Атомно-эмиссионная спектроскопия (АЭС) — это аналитический метод, используемый для определения элементного состава образца путем анализа света, испускаемого возбужденными атомами. В АЭС атомы в образце возбуждаются до более высоких энергетических уровней тепловой энергией от высокотемпературных источников, таких как плазма, дуги или искры. Когда эти возбужденные атомы возвращаются в более низкие энергетические состояния, они излучают свет на определенных длинах волн, характерных для каждого элемента. Результирующий спектр атомной эмиссии, который состоит из дискретных линий, соответствующих этим длинам волн, позволяет идентифицировать и количественно определять содержание различных элементов в образце.

Аппаратура АЭС имеет сходство с атомно-абсорбционными спектрометрами, но со специальными приспособлениями для обнаружения излучения. Высокотемпературные источники, в частности индуктивно связанная плазма (ИСП), необходимы в АЭС, поскольку они достигают достаточной энергии для возбуждения атомов до их состояний излучения. Другие источники плазмы включают микроволновую плазму (МИП) и плазму постоянного тока (ППТ). Наиболее широко используемый источник, ИСП, достигает температур до 10 000 К, создавая стабильную среду для постоянного возбуждения и испускания. ИСП-АЭС, также известная как ИСП-ОЭС (оптическая эмиссионная спектрометрия), позволяет проводить многоэлементный анализ, размещая несколько детекторов в полукруглой решетке вокруг источника испускания для одновременного получения показаний в диапазоне длин волн.

АЭС имеет несколько преимуществ по сравнению с традиционными методами атомной абсорбции, такими как пламенные и электротермические методы. Благодаря высокотемпературным источникам, которые диссоциируют сложные молекулы, АЭС менее восприимчив к химическим помехам, что обеспечивает более чистые спектральные показания. Этот метод позволяет проводить одновременный многоэлементный анализ, значительно повышая аналитическую эффективность. Кроме того, АЭС охватывает более широкий диапазон концентраций, что делает его пригодным для различных типов образцов.

Несмотря на эти преимущества, АЭС имеет ограничения. Сложные спектры, создаваемые высокотемпературными источниками, увеличивают вероятность спектральных помех, что усложняет количественный анализ. Для решения этих задач приборам АЭС требуются оптические системы высокого разрешения, часто более дорогие, чем те, которые используются в атомно-абсорбционной спектрометрии. Кроме того, хотя АЭС является мощным инструментом для многоэлементного анализа, методы атомной абсорбции остаются ценными для одноэлементного анализа благодаря своей простоте, экономической эффективности и точности.

АЭС широко используется в мониторинге окружающей среды, материаловедении и клинических лабораториях для анализа металлов, микроэлементов и других неорганических веществ. Его способность выполнять быстрый многоэлементный анализ делает АЭС особенно полезным для тестирования почв, воды и биологических образцов. Высокая чувствительность и широкий элементный диапазон инструментов АЭС позволяют проводить точные измерения как при следовых, так и при значительных концентрациях, что делает его универсальным инструментом для элементного анализа в различных научных областях.

В АЭС количественный анализ основан на измерении интенсивности испускаемого света, которая пропорциональна популяции возбужденных атомов. Согласно распределению Больцмана, эта популяция возбужденного состояния зависит от температуры источника возбуждения, причем более высокие температуры дают большую эмиссию. Калибровочные кривые, часто линейные в широком диапазоне значений, создаются путем анализа известных стандартов для корреляции интенсивности эмиссии с концентрацией элементов. Методы стандартизации имеют решающее значение для контроля изменений в эффективности возбуждения и других инструментальных факторов, позволяя проводить точную количественную оценку элементов в различных образцах.