原子发射光谱测定包括三个主要内容：光源提供的能量使待测元素蒸发，形成气态原子，气态原子进一步吸收能量转为激发态，电子跃迁从而产生光辐射；光源发出的光经过分光系统分光，成为按波长顺序排列的谱线，即光谱；谱线进入检测器，检测原子光谱中各谱线的波长和强度。根据测定过程可以看出，原子发射光谱仪主要包括激发光源、光谱仪及谱线检测仪器三大部分。

1.激发光源

激发光源是原子发射光谱仪极其重要的组成部分，其作用是为试样提供蒸发、待测元素原子化和激发的能量。在进行原子发射光谱分析的过程中，试样蒸发、待测元素原子化和激发之间没有明显的界限，所有这些过程几乎是同时进行、瞬间完成的，但是这些过程中的每一个环节都会直接影响到原子谱线的发射及其谱线强度。

除了与试样中各组分的熔点、沸点、各组分之间的化学反应、化合物的离解能、待测元素的激发能、电离能、待测元素原子（或离子）的能级等物理和化学性质有关之外，试样的蒸发和离解、待测元素原子的激发和电离、谱线的发射及其谱线强度还与原子发射光谱仪光源的特性密切相关。不同的激发光源具有不同的特性和激发能量，对各类不同的样品、各种不同的元素具有不同的蒸发行为，其差别很大，对分析结果的影响也很大。因此，要根据不同的分析对象，并结合分析目的，选择相应的激发光源。

由于样品的种类繁多、形状各异、元素对象、浓度、蒸发及激发难易不同，对光源的要求也不同。没有一种万能光源能同时满足各种分析对象的要求。各类光源在蒸发温度、激发温度、放电稳定性等各方面都各有特点和应用范围。

原子发射光谱分析的误差，主要来自于激发光源，因此在选择光源的时候应尽可能满足以下要求：

1)光源具备良好的稳定性，保证试样能够稳定地蒸发、原子化和激发；

2)方法检出限低，能够检测微量和痕量组分；

3)仪器灵敏度高，即使样品中待测元素浓度的微小变化，也会导致检测器检出信号有较大的变化；

4)自吸收效应小，校准曲线的线性范围宽；

的仪器信噪比高，激发尽可能多的待测元素原子，使分析线的谱线强度与背景强度的比值尽可能大；

5)分析速度快；

劝结构简单，操作安全简便。

目前原子发射光谱仪常用的光源有以下两种：一类是经典光源（电弧及火花），另一类是等离子体及辉光放电光源，其中以电感耦合等离子体光源（ICP)居多，也最为成熟，因此ICP-AES在不同的领域中得到广泛的应用。

2．电弧光源

电弧光源有直流电弧和交流电弧两种。

(1)直流电弧

直流电弧发生器由一个电压为220～380V、电流为5～30A的直流电源，一个铁芯自感线圈和一个镇流电阻组成，如图4-4所示。铁芯自感线圈乙用于防止电流的波动，镇流电阻R用于调节和稳定电流。

图4-4直流电弧发生器

直流电弧利用直流电源作为激发能源，使上下电极接触短路引燃电弧，也可用高频引燃电弧。激发时，分析间隙G一般以两个碳电极分别作为阴极和阳极，试样装在下电极顶端的凹孔内（也可将试样直接加工成电极）。点燃电弧时，先使分析间隙的上下电极接触通电，这时电极尖端被烧热，电弧点燃，接着使两电极相距4～6mm，此时就得到了直流电弧光源。燃弧后，热电子流从炽热的阴极尖端射出，以很高的速度通过分析间隙冲向阳极，阳极受到冲击时，产生极高的温度，阳极温度可以达到3800K，阴极温度也能够达到3000K。高温使装在电极表面凹孔内的试样蒸发和原子化，蒸发的待测元素原子与电子碰撞并电离，电离出的电子冲击阳极，而正离子则冲击阴极使得阴极继续发射电子，这个过程连续不断、循环往复，以保证电弧不会中途熄灭。直流电弧弧焰温度为4000～7000K。直流电弧光源的电极温度高，蒸发能力强，分析的绝对灵敏度高，常用于定性分析及矿石难熔物中低含量组分的定量测定。缺点是弧焰不稳定，谱线容易发生自吸现象。

(2)交流电弧

交流电弧分为高压交流电弧和低压交流电弧。高压交流电弧的工作电压为2000～4000V，电流为3～6A，利用高压直接引弧，由于引弧装置复杂，操作环境比较危险，现在已经很少采用；低压交流电弧的工作电压为110～220V，整体设备简单，测试人员操作安全，实际应用比较多。低压交流电弧发生器由高频引弧电路（Ⅰ）和低压电弧回路（Ⅱ）组成，如图4-5所示。220V的交流电通过变压器T₁使电压升至3000V左右，向电容器C₁充电，充电速度由R₂调节。当C₁的充电能量随交流电压每半周升至放电盘口击穿电压时，放电盘击穿，此时C₁通过电感L₁向G’放电，在L₁C₁回路中产生高频振荡电流，振荡的速度由放电盘的距离和充电速度来控制，每半周振荡一次。高频振荡电流经高频变压器T₂耦合到低压电弧回路（Ⅱ)，并升压至lOkV，通过电容器C₂使分析间隙G的空气电离，形成导电通道。低压电流沿着已造成电离的空气通道，通过G引燃电弧。当电压降至低于维持电弧放电所需的电压时，弧焰熄灭。此时，第二个半周又开始，该高频电流在每半周使电弧重新点燃一次，维持弧焰不熄。

图4-5低压交流电弧发生器

为了保证在小电流情况下弧焰稳定，可用电容器C₃、电阻R₃与C₂并联。电感L₃与L₂并联，可防止因过热而烧坏L₂。低压交流电弧光源的电极温度较低，这是由交流电弧的间隙性引起的。因为交流电弧的电流有脉冲性，弧焰温度较高，电流密度比直流电弧大，且稳定性好，其在光谱定性、定量分析中获得广泛的应用，但灵敏度低些。