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第一篇 光谱分析概论2

第一章 光谱分析导论2

第一节 有关物质的辐射和光学性能2

一、电磁辐射的基本性质2

二、电磁辐射与物质的作用4

三、电磁波谱6

四、光学性能的相关术语6

第二节 光谱的分类及有关定律、定义9

一、光谱的形状9

二、光谱类型10

三、光谱分析法10

四、光谱分析法的定律和定义11

第三节 光谱分析法仪器概述及术语13

一、光谱分析法仪器概述13

二、特征及一般性能14

三、光谱仪器组分部件的特征及性能14

第四节 有关光谱分析的国内外期刊文献介绍16

一、文献检索工具16

二、光谱分析的主要期刊18

三、光谱分析相关的工具书22

参考文献24

第二章 原子光谱分析基础25

第一节 原子光谱分析技术的分类与发展25

一、原子光谱分析技术的分类25

二、原子光谱分析技术的发展26

第二节 原子光谱分析的基础知识32

一、原子能级与原子光谱项32

二、原子光谱的规律性35

三、辐射跃迁51

四、谱线特性59

第二节 原子光谱的定性及定量分析140

一、光谱定性分析140

二、光谱半定量分析141

三、光谱定量分析141

参考文献142

第二篇 原子发射光谱分析144

第三章 原子发射光谱分析概述144

第一节 原子发射光谱分析方法的分类144

第二节 原子发射光谱分析过程及仪器组成145

第三节 原子发射光谱的分析方法146

一、定性分析146

二、光谱半定量分析181

三、定量分析方式182

参考文献274

第四章 火花放电原子发射光谱分析275

第一节 火花放电原子发射光谱的分析特点275

一、火花放电原子发射光谱的激发光源275

二、火花放电原子发射光谱仪的结构275

三、火花放电原子发射光谱的使用方式276

第二节 基本理论276

一、火花激发光源的特点276

二、火花放电的激发机理277

三、火花光源的激发能量与电路参数的关系278

第三节 火花放电原子发射光谱仪器280

一、火花放电光源280

二、分光系统285

三、测量系统287

四、仪器的使用与维护301

第四节 定性及定量分析304

一、火花源原子发射光谱分析的操作与分析方法304

二、火花放电原子发射光谱分析样品的要求306

三、标准化及标准样品307

四、定量分析方法308

五、分析质量及其监控309

六、火花源原子发射光谱分析的误差来源及干扰校正310

七、常用发射光谱分析线311

八、常用火花放电光谱仪313

第五节 火花放电光谱分析的应用315

一、金属及合金的化学成分分析315

二、火花放电光谱分析技术的应用前景326

参考文献329

第五章 电弧原子发射光谱分析330

第一节 电弧发射光谱分析的特点330

一、电弧原子发射光谱分析法概况330

二、电弧光源的光谱分析特点330

三、电弧光谱分析的定量方式330

第二节 电弧光源的基本理论331

一、直流电弧光源331

二、交流电弧光源333

三、交直流电弧光源335

四、电弧光源的分析特性336

第三节 仪器装置及测定方式338

一、电弧发射光谱分析装置338

二、电弧光谱分析方法340

三、摄谱技术348

第四节 分析方法及定量方式406

一、电弧发射光谱分析操作406

二、标准化及标准样品411

三、电弧直读法分析的误差来源及注意事项412

第五节 电弧发射光谱法的应用412

一、应用实例413

二、分析标准应用415

参考文献415

第六章 电感耦合等离子体原子发射光谱分析416

第一节 概述416

一、等离子体的概念416

二、光谱分析中的等离子体概念417

三、等离子体光谱分析的类型及其特性417

第二节 电感耦合等离子体光源419

一、ICP-AES分析技术的发展与特点419

二、ICP-AES光源的获得及其特点420

三、ICP光源的物理特性422

四、ICP光源的光谱特性425

第三节 电感耦合等离子体原子发射光谱仪器的构成431

一、高频发生器431

二、ICP炬管434

三、进样系统436

四、分光系统448

五、光电转换及测量系统456

六、几种常见的ICP发射光谱仪结构464

七、商品仪器举例471

第四节 电感耦合等离子体原子发射光谱仪器使用与分析操作473

一、ICP仪器工作参数的设定473

二、ICP-AES光谱仪的使用477

第五节 电感耦合等离子体原子发射光谱分析的应用491

一、在黑色冶金分析中的应用491

二、在有色金属材料分析上的应用496

三、在地质、矿产资源领域上的应用502

四、在石油化工及能源领域中的应用506

五、在水质、环境分析领域中的应用511

六、在食品分析上的应用514

七、在生物与植物样品（包括中草药）分析中的应用517

八、在电子电器、轻工产品分析中的应用519

九、在其他领域的标准分析方法520

十、在元素形态分析中的应用521

十一、ICP-AES分析常用谱线522

参考资料529

参考文献529

第七章 微波等离子体原子发射光谱分析530

第一节 微波等离子体原子发射光谱分析法概述530

一、名词术语530

二、发展概要530

三、应用范围和发展532

第二节 微波等离子体光源533

一、微波等离子体（MWP）的获得及其类型533

二、MWP光源的物理化学特性535

三、MWP光源的光谱特性537

第三节 微波等离子体原子发射光谱仪器构成539

一、微波等离子体发生系统540

二、进样系统540

三、分光检测系统541

四、商品仪器举例541

第四节 微波等离子体原子发射光谱分析技术的特点542

一、可获得多种常压等离子体激发光源542

二、MWP中主要组分的数目密度和能量542

三、MWP-AES常用的元素发射光谱谱线543

第五节 微波等离子体原子发射光谱法的分析应用554

一、MWP-AES分析的应用领域554

二、HeMIP-AES用于色谱检测556

三、HeMPT-AES用于大气污染物连续实时监测558

四、MPT-AES用于合金材料分析559

五、MWP-AES用于临床诊断559

六、常压N2MP-AES的分析应用562

第六节 技术展望565

参考文献567

第八章 辉光放电原子发射光谱分析567

第一节 辉光放电原子发射光谱原理567

一、辉光放电的产生及过程567

二、辉光放电形成的发射光谱580

三、辉光放电的供能方式581

四、辉光放电发射光谱的成分和深度分析585

第二节 辉光放电原子发射光谱的主要仪器设备589

一、辉光放电光谱仪的基本组成589

二、辉光放电光谱仪器的基本控制参数595

三、常用辉光放电发射光谱仪596

第三节 辉光放电原子发射光谱的分析技术与方法598

一、样品的选择与准备598

二、辉光放电发射光谱分析参数的优化601

三、辉光放电发射光谱法的校准607

四、辉光放电发射光谱的分析应用614

五、辉光放电发射光谱分析线选择625

六、辉光放电发射光谱分析国内外相关标准及参考资料640

第四节 辉光放电原子发射光谱的应用641

一、在冶金行业中的应用641

二、在环境、有机物领域中的应用642

三、在其他成分分析领域中的应用643

四、在材料表面分析中的应用643

参考文献647

第九章 激光诱导击穿光谱分析652

第一节 激光诱导击穿光谱分析发展历程与现状652

第二节 激光诱导击穿光谱分析原理654

一、激光与物质相互作用机理654

二、LIBS等离子体光源参数诊断655

三、LIBS定性分析657

四、LIBS定量分析659

第三节 激光诱导击穿光谱仪器装置659

一、LIBS仪器结构659

二、双脉冲LIBS系统663

三、超短脉冲LIBS系统665

四、便携式LIBS系统666

五、远距离遥测LIBS系统667

第四节 激光诱导击穿光谱分析技术及方法669

一、LIBS成分分析669

二、LIBS表面微区分析672

第五节 激光诱导击穿光谱的应用673

一、在工业生产领域中的应用673

二、在环境领域中的应用678

三、在生物医学领域中的应用679

四、在空间探索及核工业领域中的应用680

五、在文物鉴定领域中的应用681

参考文献682

第十章 火焰原子发射光谱分析687

第一节 火焰原子发射光谱分析的基础687

一、火焰原子发射光谱法基本原理687

二、火焰成分与温度689

三、火焰分析特性689

第二节 仪器装置718

一、激发光源718

二、分光器719

三、检测器719

四、火焰发射光谱法仪器720

第三节 火焰原子发射光谱法的误差来源及消除方法720

一、FAES法的误差来源及操作注意事项720

二、FAES法与FAAS法的比较721

第四节 火焰原子发射光谱法的应用721

参考文献724

第三篇 原子吸收光谱分析728

第十一章 原子吸收光谱分析概论728

第一节 原子吸收光谱分析的特点728

第二节 原子吸收光谱的基本术语和概念729

参考文献731

第十二章 原子吸收光谱分析的基本原理732

第一节 原子吸收光谱732

一、不同能级原子的分布732

二、原子吸收光谱的产生732

三、原子吸收光谱的谱线波长733

四、原子吸收光谱的谱线轮廓733

五、原子吸收光谱的谱线强度735

第二节 原子吸收光谱分析中原子化方法735

一、火焰原子化735

二、无火焰原子化的基本过程和原子化机理737

三、氢化原子化法739

四、冷蒸气发生火焰原子化法739

第三节 原子吸收光谱法中的干扰及消除方法739

一、化学干扰739

二、电离干扰741

三、光谱干扰743

四、物理干扰746

五、背景吸收干扰747

第四节 原子吸收光谱分析的定量关系750

一、吸光度与被测元素浓度关系750

二、原子吸收测量的基本关系式751

第五节 原子吸收光谱法常用基本数据751

一、元素共振线的跃迁谱项751

二、部分原子吸收线的振子强度755

三、原子吸收光谱分析中元素主要吸收线及相对灵敏度756

四、谱线宽度数据757

五、原子化效率（β值）764

六、各种火焰性能766

参考文献767

第十三章 原子吸收光谱仪器768

第一节 原子吸收光谱仪的组成和构造768

第二节 原子吸收光谱仪的激发光源769

一、锐线光源769

二、连续光源772

三、背景校正连续光源773

第三节 原子吸收光谱仪的原子化器773

一、火焰原子化器773

二、石墨炉原子化器775

三、氢化物发生-原子化器779

四、冷蒸气发生-原子化器780

五、电热丝原子化器780

第四节 原子吸收光谱分光系统780

一、原子吸收光谱仪的外光路780

二、原子吸收光谱仪的分光系统781

第五节 原子吸收光谱仪的检测系统784

一、光电倍增管784

二、固态检测器785

三、双检测器786

第六节 原子吸收光谱仪进样系统787

第七节 原子吸收光谱仪的一般操作规程787

一、火焰原子吸收光谱仪788

二、石墨炉原子吸收光谱仪789

三、火焰原子吸收光谱仪性能的判断和要求789

第八节 原子吸收光谱仪的安装及维护790

一、安装条件790

二、仪器的日常维护791

三、仪器的安全操作要求794

四、原子吸收光谱仪常见故障及处理795

五、原子吸收光谱仪的校准和期间核查796

第九节 国内外常见原子吸收光谱仪798

参考文献800

第十四章 原子吸收光谱分析的实验技术801

第一节 进样技术801

一、火焰原子吸收光谱法的进样技术801

二、无火焰原子吸收光谱法的进样技术801

第二节 基体改进技术802

一、基体改进剂的类型802

二、基体改进的机理803

第三节 石墨管改进技术804

一、石墨管改进机理804

二、几种常用的石墨管改进方法804

第四节 平台原子化技术805

第五节 探针原子化技术806

第六节 原子吸收光谱分析法中的背景校正技术807

一、氘灯法校正背景807

二、塞曼效应法校正背景809

三、空心阴极灯自吸收法校正背景811

四、连续光源高分辨率法校正背景812

五、双波长法校正背景813

六、背景校正能力的测试815

第七节 流动注射（FIA）与原子吸收法联用技术816

第八节 原子吸收光谱分析的间接测定技术818

第九节 原子吸收光谱分析的绝对分析法821

一、火焰原子吸收绝对分析法821

二、石墨炉原子吸收绝对分析法821

参考文献822

第十五章 原子吸收光谱法的分析方法823

第一节 原子吸收光谱分析的一般步骤823

一、样品制备823

二、火焰原子吸收光谱测定条件的选择827

三、无火焰原子吸收光谱测定条件的选择830

四、原子吸收光谱分析的定量方法832

第二节 火焰原子吸收光谱法元素的测定条件833

第三节 无火焰原子吸收光谱法元素的测定条件843

参考文献847

第十六章 原子吸收光谱分析的应用848

第一节 金属及合金分析应用848

第二节 地质与矿物分析应用849

第三节 能源、石油化工分析应用852

第四节 环境分析应用854

第五节 水质分析应用857

第六节 食品及饲料分析应用860

第七节 生化样品分析应用863

第八节 中药及植物制品分析应用867

第四篇 原子荧光光谱分析872

第十七章 原子荧光光谱分析概述872

第一节 原子荧光光谱分析的发展872

第二节 原子荧光光谱分析的特点873

第三节 原子荧光光谱分析的基本术语873

参考文献874

第十八章 原子荧光光谱分析的基本原理875

第一节 原子荧光的产生875

第二节 原子荧光的类型875

一、共振荧光875

二、非共振荧光876

三、敏化荧光877

四、原子荧光的能级跃迁877

五、各元素原子荧光能级跃迁与相对荧光强度878

第三节 原子荧光谱线强度及影响因素885

一、荧光量子效率885

二、荧光猝灭886

三、原子荧光的饱和效应887

第四节 原子荧光光谱分析的定量关系式887

参考文献888

第十九章 原子荧光光谱分析仪器889

第一节 原子荧光光谱仪的类型889

一、有色散原子荧光光谱仪889

二、非色散原子荧光光谱仪889

第二节 原子荧光光谱仪器的关键部件890

一、激发光源890

二、原子化器894

三、检测系统897

四、不同激发光源与原子化器各元素的检出限898

第三节 蒸气发生-原子荧光光谱分析技术935

一、方法的特点935

二、方法的应用范围935

三、蒸气发生样品导入系统935

第四节 典型的蒸气发生-原子荧光光谱仪938

一、仪器的结构与工作原理938

二、国内外主要的商品原子荧光光谱仪940

参考文献941

第二十章 蒸气发生-原子荧光光谱分析实验技术942

第一节 蒸气发生法的基本原理942

一、氢化物发生法942

二、汞蒸气发生法943

三、挥发性化合物发生法944

第二节 蒸气发生-原子荧光光谱分析中的干扰944

一、干扰的分类944

二、液相干扰的产生与克服945

三、气相干扰的产生与克服946

参考文献947

第二十一章 色谱-原子荧光光谱联用技术及其应用948

第一节 液相色谱与原子荧光光谱的联用948

第二节 气相色谱与原子荧光光谱的联用950

第三节 毛细管电泳与原子荧光光谱的联用951

参考文献951

第二十二章 原子荧光光谱分析在各领域中的应用952

第一节 地质领域中的应用952

第二节 金属与矿物领域中的应用954

第三节 环境领域中的应用956

第四节 食品与饲料领域中的应用959

第五节 生物与医药领域中的应用961

第六节 化工与轻工产品领域中的应用963

第七节 石油及其加工产品领域中的应用965

第八节 原子荧光光谱分析方法现行标准966

第五篇 X射线荧光光谱分析973

第二十三章 X射线荧光光谱分析原理973

第一节 X射线产生原理973

一、宇宙X射线973

二、同步辐射X射线973

三、X射线连续谱973

四、元素特征X射线974

第二节 X射线特性975

一、光电效应与俄歇效应975

二、光电方程、Moseley定律975

三、跃迁选择定则975

四、受禁跃迁及卫星线976

五、荧光产额977

第三节 X射线与物质的相互作用978

一、X射线吸收978

二、吸收边978

三、X射线散射979

四、X射线衍射980

参考文献981

第二十四章 X射线荧光光谱仪982

第一节 激发源982

一、X射线管982

二、X射线管特性与靶材选择983

三、激发条件选择983

第二节 探测器984

一、正比计数器984

二、闪烁计数器984

三、逃逸峰985

四、半导体探测器985

第三节 波长色散X射线荧光光谱仪986

一、波长色散光谱仪结构与工作原理986

二、波长色散光谱仪激发源系统主要部件与作用987

三、波长色散光谱仪探测器系统主要部件与作用988

第四节 能量色散X射线荧光光谱仪989

一、能量色散光谱仪结构及主要部件989

二、谱处理991

第五节 偏振及全反射X射线荧光光谱仪991

一、偏振X射线荧光光谱仪991

二、全反射X射线荧光光谱仪992

参考文献993

第二十五章 X射线荧光光谱分析样品制备技术995

第一节 样品制备中的一般性原则995

一、应关注的问题995

二、样品制备的一般性原则996

第二节 固体块样的制备997

一、概述997

二、金属及合金样品的制备997

第三节 粉末压片法998

一、压环法998

二、直接压制法998

三、镶边法和样品杯法999

四、加入黏结剂压制999

第四节 玻璃熔片法999

一、玻璃熔片法及其优点999

二、熔剂1000

三、熔融辅助试剂1002

四、坩埚和模具1002

五、熔样设备1002

六、玻璃熔片法的误差控制1003

参考文献1003

第二十六章 X射线荧光光谱定量分析方法与数据处理1004

第一节 定量分析概述1004

第二节 基体校正理论与方法1005

一、经验系数法1005

二、理论影响系数法1007

三、基本参数法1011

四、内标法1012

五、标准加入法1012

第三节 无标样定量分析1013

第四节 薄样和多层膜分析1014

一、薄样及其分析1014

二、多层膜分析1015

第五节 常用数据处理方法1015

一、离群值的判断和处理1015

二、重复性与再现性1017

三、测量结果的比较1018

四、测量结果的处理和报告1018

参考文献1019

第二十七章 微区X射线光谱分析技术与应用1021

第一节 同步辐射X射线荧光光谱分析1021

一、同步辐射装置：原理与特性1021

二、同步辐射X射线光源聚焦方式与原理1022

三、SRXRF应用1024

第二节 X射线吸收谱形态分析技术1024

一、XAFS原理1024

二、XAFS光束线设计和光学器件1026

三、XAFS的几种探测模式1027

四、XAFS应用1028

第三节 微区X射线荧光光谱分析1028

一、毛细管透镜聚焦原理1029

二、三维共聚焦光谱仪结构与原理1029

三、微区XRF分析应用1030

第四节 扫描电镜微区成分分析技术1034

一、扫描电镜基本原理1034

二、扫描电镜微区成分分析技术1034

三、扫描电镜结合微区成分分析技术的应用1036

参考文献1038

第二十八章 X射线荧光光谱分析应用1040

第一节 地质、生态与环境样品分析1040

第二节 生物样品分析1044

第三节 冶金及材料分析1048

第四节 考古样品分析1055

第五节 刑侦样品分析1059

第六节 大气飘尘分析1061

第七节 活体分析1064

参考文献1067

第二十九章 XRF分析标准物质与标准方法1070

第一节 XRF分析标准物质和方法概述1070

一、XRF分析标准物质概况1070

二、XRF分析标准方法概况1071

第二节 XRF标准方法的主要应用领域1073

第三节 XRF标准方法应用实例1075

一、石油领域XRF分析标准方法实例1075

二、钢铁领域XRF分析标准方法与应用技术1075

三、矿石样品XRF分析标准方法与应用技术1076

四、电子电气产品中限用物质铅、汞、铬、镉和溴的快速筛选1076

五、硅片表面金属沾污的全反射X射线荧光光谱测试方法1077

六、首饰贵金属含量测定1077

参考文献1078

附表1079

缩略语表1191

主题词索引1195

表索引1201