Метод атомного емісійного спектрального аналізу дозволяє визначати хімічний склад речовини за спектрами випромінювання. Аналізований матеріал диспергує під дією джерела збудження (електрична дуга або іскра, полум'я, плазма). На короткий (близько 10-7с) проміжок часу електрони атомів або іонів речовини, що випарувалась, переходять на більш високі енергетичні рівні і повертаються в стійкий не збуджений стан. При цьому відбувається виділення енергії у вигляді випромінювання з певною довжиною хвилі, характерною даному енергетичному переходу.
В результаті виникає серія спектральних ліній, властивих певному хімічному елементу, яка може бути зареєстрована за допомогою оптичних приладів. Довжина хвилі випромінювання, реєстрованого в атомному аналізі, знаходиться в межах від 150 до 800 нм.
За способом реєстрації розрізняють:
- візуальний спектральний аналіз (стилоскопіювання, видима область спектра 400-760 нм);
- спектрографічний метод (реєстрація атомних спектрів на фотопластину);
- спектрометричний метод (прилади з фотоелектричною реєстрацією спектра).
Інтенсивність спектральної лінії пропорційна кількості випромінюючих атомів. Емпірично формула залежності інтенсивності спектральної лінії від концентрації елемента в пробі була встановлена в 1930 році Б.В. Ломакіним:
I=a*C b (формула Ломакина-Шайбе).
Тут I - інтенсивність спектральної лінії, С - концентрація елемента в пробі. Варіаційні параметри a і b будуть різні для різних умов збудження спектру, умов атомізації і концентрацій елементів. На вузькому діапазоні вимірюваних концентрацій ми можемо вважати їх постійними і тоді залежність lg I - lg C буде лінійною. На практиці для визначення концентрацій використовують аналітичну пару ліній: разом з лінією елемента вибирають лінію порівняння (як правило лінію основи з потенціалом збудження, близьким або рівним потенціалу аналітичної лінії) і будують графік в координатах: логарифм відносної інтенсивності - логарифм концентрації lg(Iан/Iср) – lg C.
Користуючись відомою залежністю, побудованою за трьома і більше еталонами, знаходять концентрацію невідомого елемента.
Для експрес-аналізу користуються одним еталоном або стандартним зразком з відомими концентраціями, за яким корегують дрейф графіку (метод контрольного еталона).
Оптичні схеми апаратури для атомного емісійного аналізу вельми різноманітні. Схема пристрою спектрометра з фотопомножувачем демонструє загальні принципи формування і реєстрації атомних спектрів:
Техніка сучасного атомного спектрального аналізу сталей і сплавів найчастіше використовує ультрафіолетову частину спектру. В якості засобів реєстрації використовуються CCD матриці (Charge-Coupled Device).
Більш повно з методиками і технікою спектрального аналізу можна познайомитися в наступних книгах:
- Свентицький Н.С., Візуальні методи емісійного спектрального аналізу, М., 1961.
- Сухенко К.А., Спектральний аналіз сталей і сплавів. Оборонгіз, 1954.
- Зайдель А.Н., Основи спектрального аналізу, М., 1965.
- Ротман А.Є. Воробейчик В.М., Довідкова книга з емісійному спектральному аналізу, М, 1981.
- Дробишев А.І., Основи атомного спектрального аналізу, СПб., 1997.