发射光谱分析法的广泛应用

【摘 要】许多方面都能应用到发射光谱分析法，对岩石矿物、河底泥、化工原料、金属材料甚至是土壤和人体结石进行定性、半定量和定量分析都可以通过发射光谱分析法来测量。本文从发射光谱法和半定量分析在不同方面的应用进行简要叙述。

【关键词】发射光谱，分析法，广泛应用

长期以来，光谱分析法因为其灵敏度高、受干扰影响小、不需要大量的实验样品、分析速度快、应用范围广泛、定性结果准确、应用成本低一级应用的简单直接而广泛应用于对岩石矿物、河底泥、化工原料、金属材料甚至是土壤和人体结石进行定性、半定量和定量分析。近年来，随着电子技术和智能技术的快速发展，许多新型的光谱仪器投入了使用，光谱分析技术在社会发展过程中的应用得到更为广泛的推广和应用[1]。

1 发射光谱分析法在不同领域的广泛应用

光谱分析法所应用到的仪器设备是两米平面光栅摄谱仪（或者一米级别），译谱仪用于光谱定性和半定量分析，测微光度计用于光谱定量分析，光源和激发条件是交流电弧发生器。

1.1 在地质矿产勘查方面的应用

地质矿产部门通过岩石矿物的光谱半定量分析法承担大量岩石矿物的测试任务，长期以来，技术员通过光谱半定量分析法为寻找化学矿区、区域地质普查提供了大量的数据。通过数据分析可以寻找优质矿石，查明矿石的大致成分，为如何开采矿石提供参考。

（1）对金属和区域地质进行普查，为地球化学找矿和为金属绘制数据图。寻找分散晕和分散流。

（2）地层剖面对比样的确认，通过不同底层元素的差异来划分底层剖面，并加以比较。

（3）对矿产普查或者详细调查，了解矿石样品的含矿量，确认元素的益处和不利因素，剔除质量差的矿石样品，为样品的进一步化学分析实验提供依据。

随着社会的发展，各种化学工业和能源开采行业得到迅速发展，工业生产过程中对排污工作没能和相关基础设施一样得到同步的、快速发展，工业生产过程中制☒造的大量污物被任意排放到自然环境中，对河流、农田、树木植被等其他自然环境造成了严重的污染问题。如果运用发射光谱半定量分析法进行全分析或者定量分析，对自然环境中河流、农田、树木植被等环境的铜、铅、锌等重金属污染元素及其他化学污染元素进行检测，检测出土壤中含有的重金属是否符合《土壤环境质量标准》。它的优点是快速便捷的进行检测工作，避免了其他检测步骤的繁琐过程。而检测出来的数据用以分析环境污染程度，为环境污染治理提供参考。

（1）选择有利信息为治污工作提供有利信息，尤其对农田、河流、土壤、树木植被进行相关元素的检测，为生态环境建设和农业种植提高有利的参考信息。

（2）对河底泥土进行有机质检测，通过原子吸收分光光度法进行检测，提高了检测速度，为治污工作迅速提供数据分析。

1.3 在化学工业和冶金工业方面的应用

工业的进步必然带动化工产品和金属材料生产企业和市场交易活动不断增多，而对于化工产品和金属材料的质量检测也迅速增多。发射光谱分析法正如之前介绍的高效快捷、成本低廉、样品耗材少等特点，可以在很短的时间内对化工产品和金属材料进行成分、微ข量元素和纯度的较全面的检测。对于不能辨别的物质进行元素检测，给出数据进行参考，为下一步的研究提供依据。

（1）维度检查，一次取样即可对化工产品和金属材料的纯度进行全面的检查。

（2）成分检测，对化工产品和金属材料一次取样即可全面检测出它们内部所含有的金属元素的主要元素和次要元素，为以后的再分析提供数据参考。

（3）无名物质的检测，无名物质用其他方法是难以检测出的，而使用光谱发射分析法则可以分析出无名物质的元素含量，为后期产品研究提供有效的科学数据。

（4）对金属镀层的测试，光谱发射分✘析法检测物质时不需要大量的样品，所以只对金属镀层进行表面进行分析和内部元素检测结果进行对比，能够分析出镀层的属性，为电镀行业和废物回收业提供服务。

1.4 在医学方面的应用

现在的食品和水源受到工业方面的污染问题以及人们的不科学饮食习惯，导致人们疾病的发病率不断增加，而且疾病的治愈率也比较低，复发的情况也经常出现，给人的健康问题带来了极大的伤害。预防和治疗疾病除了人们养成良好的饮食习惯，还要根据病人疾病情况进行分析。根据对人体内危害元素的分析，对症下药，可提高预防的效果，对治疗也有很大的帮助。

1.5 在刑侦案件方面的应用

通过对人体胃部残留物的检测，可以给公安部门破解投毒杀人案提供有利的线索。也可以通过发射光谱法对凶器和现场相关物品进行检测和对比，能大大缩小侦破范围。对现场泥土分析，可以分析出凶手带来的残留泥土，为犯罪证据提供了科学依据[2]。

2 发射光谱分析法测量的不确定度的评定与应用

2.1 测量方法和数学模型

样品经过车床加工出平滑表面，通过发射光谱分析法进行分析，测试出样品元素的强度值，通过计算机检查强度-含量曲线图得出待测元素含量。其中的数学模型为：

y=x

其中：x为样品待测元素含量通过曲线读出来的值；y为待测元素测量值。

2.2 不确定度分析

（1）不确定度的来源：

分别是：摆放位置不当、加工导致局部介质不均匀、测量时间较短导致测量结果不稳定等。

标准样品传递的不确定度：发射光谱分析出的结果是相对性的，根据标准样品测定结果生成曲线图，并定期通过标准样品测试进行校准。所以，试样被测元素中被传递过来的标准样品的不确定度所影响，标准样品的不确定度和待测试样的元素含量大致相同。一般得到合成不确定度需要通过以下公式转换：

合成ฐ不确定度=扩展不确定度/包含因子

没有不确定度参考，利用允许差计算：

合成不确定度=允许差/3

测量仪器带来的不确定度，仪器使用过程中的稍微误差都可能带来不确定度的产生。

（2）根据要求规定，不确定度分为两类：A类和B类

A类：

对确定的标准样品测量的若干次结果进行以下公式计算：

UA=

其中：UA等于测量不确定度，xi代表第i次测量值， 等于n次测量平均值，n等于测量次数。

B类：

标准样品参量参考不确定度：

UB1=不确定度/包含因子

不参考不确定度时：

UB1=国标方法允许差/3

仪器漂移利用不确定度：

UB2=

其中：UB等于观测列标准不确定度，xi等于第i次测量值， 等于i次测量平均值，i等于观测次数。

（3）合成不确定度UC：

UC=

（4）扩展不确定度UP：

UP=K*UC

其中：K等于置信度等于95%，自由度等于n的t分布值[3]。

3 总结

综Ⓐ上所诉，发射光谱分析法在各行各业都能得到广泛的应用，对社会的发展起到非常重要的作用。随着科技的发展，发射光谱分析技术不断的得到更新，该技术本身的优势决定了发射光谱分析技术在测试领域的不可替代作用。相信该技术在未来社会发展中会应用在更多的领域。

参考文献：

[3]原怀保，李月红.发射光谱分析法测量不确定度的评定与应用[J].光谱实验室，2007，24 （3）：396-399.