Spektroskopia emisyjna atomów (AES) to technika analityczna stosowana do określania składu pierwiastkowego próbki poprzez analizę światła emitowanego przez wzbudzone atomy. W AES atomy w próbce są wzbudzane do wyższych poziomów energii przez energię cieplną ze źródeł wysokotemperaturowych, takich jak plazma, łuki lub iskry. Kiedy te wzbudzone atomy powracają do niższych stanów energetycznych, emitują światło o określonych długościach fal charakterystycznych dla każdego pierwiastka. Powstałe widmo emisji atomów, które składa się z dyskretnych linii odpowiadających tym długościom fal, umożliwia identyfikację i kwantyfikowanie różnych pierwiastków w próbce.

Instrumentacja AES ma podobieństwa do spektrometrów absorpcji atomowej, ale ze specyficznymi adaptacjami do wykrywania emisji. Źródła wysokotemperaturowe, w szczególności plazma sprzężona indukcyjnie (ICP), są niezbędne w AES, ponieważ osiągają wystarczającą energię, aby wzbudzić atomy do ich stanów emisji. Inne źródła plazmy obejmują plazmę indukowaną mikrofalami (MIP) i plazmę prądu stałego (DCP). Najczęściej stosowane źródło, ICP, osiąga temperatury do 10 000 K, tworząc stabilne środowisko dla spójnego wzbudzenia i emisji. ICP-AES, znane również jako ICP-OES (spektrometria emisji optycznej), umożliwia analizę wieloelementową poprzez umieszczenie wielu detektorów w półkolistym układzie wokół źródła emisji w celu uchwycenia jednoczesnych odczytów w zakresie długości fal.

AES oferuje kilka zalet w porównaniu z tradycyjnymi metodami absorpcji atomowej, takimi jak techniki płomieniowe i elektrotermiczne. Ze względu na źródła wysokotemperaturowe, które dysocjują złożone cząsteczki, AES jest mniej podatny na zakłócenia chemiczne, umożliwiając czystsze odczyty widmowe. Technika ta umożliwia jednoczesną analizę wieloelementową, znacznie poprawiając wydajność analityczną. Ponadto AES obejmuje szerszy zakres stężeń, dzięki czemu nadaje się do różnych typów próbek.

Pomimo tych zalet AES ma ograniczenia. Złożone widma wytwarzane przez źródła wysokotemperaturowe zwiększają prawdopodobieństwo zakłóceń widmowych, co komplikuje analizę ilościową. Aby sprostać tym wyzwaniom, instrumenty AES wymagają systemów optycznych o wysokiej rozdzielczości, często droższych niż te stosowane w spektrometrii absorpcji atomowej. Ponadto, podczas gdy AES jest skuteczną metodą do analizy wielu pierwiastków, techniki absorpcji atomowej pozostają cenne w analizie pojedynczych pierwiastków ze względu na ich prostotę, opłacalność i precyzję.

AES jest szeroko stosowany w monitorowaniu środowiska, materiałoznawstwie i laboratoriach klinicznych do analizy metali, pierwiastków śladowych i innych substancji nieorganicznych. Jego zdolność do wykonywania szybkiej analizy wielopierwiastkowej sprawia, że ​​AES jest szczególnie przydatny do testowania próbek gleby, wody i próbek biologicznych. Wysoka czułość i szeroki zakres pierwiastków instrumentów AES umożliwiają dokładne pomiary zarówno w stężeniach śladowych, jak i znaczących, co czyni go wszechstronnym narzędziem do analizy pierwiastkowej w różnych dziedzinach nauki.

W AES analiza ilościowa polega na pomiarze intensywności emitowanego światła, które jest proporcjonalne do populacji wzbudzonych atomów. Zgodnie z rozkładem Boltzmanna ta populacja stanów wzbudzonych zależy od temperatury źródła wzbudzenia, przy czym wyższe temperatury powodują większe emisje. Krzywe kalibracji, często liniowe w zakresie kilku rzędów wielkości, są tworzone poprzez analizę znanych standardów w celu skorelowania intensywności emisji ze stężeniami pierwiastków. Techniki standaryzacji są kluczowe dla kontrolowania zmian w wydajności wzbudzenia i innych czynników instrumentalnych, umożliwiając dokładną kwantyfikację pierwiastków w różnych próbkach.