Emissionsspektroskopie

Emissionsspektroskopie ist ein analytisches Verfahren, das das Licht nutzt, das von angeregten Atomen, Ionen oder Molekülen in einer Probe emittiert wird, um deren chemische Zusammensetzung und Konzentration zu bestimmen. Jedes Element besitzt charakteristische Emissionslinien bei bestimmten Wellenlängen; die Intensität dieser Linien hängt von der Konzentration der emitierenden Spezies ab, sofern Kalibrierungen vorhanden sind.

Zu den Hauptformen gehören die Atomemissionsspektroskopie (AES) und die molekulare Emission. In der AES werden Atome durch eine Anregungsquelle erhitzt oder ionisiert; die dabei erzeugten Emissionslinien werden mit einem Spektrometer getrennt und von Detektoren gemessen. Die Induktiv gekoppelte Plasmas-AES (ICP-AES bzw. ICP-OES) nutzt ein Plasma, um Proben atomisiert und angeregt zu werden. Die Flammenemissionsspektroskopie ist eine einfachere Variante, oft für Alkali- und Erdalkalimetalle geeignet. Die elektrothermische AES (ETAAS) verwendet einen Graphitofen, um Proben mit sehr hoher Empfindlichkeit zu analysieren. Molekulare Emission bezieht sich auf Emissionen von Molekülen wie OH oder CN, die unter bestimmten Bedingungen entstehen.

Die Instrumentierung umfasst eine Lichtquelle, Probenaufbereitung, Anregung, Emissionskollektion, Monochromator oder Spektrometer, sowie Detektoren wie Photomultiplier oder CCDs und eine Datenverarbeitung. Kennzahlen sind Nachweisgrenze, Linearität, Empfindlichkeit und das Ausmaß von Matrix-Interferenzen oder Selbstabsorption, die Kalibrierung und Standardisierung erfordern.

Anwendungen finden sich in der Umweltanalytik, Metallurgie, Lebensmittel- und Pharmaindustrie, klinischer Chemie sowie in der Halbleitertechnik. Vorteile sind Mehrelementenanalyse, Schnelligkeit und oft geringe Probenvorbereitung; Einschränkungen ergeben sich aus Interferenzen, Spektralüberlappungen und dem Bedarf an sorgfältiger Kalibrierung. Historisch nahm die Entwicklung der Emissionsspektroskopie im 19. Jahrhundert ihren Anfang mit den Arbeiten von Bunsen und Kirchhoff.