谱线定位_光谱分布图

文章导读:

• 1、20光年是怎么测得的？
• 2、样品的分解制备及注意事项
• 3、在原子发射光谱的定性分析法中，为什么选铁谱作为标准？
• 4、电子发射光谱操作

20光年是怎么测得的？

可以参考这个:

1．罗默的卫星蚀法

光速的测量，首先在天文学上获得成功，这是因为宇宙广阔的空间提供了测量光速所需要的足够大的距离．早在1676年丹麦天文学家罗默（1644— 1710）首先测量了光速．由于任何周期性的变化过程都可当作时钟，他成功地找到了离观察者非常遥远而相当准确的“时钟”，罗默在观察时所用的是木星每隔一定周期所出现的一次卫星蚀．他在观察时注意到：连续两次卫星蚀相隔的时间，当地球背离木星运动时，要比地球迎向木星运动时要长一些，他用光的传播速度是有限的来解释这个现象．光从木星发出（实际上是木星的卫星发出），当地球离开木星运动时，光必须追上地球，因而从地面上观察木星的两次卫星蚀相隔的时间，要比实际相隔的时间长一些；当地球迎向木星运动时，这个时间就短一些．因为卫星绕木星的周期不大（约为1.75天），所以上述时间差数，在最合适的时间（上图中地球运行到轨道上的A和A’两点时）不致超过15秒（地球的公转轨道速度约为30千米/秒）．因此，为了取得可靠的结果，当时的观察曾在整年中连续地进行．罗默通过观察从卫星蚀的时间变化和地球轨道直径求出了光速．由于当时只知道地球轨道半径的近似值，故求出的光速只有214300km/s．这个光速值尽管离光速的准确值相差甚远，但它却是测定光速历史上的第一个记录．后来人们用照相方法测量木星卫星蚀的时间，并在地球轨道半径测量准确度提高后，用罗默法求得的光速为299840±60km/s．

2．布莱德雷的光行差法

1728年，英国天文学家布莱德雷（1693—1762）采用恒星的光行差法，再一次得出光速是一有限的物理量．布莱德雷在地球上观察恒星时，发现恒星的视位置在不断地变化，在一年之内，所有恒星似乎都在天顶上绕着半长轴相等的椭圆运行了一周．他认为这种现象的产生是由于恒星发出的光传到地面时需要一定的时间，而在此时间内，地球已因公转而发生了位置的变化．他由此测得光速为：

C=299930千米/秒

这一数值与实际值比较接近．

以上仅是利用天文学的现象和观察数值对光速的测定，而在实验室内限于当时的条件，测定光速尚不能实现．

二、光速测定的大地测量方法

光速的测定包含着对光所通过的距离和所需时间的量度，由于光速很大，所以必须测量一个很长的距离和一个很短的时间，大地测量法就是围绕着如何准确测定距离和时间而设计的各种方法．

1．伽利略测定光速的方法

物理学发展史上，最早提出测量光速的是意大利物理学家伽利略．1607年在他的实验中，让相距甚远的两个观察者，各执一盏能遮闭的灯，如图所示：观察者A打开灯光，经过一定时间后，光到达观察者B，B立即打开自己的灯光，过了某一时间后，此信号回到A，于是A可以记下从他自己开灯的一瞬间，到信号从B返回到A的一瞬间所经过的时间间隔t．若两观察者的距离为S，则光的速度为

c=2s/t

因为光速很大，加之观察者还要有一定的反应时间，所以伽利略的尝试没有成功．如果用反射镜来代替B，那么情况有所改善，这样就可以避免观察者所引入的误差．这种测量原理长远地保留在后来的一切测定光速的实验方法之中．甚至在现代测定光速的实验中仍然采用．但在信号接收上和时间测量上，要采用可靠的方法．使用这些方法甚至能在不太长的距离上测定光速，并达到足够高的精确度．

2．旋转齿轮法

用实验方法测定光速首先是在1849年由斐索实验．他用定期遮断光线的方法（旋转齿轮法）进行自动记录．实验示意图如下．从光源s发出的光经会聚透镜L1射到半镀银的镜面A，由此反射后在齿轮W的齿a和a’之间的空隙内会聚，再经透镜L2和L3而达到反射镜M，然后再反射回来．又通过半镀镜A由 L4集聚后射入观察者的眼睛E．如使齿轮转动，那么在光达到M镜后再反射回来时所经过的时间△t内，齿轮将转过一个角度．如果这时a与a’之间的空隙为齿 a（或a’）所占据，则反射回来的光将被遮断，因而观察者将看不到光．但如齿轮转到这样一个角度，使由M镜反射回来的光从另一齿间空隙通过，那么观察者会重新看到光，当齿轮转动得更快，反射光又被另一个齿遮断时，光又消失．这样，当齿轮转速由零而逐渐加快时，在E处将看到闪光．由齿轮转速v、齿数n与齿轮和M的间距L可推得光速c=4nvL．

在斐索所做的实验中，当具有720齿的齿轮，一秒钟内转动12.67次时，光将首次被挡住而消失，空隙与轮齿交替所需时间为

在这一时间内，光所经过的光程为2×8633米，所以光速c=2×8633×18244=3.15×108（m/s）．

在对信号的发出和返回接收时刻能作自动记录的遮断法除旋转齿轮法外，在现代还采用克尔盒法．1941年安德孙用克尔盒法测得：c=299776±6km/s，1951年贝格斯格兰又用克尔盒法测得c=299793.1±0.3km/s．

3．旋转镜法

旋转镜法的主要特点是能对信号的传播时间作精确测量．1851年傅科成功地运用此法测定了光速．旋转镜法的原理早在1834年1838年就已为惠更斯和阿拉果提出过，它主要用一个高速均匀转动的镜面来代替齿轮装置．由于光源较强，而且聚焦得较好．因此能极其精密地测量很短的时间间隔．实验装置如图所示．从光源s所发出的光通过半镀银的镜面M1后，经过透镜L射在绕O轴旋转的平面反射镜M2上O轴与图面垂直．光从M2反射而会聚到凹面反射镜M3上， M3的曲率中心恰在O轴上，所以光线由M3对称地反射，并在s′点产生光源的像．当M2的转速足够快时，像S′的位置将改变到s〃，相对于可视M2为不转时的位置移动了△s的距离可以推导出光速值：

式中w为M2转动的角速度．l0为M2到M3的间距，l为透镜L到光源S的间距，△s为s的像移动的距离．因此直接测量w、l、l0、△s，便可求得光速．

在傅科的实验中：L=4米，L0=20米，△s=0.0007米，W=800×2π弧度/秒，他求得光速值c=298000±500km/s．

另外，傅科还利用这个实验的基本原理，首次测出了光在介质（水）中的速度v＜c，这是对波动说的有力证据．

3．旋转棱镜法

迈克耳逊把齿轮法和旋转镜法结合起来，创造了旋转棱镜法装置．因为齿轮法之所以不够准确，是由于不仅当齿的中央将光遮断时变暗，而且当齿的边缘遮断光时也是如此．因此不能精确地测定象消失的瞬时．旋转镜法也不够精确，因为在该法中象的位移△s太小，只有0.7毫米，不易测准．迈克耳逊的旋转镜法克服了这些缺点．他用一个正八面钢质棱镜代替了旋转镜法中的旋转平面镜，从而光路大大的增长，并利用精确地测定棱镜的转动速度代替测齿轮法中的齿轮转速测出光走完整个路程所需的时间，从而减少了测量误差．从1879年至1926年，迈克耳逊曾前后从事光速的测量工作近五十年，在这方面付出了极大的劳动． 1926年他的最后一个光速测定值为

c=299796km/s

这是当时最精确的测定值，很快成为当时光速的公认值．

三、光速测定的实验室方法

光速测定的天文学方法和大地测量方法，都是采用测定光信号的传播距离和传播时间来确定光速的．这就要求要尽可能地增加光程，改进时间测量的准确性．这在实验室里一般是受时空限制的，而只能在大地野外进行，如斐索的旋轮齿轮法当时是在巴黎的苏冷与达蒙玛特勒相距8633米的两地进行的．傅科的旋转镜法当时也是在野外，迈克耳逊当时是在相距35373．21米的两个山峰上完成的．现代科学技术的发展，使人们可以使用更小更精确地实验仪器在实验室中进行光速的测量．

1．微波谐振腔法

1950年埃森最先采用测定微波波长和频率的方法来确定光速．在他的实验中，将微波输入到圆柱形的谐振腔中，当微波波长和谐振腔的几何尺寸匹配时，谐振腔的圆周长πD和波长之比有如下的关系：πD=2.404825λ，因此可以通过谐振腔直径的测定来确定波长，而直径则用干涉法测量；频率用逐级差频法测定．测量精度达10-7．在埃森的实验中，所用微波的波长为10厘米，所得光速的结果为299792.5±1km/s．

2．激光测速法

1790年美国国家标准局和美国国立物理实验室最先运用激光测定光速．这个方法的原理是同时测定激光的波长和频率来确定光速（c=νλ）．由于激光的频率和波长的测量精确度已大大提高，所以用激光测速法的测量精度可达10-9，比以前已有最精密的实验方法提高精度约100倍．

四、光速测量方法一览表

除了以上介绍的几种测量光速的方法外，还有许多十分精确的测定光速的方法．现将不同方法测定的光速值列为“光速测量一览表”供参考．

根据1975年第十五届国际计量大会的决议，现代真空中光速的最可靠值是：

c=299792.458±0.001km/s

声速测量仪必须配上示波器和信号发生器才能完成测量声速的任务。实验中产生超声波的装置如图所示。它由压电陶瓷管或称超声压电换能器与变幅杆组成；当有交变电压加在压电陶瓷管上时，由于压电体的逆压电效应，使其产生机械振动。此压电陶瓷管粘接在铝合金制成的变幅杆上，经过电子线路的放大，即成为超声波发生器，由于压电陶瓷管的周期性振动，带动变幅杆也做周期轴向振动。当所加交变电压的频率与压电陶瓷的固有频率相同时，压电陶瓷的振幅最大，这使得变幅杆的振幅也最大。变幅杆的端面在空气中激发出纵波，即超声波。本仪器的压电陶瓷的振荡频率在40kHz以上，相应的超声波波长约为几毫米，由于他的波长短，定向发射性能好，本超声波发射器是比较理想的波源。由于变幅杆的端面直径一般在20mm左右，比此波长大很多，因此可以近似认为离开发射器一定距离处的声波是平面波。超声波的接受器则是利用压电体的正压电效应，将接收的机械振动，转化成电振动，为使此电振动增强。特加一选频放大器加以放大，再经屏蔽线输给示波器观测。接收器安装在可移动的机构上，这个机构包扩支架、丝杆、可移动底座（其上装有指针，并通过定位螺母套在丝杆上，有丝杆带动作平移）、带刻度的手轮等。接收器的位置由主、尺刻度手轮的位置决定。主尺位于底座上面；最小方尺位于底坐上面；最小分尺为1mm，手轮与丝杆相连上分为100分格，每转一周，接收器平移1mm，故手每一小格为0.01mm，可估到0.001mm。

样品的分解制备及注意事项

在ICP-AES分析中，通常采用液体进样方式，液体进样方式具有如下优势:

1)元素都以离子状态存在于溶液中，消除了元素的赋存状态、物理特性所引起的测定误差。

2)在进行分析时，根据不同类型的样品，一般称取0.1～1g固体样品进行化学处理，有较好的取样代表性。

3)基本上消除了各元素从固体样品中蒸发的分馏现象。

4)为多元素同时测定创造了有利条件。

5)容易配制各元素的标准溶液及基体元素匹配溶液。

6)有较好的稳定性，能获得良好的分析准确度和精密度。

7)各种化学预处理方法，适用于各种类型的样品。

8)方法容易掌握。

但是采用液体进样方式时，首先需要将固体样品转化为溶液，由此带来的问题或缺点如下:

1)需要进行化学前处理，增加了人力、物力及费用；需要有化学实验室。

2)化学处理需要一定的专业知识。

3)样品分解后，相当稀释50倍以上，降低了元素在样品中的绝对测定灵敏度。

4)在化学处理过程中，有时会引入不利于测定的污染物质或盐类。

8.3.2.1 无机试样的分解

(1)酸溶法

大部分固体试样可用酸或混合酸溶解，常用的酸有HCl、HNO3、HClO4、HF、H2SO4等。如钢铁、合金可用HCl或HNO3、王水溶解；岩石、矿物及土壤使用HNO3-HClO4-HF混合酸才能溶解完全。

(2)碱熔法

用酸不能溶解时，用碱熔法。常用的熔剂有 LiBO2、Na2BO4、Na2O2、NaOH、Na2CO3、K2S2O7等，但可能会带入过多的盐类，导致雾化器堵塞或引起背景干扰，应尽量避免使用。

8.3.2.2 分离和富集

对于成分复杂或存在大量基体的样品，在进行微量元素测定时，可能出现严重的光谱和基体干扰，需要进行分离富集后才能进行分析。常用的分离富集方法有蒸发浓缩、气化分离、溶剂萃取、离子交换等。

8.3.2.3 标准溶液的配制

(1)配制单一元素的标准溶液

使用高纯金属(99.9%以上)或高纯试剂配制稳定的、高浓度的单一元素标准溶液，酸用优级纯，水用二次蒸馏水或去离子水。

(2)配制混合标准溶液

根据元素溶解方法的不同，将元素分组，用单一元素标准溶液配制混合标准溶液。

8.3.2.4 主量元素分析

在主量元素的高精密度、高准确度分析中，需要严格控制的基本要素如下:

1)试样的可靠分解，完全溶解或熔融，加热分解过程无喷溅损失；无因挥发、放置产生沉淀或吸附等造成的待测定元素损失。

2)准确配制校准仪器用的标准榕液，尽可能减少标准溶液配制和稀释过程对结果不确定度的影响(高倍稀释时，称量稀释比体积稀释的不确定度要小)。

3)在用碱熔法处理的试样中，溶液中存在大量碱金属盐，采用标准与试样溶液的基体匹配可有效避免电离干扰及其他干扰造成的系统分析误差；采用与试样同类的标准参考物质与试样同等处理后进行仪器校准是可行的校准方式。

4)高含量分析中要注意测定的线性范围，通过适当稀释和选择不同灵敏度的谱线来覆盖较宽的含量范围，特别是钙、镁(最灵敏谱线于10μg/mL就可能发生弯曲)等灵敏度很高的元素，要确保标准溶液和试样都处于线性范围内(或采用曲线校准法)。可用几条谱线同时测定，通过观察不同灵敏度分析谱线结果的一致性，有助于判断是否存在背景变化，或谱线干扰，或是否超出线性范围。通过实脸确定的某条分析谱线的线性范围也不是一成不变的，当发生谱线定位漂移或仪器光学部件老化时，谱线的线性范围也会发生变化。适当的稀释倍数与选择灵敏度适当的分析谱线相结合可以得到最适当的信号强度，从统计学角度达到最佳的测定精密度。其具体操作如下：配制主量元素(如Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Ti、Mn等)的单元素系列溶液，考察各元素各谱线的线性范围。注意全谱型仪器同一波长谱线的不同级次的灵敏度和线性范围可能不同。对于全谱型仪器，除了选择谱线的波长，还要选择谱线的级次，最好选择处于CCD、CID矩阵中间位置的谱线。

5)ICP-AES对分析溶液总含盐量的耐受性可达1%～2%，甚至更高；但适当的稀释可以减少高盐量造成的基体影响，内标的使用有助于改善分析精密度。

6)保证较长的仪器稳定时间，让仪器整体达到充分的热平衡，最好点火后稳定约0.5 h后再进行仪器校准(可先测定精密度要求略低的次、痕量元素后，再分析主量元素)，以防止校准后又发生仪器漂移。仪器校准和试样测定时，取几次(一般为3次)测定的平均值以减小结果的不确定度。

7)试样之间的清洗时间要足够长，以防止高含量溶液造成雾化器和雾化室局部析出的盐类对稳定性的影响，防止记忆效应造成试样之间的交叉污染，等等。

8.3.2.5 痕量元素分析

痕量元素测定时要特别注意谱线干扰(特别是以过渡元素、稀土、钨、钼等多线元素为基体的试样)的影响，要注意仔细研究干扰情况，尽量选择无干扰或干扰小且背景干净的分析谱线，有时宁可牺牲一些灵敏度也要选择无干扰谱线。当干扰量相当于分析信号的1/3以上时，即使经过干扰校正也很难得到很好的分析结果。部分重叠的谱线干扰，随着谱线定位的漂移，干扰系数会发生明显变化，需要经常对校正系数(K)进行修正。对于痕量元素，测定时还要注意背景干扰的校正(特别在长波段的高背景区)，一定不能把扣除背景的位置选择在有谱线干扰的地方。当分析不熟悉的特殊基体试样时，一定要先用不含待测定元素的单基体元素溶液考察所有待测元素附近的背景和干扰谱线情况，调整扣除背景位置。

8.3.2.6 采用标准物质进行仪器校准

用与被测试样同类型标准物质进行仪器校准(即标样标化)，可以抵消背景的影响和某些谱线的干扰。当所选标准物质与待分析试样的组成一致性很高时，可以得到很满意的分析结果，且操作简便易行，不用配制大量标准溶液，也不用精心研究背景扣除和谱线干扰问题。采用此方式的前提是对分析试样的组成很了解，例如试样类型变化不大的大批量化探分析。此类方式的潜在危险是，一旦试样与所用标准物质不一致，就可能导致错误结果。

另外，对于所用标准物质中某些含量很低的元素，其分析信号强度低，会增加校准的不确定度，这种情况应补充配制适当浓度的标准溶液。

8.3.2.7 仪器工作参数选择

不同类型试样、不同分析元素的最佳测定条件不尽相同，且有些参数是互相影响的，需通过实验确定分析方法的最佳工作参数，通常采用折中条件。建立分析方法需要确定的主要仪器工作参数如下:

1)等离子体功率。常规分析的等离子体功率为1000～1300W，难激发元素或试样中含有有机试剂时需要较高功率。

2)氩气(冷却气、辅助气和载气)流量。其中载气流量(或压力)对分析结果影响较大。

3)观察高度。有的仪器用调整反射镜角度来改变观察高度，有的则通过调节辅助气流量改变观察高度。

4)试样提升量。用蠕动泵转速和采用不同内径的蠕动泵管调节溶液的提升量。

5)长、短波曝光时间。一般来说，适度增加曝光时间有利于改善检出限。由于曝光时间的增加，分析信号和背景都会增加，故对于高背景区(如长波区)，不适用过长的曝光时间。常规的全谱型ICP-AES，短波曝光时间为20s，长波曝光时间为10s。

6)进样时间、平衡时间和清洗时间。以美国热电ICAP-6300 为例，清洗时间可设为20s，进样时间依据进样管路长度调整，一般测试中设定冲洗泵速与分析泵速一致，则泵稳定时间可设为0s。

在原子发射光谱的定性分析法中，为什么选铁谱作为标准？

为什么选铁谱？

（1）谱线多：在210～660nm范围内有数千条谱线；

（2）谱线间距离分配均匀：容易对比，适用面广；

（3）定位准确：已准确测量了铁谱每一条谱线的波长。

标准谱图：将其他元素的分析线标记在铁谱上，铁谱起到标尺的作用。

谱线检查：将试样与纯铁在完全相同条件下摄谱，将两谱片在映谱器(放大器)上对齐、放大20倍，检查待测元素的分析线是否存在，并与标准谱图对比确定。可同时进行多元素测定。

电子发射光谱操作

用于发射光谱分析的虚拟相板译谱仪作者：柴宏文，王永青，孙荣霞 时间：2006-12-25 来源: 摘要：本文报道了用于发射光谱分析的虚拟相板译谱仪及其设计思想。本系统以Microsoft Windows98为运行平台，采用Microsoft Visual C++6.0编写，利用通用仪器计算机、扫描仪，实现相板光谱信息采集、光谱信号处理、定性分析、定量分析、扣除背景和干扰等功能。

关键词：发射光谱法；相板；扫描仪；虚拟仪器；矢量化

引言

发射光谱法（Atomic Emission Spectrometry, AES）是目前仪器分析中的重要手段之一，具有特异性强、精密度高、检出限低、分析速度快、可多元素同时分析等特点，广泛应用于地质勘探、冶金、石油化工、商检、环保等领域。根据检测方式的不同，通常分为看谱法、摄谱法、光电光谱法。光电光谱法速度快、自动化程度高，缺点是设备庞大、结构复杂、价格昂贵；看谱法速度快、直接，但是准确度差，不能长期保存分析记录；摄谱法设备较简单、准确度高、可多元素同时分析、线性范围宽，但是相板处理和译谱工序操作繁琐、分析周期较长。

近年来，随着电子技术、计算机技术的迅速发展，原子发射光谱法呈现出光电化、自动化的发展趋向。摄谱仪使用普遍且社会拥有量大，升级改造亟待解决。将测微光度计（又称黑度计）与计算机联用实现半自动和自动译谱，解决了译谱工序操作繁琐费时的问题，但需另行配置专用硬件设备，价格较高。将光栅摄谱仪升级改造成为电感耦合等离子体(Inductively coupled plasma, ICP)原子发射光谱分析仪(ICP-AES)的技术已取得成功，但是造价仍稍高。因此，我们设计了采用通用仪器计算机、扫描仪及专用软件包的用于原子发射光谱分析的虚拟相板译谱仪。

硬件及软件

本译谱系统由计算机、扫描仪及专用译谱软件包构成。

计算机及开发平台

本译谱系统对计算机硬件资源要求较低，586CPU、6M内存即可满足要求。本系统是在Windows98环境下，采用面向对象可视化编程的Visual C++6.0进行软件开发。Visual C++6.0是支持Win95以上平台的应用程序、服务和控件的可视化编程的集成开发环境，具有编程效率高，灵活性高，程序运行速度快，采用面向对象编程方式，软件能控制到底层等特点，其资源开发工具以可视化的方法生成菜单栏、工具栏、按钮、对话框、窗口、滚动条等高级又通用的图形元素，可以设计出友好的用户操作界面。

扫描仪

本译谱系统采用扫描仪采集相板谱线。扫描仪是光机电一体化的高科技产品，是一种图像采集设备，配合相应的软件可以将实物、图片、文稿、照片、胶片及图纸等转换成计算机能够识别、编辑、处理的数字式图像信息。以往由于价格昂贵而鲜有问津。随着科学技术飞速发展，现已广泛普及，成为不可或缺的计算机外围设备。其中平板式扫描仪的光学分辨率通常在600～1200点/英寸（dpi）之间，高的可达2400dpi。灰度级分别为8、12、14、16、24、36、48bit，其中14bit扫描仪的动态范围可达到104数量级。原子发射光谱摄谱法中，相板的光学分辨率一般在50~100线/毫米，相当于1270~2540线/英寸（lpi）（1inch=25.4mm），动态范围104~105数量级。肉眼的光学极限分辨率是0.07毫米，相当于350lpi。显然目视不能充分满足分析要求，平板式扫描仪能够满足分析要求。平板式扫描仪配上透明胶片适配器，既可扫描反射稿，又可扫描透视稿。采用电荷耦合器件（Charge-coupled device, CCD）为感光元件的平板式扫描仪扫描速度快、操作简单，价格一般在几百至几千元之间，拥有良好的性能价格比。本系统选择采用CCD感光元件的平板式扫描仪，配透明胶片适配器，灰度级14bit，分辨率1200×2400dpi。

本译谱系统软件支持TWAIN标准，支持通用串型总线接口方式(Universal serial bus, USB)。

系统功能及程序流程图

系统功能

本系统主要完成如下功能：谱图采集、方法编辑、谱图处理等功能，其工作原理框图参见图1所示。

谱图采集：

软件驱动扫描仪，扫描光谱相板，获取光谱的数字化图像。

方法编辑：

输入标准谱图元素名称及波长，准备建立波长标尺；编辑样品序列；输入标准元素名称、波长及浓度，准备建立工作曲线；选择内标或外标法；编辑用户报告等。

谱图处理：

包括谱图编辑、谱图平滑及还原、谱图矢量化、谱图分割、谱图分析。

谱图编辑：

谱图缩放、剪切、叠加、对比、调整。

谱图平滑及还原：

通过快速傅里叶变换（FFT）和反FFT平滑处理使图像变得更加清晰，消除噪声。采用中值滤波法消除扫描出现的黑斑和白斑等失真现象。

谱图矢量化：

扫描仪获取的光谱图像是光栅图像(位图式)文件，必须进行矢量化，才能获取谱线的特征信息――位置、线形、线宽。采用最小二乘法完成谱线矢量化，通过细线化确定谱线中心、谱线的位置、宽度。

谱图分割：

采用区域生长法把谱线及相板上不同样品的谱图分割。

谱图分析

波长定位：

实现定性、定量分析的基础和关键。如果是光栅摄谱仪，采用线性内插法。当未知波长谱线处于两条已知波长的谱线之间时，先测定已知谱线之间的距离a，再测定未知谱线与任一已知谱线的距离b，利用公式：

λ＝λ2－b/a(λ2－λ1) （3-1）

如果是棱镜色散，应用哈特曼公式：

λ＝λ0＋c/( d－d0) （3-2）

式中λ是谱线波长，d是从相板上一固定点到该谱线的距离，λ0、c和d0为常数。根据光学参数建立波长标尺，然后精确地计算出未知谱线的波长。

定量分析：

读入标准样品谱图，建立定量分析数学模型，拟合工作曲线――浓度与灰度的关系曲线，由定性分析的结果，计算机自动选择出待测元素的分析线对，如果是内标法，读入内标元素的谱线位置、浓度，根据工作曲线计算未知样品中各元素的浓度。在考虑光谱背景和干扰的情况下，采用差谱法、因子分析法、卡尔曼滤波法和小波变换法扣除背景和干扰。

其他功能：

统计处理、数据库管理、打印、存储、帮助、自我诊断及报警功能。

程序流程图及操作面板

程序流程图： 参见图2所示。

操作面板示意图：参见图3所示。

性能比较：与其它相板分析方法相比参见表1：

问题讨论

分辨率

分辨率是与波长分辨率和图像质量密切相关的重要技术参数，分辨率有许多不同的定义和表达方式，极易混淆。正确理解其含义、弄清楚不同表达方式之间的相互关系极为重要。

常用的表达方式有每英寸像素点数（pixels per inch，ppi）、每英寸点数（dots per inch,dpi）、每英寸采样点数（samples per inch,spi）、每英寸行（或线）数表示（lines per inch,lpi）。

像素是组成数字图像的基本单位，点是设备输出图像的色点，采样点是硬件设备采集图像信息的基本单位。色点是硬件设备最小的显示单元，像素和采样点则既可以是一个点，也可以是多个点的集合。对于扫描仪来讲，由于设备采样点与形成图像的每一个像素相对应，所以ppi、dpi、spi三者数值上是等效的。但多数情况下，三者还是存在一定的区别。例如显示器分辨率为80dpi，在640×480dpi显示分辨率下一个像素与一个光点相对应，将显示模式调整为320×240dpi，则显示一幅320×240dpi的图像时，一个像素则对应四个光点，即相当于80×60ppi。而ppi与lpi之间近似满足如下关系，ppi=lpi×(1.5～2.0)。

背景和干扰

背景和干扰是原子发射光谱分析中的最困难、最棘手的问题。传统方法多采用人工计算的方法，费时、费力，效果不佳。近年来，随着计算机和信号处理技术的迅速发展，人们提出许多新的背景扣除和干扰校正的方法，如差谱法、因子分析法、卡尔曼滤波法、小波变换法、人工神经网络法、智能化校正法、自适应滤波法等等。其中卡尔曼滤波法、因子分析法已取得比较好的效果。小波变换法应用于分析信号的频率较高、背景信号的频率较低条件下，也有较好的效果。这些方法各有利弊，能够解决一些背景和干扰的问题。但是大多数方法离实用还有一定的距离，或多或少地存在一些问题，如操作繁琐、计算复杂、影响因素较多等。所以，大多数研究人员认为选择灵敏度最高、干扰线最少的分析线对是最直接、实用的方法。

结束语

传统相板分析方法必须使用专用的测微光度计，而本系统提出了使用通用仪器的新思路，吸收了虚拟仪器的设计方法，使用扫描仪、计算机及专用软件来完成相板光谱的定性和定量分析，既不影响用户进行其他工作，也无须使用专用的、昂贵的译谱仪或测微光度计。本系统具有所需设备通用，价格便宜，操作简单，分析快速，准确度高，精密度好，误差小，设备更新换代及维护方便，拥有良好的用户界靪，便于相板信息的二次开发等优点。将大大减轻广大分析工作者的工作强度，改进译谱技术，提高工作效率和质量。随着计算机速度趆来趆快，硬盘容量趆来趆大，扫描仪分辨率趆来趆高，扫描速度趆来趆快，本系统将会趆来趆功能强大和易于推广。

标签： 发射光谱法；相板；扫描仪；虚拟仪器；矢量化

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