Спектральный анализ

ЗМІСТ

ВСТУП

Лінійчаті спектри відіграють особливо важливу роль, тому що їх структура прямо пов'язана з будовою атома. Адже ці спектри створюються атомами, що не відчувають зовнішніх впливів. Тому, знайомлячись з лінійчатими спектрами, ми тим самим робимо перший крок до вивчення будови атомів. Спостерігаючи ці спектри, вчені отримали можливість «заглянути» всередину атома. Тут оптика впритул стикається з атомною фізикою.

 Головна властивість  лінійчатих спектрів полягає в тому, що довжини хвиль (чи частоти) лінійного спектра будь-якого речовини залежать тільки від властивостей атомів цієї речовини, але зовсім не залежать від способу порушення світіння атомів. Атоми будь-якого хімічного елемента дають спектр , не схожий на спектри всіх інших елементів: вони здатні випромінювати строго - певний набір довжин хвиль.

На цьому заснований спектральний аналіз - метод визначення хімічного складу речовини з його спектру . Подібно відбитками пальців у людей лінійчаті спектри мають неповторну індивідуальність. Неповторність візерунків на шкірі пальця допомагає часто знайти злочинця. Точно так само завдяки індивідуальності спектрів є можливість визначити хімічний склад тіла. За допомогою спектрального аналізу можна знайти даний елемент у складі складного речовини, якщо навіть його маса не перевищує 10 - 10г. Це дуже чутливий метод .

Кількісний аналіз складу речовини за його спектру ускладнений, так як яскравість спектральних ліній залежить не тільки від маси речовини, але і від способу порушення світіння . Так, при низьких температурах багато спектральні лінії взагалі не з'являються. Однак при дотриманні стандартних умов порушення світіння можна й кількісний спектральний аналіз .

Нині визначено спектри всіх атомів і складені таблиці спектрів. За допомогою спектрального аналізу було відкрито багато нових елементів( рубідій. цезій та інші).

Саме за допомогою спектрального аналізу дізналися хімічний склад Сонця і зірок.  Наприклад, гелій спочатку відкрили на Сонці і лише потім, знайшли в атмосфері Землі . Назва цього елемента нагадує про історію його відкриття : слово гелій означає в перекладі « сонячний» .

Завдяки порівняльній простоті й універсальності спектральний аналіз є основним методом контролю складу речовини в металургії, машинобудуванні, атомної індустрії, криміналістиці, медицині.

Спектральний аналіз можна проводити не тільки за спектрами випускання , а й за спектрами поглинання.

Важливо знати, з чого складаються оточують нас тіла. Винайдено багато способів визначення їх складу.  
РОЗДІЛ 1. СПЕКТРАЛЬНІ ДІАПАЗОНИ

Електромагнітна хвиля — процес розповсюдження електромагнітної взаємодії в просторі.Сукупність всіх електромагнітних хвиль утворює так званий суцільний спектр електромагнітного випромінювання. Він підрозділяється на наступні діапазони (в порядку збільшення частоти і зменшення довжини хвиль):

• Радіохвилі

Радіохвилі можуть значно відрізнятися по довжині - від декількох сантиметрів до сотень і навіть тисяч кілометрів, що можна порівняти з радіусом Земної кулі (близько 6400 км). Хвилі всіх радіодіапазонів широко використовуються в техніці - дециметрові і ультракороткі метрові хвилі застосовуються для телемовлення та радіомовлення у діапазоні ультракоротких хвиль з частотною модуляцією, забезпечуючи високу якість прийому сигналу в межах зони прямого поширення хвиль. Радіохвилі метрового і кілометрового діапазону застосовуються для радіомовлення і радіозв'язку на великих відстанях з використанням амплітудної модуляції, яка забезпечує його передачу на скільки завгодно великі відстані в межах Землі завдяки відбиття хвиль від іоносфери планети. Хвилі дециметрового діапазону не можуть огинати земної горизонт подібно метровим хвилях, що обмежує зону прийому областю прямого поширення, що залежить від висоти антени і потужності передачі, становить від кількох до кількох десятків кілометрів.

• Мікрохвилі

Мікрохвилі і радіохвилі діапазону надвисоких частот (НВЧ) мають довжину від 300 мм до 1 мм. Сантиметрові хвилі, подібно дециметровим і метровим радіохвилям, практично не поглинаються атмосферою і тому широко використовуються в супутникового і стільникового зв'язку та інших телекомунікаційних системах. Розмір типової супутникової тарілки якраз дорівнює кільком таких довжинах хвиль.

Більш короткі НВЧ-хвилі також знаходять безліч застосувань в промисловості і в побуті (мікрохвильові печі, якими сьогодні оснащені і промислові хлібопекарні, і домашні кухні). Дія мікрохвильовій печі засноване на швидкому обертанні електронів в пристрої, який називається клістрон. В результаті електрони випромінюють електромагнітні НВЧ-хвилі певної частоти, при якій вони легко поглинаються молекулами води. Коли ви ставите їжу в мікрохвильову піч, молекули води, що містяться в їжі, поглинають енергію мікрохвиль, рухаються швидше і таким чином розігрівають їжу. Тобто, мікрохвильова піч розігріває її зсередини.

• Інфрачервоні промені

Ця частина електромагнітного спектра включає випромінювання з довжиною хвилі від 1 мм до 8 000 атомних діаметрів (близько 800 нм). Промені цієї частини спектру людина відчуває безпосередньо шкірою - як тепло. Якщо ви простягаєте руку у напрямку вогню або розжареного предмета і відчуваєте жар, що виходить від нього, ви сприймаєте як жар саме інфрачервоне випромінювання.

Оскільки більшість об'єктів на поверхні Землі випромінюють енергію в інфрачервоному діапазоні хвиль, детектори інфрачервоного випромінювання відіграють важливу роль у сучасних технологіях виявлення. Інфрачервоні окуляри приладів нічного бачення дозволяють людям «бачити в темряві», і з їх допомогою можна виявити не тільки людей, але і техніку, і споруди, які нагрілись за день і віддають вночі своє тепло в навколишнє середовище у вигляді інфрачервоних променів. Детектори інфрачервоних променів широко використовуються рятувальними службами, наприклад для виявлення живих людей під завалами після землетрусів чи інших стихійних лих і техногенних катастроф.

Спектральний склад випромінювання різних речовин дуже різноманітний. Але, незважаючи на це, всі спектри, як показує досвід, можна розділити на:

1.Безперервні спектри. Сонячний спектр  є безперервним, тобто представлені всі довжини хвиль. У спектрі немає розривів, і на екрані спектрографа можна бачити суцільну різнобарвну смужку. Безперервні (або суцільні) спектри як показує досвід, дають тіла, що знаходяться в твердому або рідкому стані, а також щільні гази. Для отримання безперервного спектру потрібно нагріти тіло до високої температури. Характер безперервного спектру і сам факт його існування визначаються не тільки властивостями окремих випромінюючих атомів, але і в сильному ступені залежать від взаємодії атомів один з одним. Безперервний спектр дає також високотемпературна плазма. Електромагнітні хвилі випромінюються плазмою в основному при зіткненні електронів з іонами.

2.Лінійчаті спектри. При внесеннім в бліде полум'я газового пальника шматочок азбесту, змоченого розчином звичайної кухонної солі, спостерігається полум'я у спектроскоп на фоні ледь помітного неперервного спектра полум'я спалахне яскраво жовта лінія. Цю жовту лінію дають пари натрію, які утворюються при розщепленні молекул кухонної солі в полум'я. На спектроскопі також можна побачити частокіл кольорових ліній різної яскравості, розділених широкими темними смугами. Такі спектри називаються лінійчатими . Наявність лінійчатого спектру означає, що речовина випромінює світло тільки цілком певних довжин хвиль (точніше, визначених дуже вузьких спектральних інтервалах). Кожна з ліній має кінцеву ширину. Лінійчаті спектри дають всі речовини в газоподібному атомарному , але не молекулярному стані. У цьому випадку світло випромінюють атоми, які практично не взаємодіють один з одним. Це найбільш фундаментальний, основний тип спектрів. Ізольовані атоми даного хімічного елемента випромінюють певні довжини хвиль. Зазвичай для спостереження лінійчатих спектрів використовують світіння парів речовини в полум'я або світіння газового розряду в трубці, наповненої досліджуваним газом. При збільшенні щільності атомарного газу окремі спектральні лінії розширюються і, нарешті, при дуже великій щільності газу, коли взаємодія атомів стає істотним, ці лінії перекривають один одного, утворюючи безперервний спектр.

3. Смугасті спектри. Смугастий спектр складається з окремих смуг, розділених темними проміжками. З допомогою дуже хорошого спектрального апарата можна виявити, що кожна смуга являє собою сукупність великого числа дуже тісно розташованих ліній. На відміну від лінійчатих спектрів смугасті спектри створюються не атомами, а молекулами, не пов'язаних або слабко пов'язаних один з одним. Для спостереження молекулярних спектрів зазвичай використовують світіння парів в полум'я або світіння газового розряду.

4.Спектри поглинання. Всі речовини, атоми яких знаходяться в збудженому стані, випромінюють світлові хвилі, енергія яких певним чином розподілена по довжинах хвиль. Поглинання світла речовиною також залежить від довжини хвилі.

• Видиме світло

Довжини електромагнітних хвиль видимого світлового діапазону коливаються в межах 4 000 – 8 000 атомних діаметрів (800-400 нм). Людське око являє собою ідеальний інструмент для реєстрації та аналізу електромагнітних хвиль цього діапазону.  Оскільки хвилі видимої частини спектру практично безперешкодно поширюються  в атмосфері; температура поверхні Сонця (близько 5000°С) така, що пік енергії сонячних променів припадає саме на видиму частину спектра. Отже, головний джерело енергії випромінює величезну кількість енергії саме у видимому світловому діапазоні, а оточуюче нас середовище значною мірою прозоре для цього випромінювання. Не дивно тому, що людське око в процесі еволюції сформувався таким чином, щоб вловлювати і розпізнавати саме цю частину спектра електромагнітних хвиль. З фізичної точки зору в діапазоні видимих електромагнітних променів немає. Він являє собою всього лише вузьку смужку в широкому спектрі випромінюваних хвиль.

• Ультрафіолетові промені.

До ультрафіолетових променів відносять електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі від 4 000 - 100 атомних діаметрів (400-10 нм). В цій частині спектру випромінювання починає впливати на життєдіяльність живих організмів. М'які ультрафіолетові промені в сонячному спектрі (з довжинами хвиль, наближенням до видимої частини спектру), наприклад, викликають у помірних дозах засмагу, а в надлишкових - важкі опіки. Жорсткий (короткохвильової) ультрафіолет згубний для біологічних клітин і тому використовується, зокрема, в медицині для стерилізації хірургічних інструментів та медичного обладнання, вбиваючи всі мікроорганізми на їх поверхні.Все живе на Землі захищено від згубного впливу жорсткого ультрафіолетового випромінювання озоновим шаром земної атмосфери, поглинає більшу частину жорстких ультрафіолетових променів у спектрі сонячної радіації.

• Рентгенівські промені

Випромінювання в діапазоні довжин хвиль 10 – 100 атомних діаметрів ядра називається рентгенівським. Рентгенівські промені проникають крізь м'які тканини організму і тому незамінні в медичній діагностиці.

• Гамма-промені

Найкоротші по довжині хвилі і найвищі по частоті і енергії промені в електромагнітному спектрі - це γ-промені (гамма-промені). Вони складаються з фотонів надвисоких енергій і використовуються сьогодні в онкології для лікування ракових пухлин. Проте їх вплив на живі клітини настільки згубний, що при цьому доводиться дотримуватися крайню обережність, щоб не завдати шкоди оточуючим здоровим тканинам і органам.

Отже, всі  типи електромагнітного випромінювання виявляють себе зовні по-різному, по своїй суті вони є схожими, в будь-якій частині спектра представляють собою поперечні коливання електричного і магнітного полів, які  поширюються у вакуумі або в середовищі зі швидкістю світла с і відрізняються один від одного лише довжиною хвилі і, як наслідок, енергією, яку вони переносять.

РОЗДІЛ 2. ОСНОВНІ СПЕКТРИ МОЛЕКУЛ

Молекула – найменша частинка речовини, що складається з однакових або різних атомів, з’єднаних між собою хімічними зв’язками, і яка є носієм хімічних і фізичних властивостей цієї речовини.

Власні значення енергії, що може набувати молекула, є залежними від відстані між ядрами R, тобто E=E(R). Енергія, зумовлена електронною конфігурацією (електронна енергія) має при деякому значенні R мінімум. Зміна електронної конфігурації молекули приводить до зміни кривої залежності електронної енергії від відстані між ядрами R. В основному зміна енергетичного стану молекули відбувається внаслідок зміни в електронній конфігурації, що утворює периферійну частину молекули. При заданій електронній конфігурації, ядра молекули можуть коливатися і обертатися навколо загального центра мас . З цими видами руху зв’язані коливальна і обертальна енергії.

З кожним електронним енергетичним рівнем зв’язані коливальні рівні, з коливальним − обертальні рівні. Будова молекул і властивості їх енергетичних рівнів проявляються в молекулярних спектрах – спектрах випромінювання (поглинання), що виникають при квантових переходах молекули на різні енергетичні рівні. Спектр випромінювання молекули визначається структурою її енергетичних рівнів і відповідними правилами відбору.

При різних типах переходів між рівнями виникають різні типи молекулярних спектрів. Якщо спостерігати спектр випромінювання–поглинання в тому діапазоні, який відповідає частоті, то з’являтимуться тільки переходи між обертальними рівнями. Особливо ефективним інструментом дослідження в далекій інфрачервоній області є спектр поглинання.

Якщо довжина хвилі пучка променів настільки велика, що енергії фотонів не вистачає для переведення молекули з одного обертального рівня на інший, то поглинання не буде. Поступове збільшення частоти падаючих променів приведе до того, що окремі фотони будуть поглинатися молекулами, які переходитимуть при тому на що раз вищі обертальні рівні. В цьому випадку виникає суто обертальний спектр поглинання. Він лежить в області мікрохвиль або, інакше, в діапазоні далекого інфрачервоного спектра.

Коливально – обертальний спектр лежить в інфрачервоній області . Переходові між заданою парою коливальних рівнів відповідає велика сукупність комбінацій різних обертальних станів, які дають багато дуже близько розташованих ліній. Так виникає одна смуга. Лінії в смузі розташовані симетрично відносно ліній і знаходяться на відстані одна від одної на . Лише в середині смуги відстань в два рази більша, оскільки лінії з частотою не виникає, тому що вона відповідає „забороненому” переходу . Різним парам коливальних рівнів відповідають різні смуги, які у своїй сукупності утворюють коливально–обертальний спектр, що має вигляд групи смуг.

При  збільшенні частоти променів, досягається  видима та ультрафіолетова частина спектра, при якому отримується фотони, енергія яких є достатньою для збудження не тільки коливальних та обертальних процесів, але й електронних рівнів. З’являються електронно–коливально–обертальні переходи, при яких змінюються всі три види енергії молекули. Відповідний спектр називають електронно–коливально–обертальним або просто електронним. Переходові між заданою парою електронних рівнів відповідає цілий коливально–обертальний спектр молекули, тобто певна група смуг. Перебираючи всі можливі комбінації електронних рівнів, одержимо повний спектр молекули, тобто набір груп смуг.

Отже, в оптичному діапазоні молекулярні спектри є смугастими – вони складаються з величезного числа ліній, що утворюють ряд дуже густих скупчень смуг. Структура молекулярних спектрів неоднакова для різних молекул і зі збільшенням числа станів у молекулі ускладнюється.

РОЗДІЛ 3. ТИПИ СПЕКТРАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ

Для точного дослідження спектрів такі прості пристосування, як вузька щілина, що обмежує світловий пучок, і призма, вже недостатні. Необхідні прилади, які дають чіткий спектр, тобто прилади, які добре розділяють хвилі різної довжини і не допускають перекривання окремих ділянок спектра.

Спектральні прилади – це прилади для дослідження спектрального складу по довжинах хвиль електромагнітних випромінювань в оптичному діапазоні (10-3-103 мкм), знаходження спектральних характеристик випромінювачів та об'єктів, взаємодіяла з випромінюванням, а також для спектрального аналізу. Спектральні прилади  розрізняються методами спектрометрії, приймачами випромінювання, досліджуваним (робочим) діапазоном довжин хвиль.

Загальна схема спектроскопічної установки представлена на рис.1

рис.1 Схема спектроскопічної установки

1 - джерело світла,

2 - малює об'єктив (лінза  або система лінз, як правило, дає зображення джерела на  вхідному отворі спектрального  приладу, але можливі й інші  схеми освітлення,

3 - спектральний прилад,

4 - фотоприймач,

5 - реєструюча система.

Не всі зазначені блоки необхідні. Наприклад, для якісного аналізу можна обійтися без фотоприймача та реєструючої системи, якщо використовувати очей, а в спектроскопії високої роздільної здатності немає спектрального приладу, але тоді обов'язково повинен бути фотоприймач і реєструючий пристрій.

До показників призначення належать:

а) робочий діапазон - інтервал довжин хвиль, в яких може працювати дана установка: λmin ÷ λmax. Основний вплив на робочий діапазон надає спектральний прилад, але також можливий вплив освітлювальної системи і фотоприймача;

б) спектральна роздільна здатність R характеризує властивість приладу розділяти випромінювання, що відрізняються по довжині хвилі на малий інтервал δλ. Чим менше цей проміжок часу, тобто чим більш детальне дослідження спектру допускає даний прилад, тим більше його роздільна здатність. Чисельно вимірюють відношенням: R = λ / δλ, де λ - довжина хвилі, для якої визначають роздільну здатність спектрального апарата, а δλ - різниця довжин хвиль двох найбільш близьких спектральних ліній, які ще можуть бути дозволені даними спектральним апаратом.

в) просторова роздільна здатність - відстань між двома точками простору, випромінювання з яких може бути проаналізовано окремо. Основний вплив на нього робить освітлювальна система;

г) тимчасовий дозвіл - інтервал між моментами часу, які можна вивчати окремо, проаналізувати окремо. Основний вплив має фотоприймач і реєструюча система;

д) поріг чутливості - визначає мінімальний потік від джерела, що дозволяє проаналізувати випромінювання. Ця найважливіша для задач діагностики характеристика системи залежить від конструкції і фізичних принципів функціонування спектрального приладу, типу і якості фотоприймача і рівня шумів джерела, фотоприймача з підсилювачем та реєструючої системи. Дозвіл залежить від спектрального приладу, але можливо вплив освітлювальної системи;

Залежно від способу реєстрації спектру прилади поділяються на:

• спектрографи - прилади з фотографічною реєстрацією спектру;
• спектроскопи - у них спектр розглядається оком;
• спектрометри - це прилади з фотоелектричної реєстрацією спектру;
• монохроматори - прилади, призначені для виділення вузької ділянки спектру. Якщо ці ділянки послідовно змінюються (це називається скануванням спектру) і виходить з приладу випромінювання реєструється фотоелектричний, то монохроматор перетворюється в спектрометр.

Залежно від елементів, що забезпечують спектральне розкладання, розрізняють:

- призматичні прилади;

- прилади з дифракційною  решіткою;

- інтерференційні прилади.

Незважаючи на істотну відмінність фізичних принципів, призматичні і дифракційні прилади мають багато загальних властивостей, тому їх об'єднують в клас "Щілинні прилади"

РОЗДІЛ 4.ОСНОВНІ МЕТОДИ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛІЗУ

Методи спектрального аналізу, як правило, прості, легко піддаються механізації і автоматизації, тобто вони підходять для рутинних масових аналізів. При використанні спеціальних методик межі виявлення окремих елементів, включаючи деякі неметали, надзвичайно низькі, що робить ці методики придатними для визначення мікрочастинок домішок. Ці методи, за винятком випадків, коли в наявності є лише незначна кількість проби, є практично неруйнівними, так як для аналізу потрібні лише малі кількості матеріалу зразків.

Точність спектрального аналізу, загалом, відповідає практичним вимогам у більшості випадків визначення домішок і компонентів, за винятком визначення високих концентрацій основних компонентів сплавів.

Спектральний аналіз (за винятком деяких особливих випадків) не придатний для визначення типів зв'язків між елементами, тобто виду сполук, присутніх у зразку. Як і всі інструментальні методи аналізу, кількісний спектральний аналіз заснований на порівняльному дослідженні аналізованого зразка і стандартних зразків відомого складу.

Спектральний аналіз можна розглядати як метод інструментального дослідження, знайшов найбільше застосування. Однак цей метод не може цілком задовольняти різноманітним аналітичним вимогами, які виникають на практиці. Так, спектральний аналіз є лише одним лабораторним методом в ряду інших методів дослідження, які переслідують різні цілі. При розумній координації різні методи можуть чудово доповнювати один одного і спільно сприяти їхньому загальному розвитку.

Щоб вибрати із методів спектрального аналізу той, який найбільше підходить для даної задачі, і щоб отримати правильні результати вибраними методами, необхідні відповідні теоретичні та практичні знання, дуже ретельна і акуратна робота. При систематичному розгляді основних положень практичного спектрального аналізу слід брати до уваги, крім загальної фундаментальної теорії, також специфічні особливості методу.

У разі провідних і непровідних струм матеріалів органічного і неорганічного походження незалежно від того, чи знаходяться вони у твердому, рідкому або газоподібному стані, відбір прроб повинен виконуватися з особливою ретельністю. Внаслідок високої чутливості спектрального релізу висновки про хімічний склад дуже великих партій матеріалу часто повинні робитися на підставі результатів аналізу незначних кількостей проби. Забруднення аналізованого зразка може істотно спотворити результати аналізу. Відповідна фізична або хімічна обробка проб, наприклад сплавлення, розчинення або попереднє збагачення, нерідко може виявитися дуже корисною.

Для збудження спектрів в різних методах потрібні речовини в різному фізичному стані або у вигляді різних хімічних сполук. Продуктивність аналізу може вирішальним чином впливати на вибір найбільш відповідних джерел випромінювання.

Відношення ліній аналітичної пари навіть для найбільш ретельного способу відбору проб і при використанні найбільш відповідного джерела випромінювання в значній мірі залежить від зовнішніх фізичних та хімічних параметрів (експериментальних умов), що задаються методом аналізу і змінюються в процесі збудження. Знання теоретичних кореляцій і практичних висновків з них має велике значення для реалізації повною мірою аналітичних можливостей методу.

4.1. Атомно-емісійний  спектральний аналіз

Атомно-емісійний спектральний аналіз (АЄСА) - метод елементного аналізу, заснований на вивченні спектрів випускання вільний атомів і іонів у газовій фазі в області довжин хвиль 150-800 нм.

Пробу досліджуваного речовини вводять в джерело випромінювання, де відбуваються її випаровування, дисоціація молекул і збудження атомів (іонів). Останні випускають характерне випромінювання, яке надходить в реєструючий пристрій спектрального приладу.

При якісному АЄСА спектри проб порівнюють зі спектрами відомих елементів, наведених у відповідних атласах і таблицях спектральних ліній, і таким чином встановлюють елементний склад аналізованого речовини. При кількісному аналізі визначають кількість (концентрацію) шуканого елемента в аналізованій речовині по залежності величини аналітичного сигналу (щільність почорніння або оптичний щільність аналітичної лінії на фотопластинці; світловий потік на фотоелектричний приймач) шуканого елемента від його вмісту в пробі. Ця залежність складним чином визначається багатьма важко контрольованими факторами (валовий склад проб, їх структура, дисперсність, параметри джерела збудження спектрів, нестабільність реєструючих пристроїв, властивості фотопластинок). Тому, як правило, для її встановлення використовують набір зразків для градуювання, які за валовим складом і структурою можливо більш близькі до аналізованому речовини містять відомі кількості визначуваних елементів. Такими зразками можуть служити спеціально приготовлені металеві сплави, суміші речовин, розчини, в тому числі і стандартні зразки, що випускаються промисловістю.

Чутливість і точність АЄСА залежать головним чином від фізичних характеристик джерел збудження спектрів - температури, концентрації електронів, часу перебування атомів в зоні збудження спектрів, стабільності режиму джерела.

Атомно-емісійний спектральний аналіз - це метод визначення хімічного складу речовини по спектру випромінювання його атомів під впливом джерела збудження (дуга, іскра, полум'я, плазма).

АЕСА - найпоширеніший експресний високочутливий метод ідентифікації і кількісного визначення елементів домішок в газоподібних, рідких і твердих речовин, у тому числі і в високочистих. Він широко застосовується в різних галузях науки і техніки для контролю промислового виробництва, пошуках і переробці корисних копалин, біологічних, медичних та екологічних дослідженнях і т.д. Важливою перевагою АЕС порівняно з іншими оптичними спектральними, а також багатьма хімічними і фізико-хімічними методами аналізу, є можливості безконтактного, експресного, одночасного кількісного визначення великого числа елементів у широкому інтервалі концентрацій з прийнятною точністю при використанні малої маси проби.

За мети проведення бувають якісні і кількісні.

При проведенні якісного атомно-емісійного спектрального аналізу можна виділити три типи задач.

1. Загальний якісний  аналіз, що дозволяє визначити  компонентний склад проби.

2. Приватний якісний  аналіз, з допомогою якого встановлюється  наявність або відсутність одного  або декількох шуканих (наперед  заданих елементів в даній  пробі.