原子发射光谱仪由光源、分光系统、检测系统和数据处理系统四个部分组成。

一、光源

光源的作用是提供样品蒸发和激发所需的能量。它先把样品中的组分蒸发、离解成气态原子，然后再使原子的外层电子激发产生光辐射。光源是决定光谱分析灵敏度和准确度的重要因素，它分为电弧光源、火花光源以及近年发展的电感耦合等离子体光源和辉光放电光源。

1．原子发射光谱对激发光源的要求

(1)光源应具有足够的激发容量，利于样品的蒸发、原子化和激发，对样品基体成分的变化影响要小。

(2)光源的灵敏度要高，具有足够的亮度，对元素浓度的微小变化在线状光谱的强度上应有明显的变化，利于痕量分析。

(3)光源对样品的蒸发原子化和激发能力有足够的稳定性和重现性，以保证分析的精密度和准确度。

(4)光源本身的本底谱线要简单，背景发射强度弱，背景信号要小，对样品谱线的自吸效应要小，分析的线性范围要宽。

(5)光源设备的结构简单，易于操作、调试、维修方便。

2．电弧光源

电弧是较大电流通过两个电极之间的一种气体放电现象，所产生的弧光具有很大的能量。若把样品引入弧光中，就可使样品蒸发、离解，并进而使原子激发而发射出线状光谱。它可分为直流电弧和交流电弧。

(1)直流电弧直流电弧发生器及直流电弧如图3-4所示。电源可用直流发电机或将交流电整流后供电，电压为220～380V、电流为5～30A，可变电阻R用于调节电流的大小，电感L用来减小电流的波动。

图3-4直流电弧发生器和直流电弧
E－直流电源；V－直流电压表；L－电感；R－可变电阻；A－直流电流表；I－阳极；2－样品槽；3－电弧柱；4－电弧火焰；5－阴极

带有凹槽的石墨棒阳极，可放置样品粉末，其与带有截面的圆锥形石墨阴极之间的分析间隙约为4～6mm。点燃直流电弧后，两电极间弧柱温度达4000～7000K，电极温度达3000～4000K。在弧焰中样品蒸发、离解成原子、离子、电子，粒子间碰撞使它们激发，从而辐射出光谱线。

直流电弧光源的弧焰温度高，可使70种以上的元素激发，适用于难熔、难挥发物质的分析，测定的灵敏度高、背景小，适用于定性分析和低含量杂质的测定。因弧焰不稳定易发生谱线自吸现象，使分析精密度、再现性差。阳极温度高不适用于定量分析及低熔点元素分析。

(2)交流电弧交流电弧发生器由交流电源供电。常用110～120V低压交流电弧，其设备简单、操作安全。用高频引燃装置点火，交流电弧放电具有脉冲性，弧柱温度比直流电弧高，稳定性好，可用于定性分析和定量分析，有利于提高准确度。其不足之处是蒸发能力低于直流电弧，检出灵敏度低于直流电弧。

单纯的电弧光源至今仍保留在地质试样、粉末和氧化物样品中的杂质元素分析中。

3．火花光源

高压火花发生器可产生10～25kV的高压，然后对电容器充电，当充电电压可以击穿由试样电极和碳电极构成的分析间隙时，就产生火花放电。放电以后，又会重新充电、放电，反复进行。

火花光源的放电电路见图3-5。它由放电电容C、电阻R、电感圈L和放电分析间隙G组成。

图3-5火花光源的放电电路
1-碳电极；2-试样电极

当电极被击穿时产生的火花在电极间产生数条细小弯曲的放电通道，短时间释放大量能量，放电的电流密度达10⁵～10⁶A/cm²，使样品呈现一股发光蒸气喷射出来，喷射速度约10⁵cm/s，称为焰炬。每次放电都在电极表面的不同位置产生新的导电通道，单个火花直径约0.2mm，当曝光数十秒时，可发生几千次击穿，由于每次击穿的面积小，时间短，使电极灼热并不显著。

高压火花放电的平均电流比电弧电流小，约为十分之几安培，但在起始的放电脉冲期间，瞬时电流可超过1000A，此电流由一条窄的仅包含极小一部分电极表面积的光柱来输送，此光柱温度可达10000～40000K。虽然火花光源的平均电极温度比电弧光源温度低许多，但在瞬时光柱中的能量却是电弧光源的几倍，因此高压火花光源中的离子光谱线要比电弧光源中明显。此种光源的特点是放电稳定性好，分析结果重现性好，适于做定量分析。缺点是放电间隔时间长，电极温度较低，对试样蒸发能力差，适于低熔点、组成均匀的金属或合金样品的分析。由于灵敏度低，背景大，不宜做痕量元素分析。