Atomemissionsspektroskopie (AES) ist eine analytische Technik, die die Energie von Atomen in einer Probe misst. Im Mittelpunkt dieser Methode steht die Energiezufuhr zu einer Probe, um zu sehen, was mit den bereits vorhandenen Atomen passiert. Einzelne Elemente erzeugen leicht unterschiedliche Lichtenergiestrahlen, nachdem die zusätzliche Energie das Atom vorübergehend verändert. Der Leseteil einer Atomemissionsspektroskopiemaschine erkennt Lichtenergie, die von der Probe kommt, und der Computerteil der Maschine berechnet die Konzentrationen einzelner Elemente in einer Probe aus der/den Wellenlänge(n) des einfallenden Lichts.
Jedes Element der Welt ist im einfachsten Fall ein einzelnes Atom, obwohl viele in der Natur als mehrere aneinander geklebte Atome oder in Kombination mit anderen Elementen vorkommen. Atome sind winzige Teilchen, die normalerweise kleine Teilchen, die Protonen und Neutronen genannt werden, in einem zentralen Kern, dem sogenannten Kern, zusammenkleben. Noch kleinere Teilchen, die Elektronen genannt werden, kreisen kontinuierlich um den Kern.
Elektronen bewegen sich auf eine bestimmte Weise um den Kern. Ähnlich wie bei Hula-Hoops mit unterschiedlichen Durchmessern kreisen die Elektronen nur in bestimmten Durchmessern, einige in Orbitalen mit kleinerem Durchmesser und andere in größeren Orbitalen. Nützlich für die Atomemissionsspektroskopie kann jedoch jedes Elektron in ein höheres Orbital springen, wenn genügend Umgebungsenergie vorhanden ist.
Proben für die AES-Analyse enthalten oft Mischungen von Elementen und Verbindungen wie zum Beispiel Boden. Ein Atomemissionsspektroskopie-Gerät kann jedoch nur einzelne Atome lesen. Wenn ein Analytiker daher eine Probe für den AES-Test vorbereitet, muss er oder sie alle zusammengesetzten Moleküle in freie Atome zerlegen. Normalerweise verwandelt der Analytiker die Probe in ein Aerosol, indem er Energie aus Quellen wie Öfen, Lasern oder Funken hinzufügt.
Die zusätzliche Energie aus der Quelle, die die Probe aufbricht, ist auch die Energie, die auf die Elektronen in den Probenelementen einwirkt. Mit der zusätzlichen Energie springen die Elektronen in höhere Orbitale. Wenn sie nach dem Verschwinden der Energie wieder nach unten fallen, emittiert die Energie, die sie von der Quelle gespeichert hatten, als Lichtphotonen. Photonen sind wie kleine Energiepakete.
Jedes Spektroskopiegerät verfügt über einen Detektor, der das Vorhandensein von Energie erkennt und diese Informationen an ein Computerprogramm weiterleitet, das die Rohdaten in klarere Beschreibungen umwandelt. Bei einem AES-Gerät liest der Detektor das Vorhandensein und die Intensität der einzelnen Photonen. Die Intensität bezieht sich auf die Lichtwellenlänge, und jedes in der Probe vorhandene Element weist eine charakteristische Anordnung von Photonen auf, die spezifische Wellenlängenmesswerte erzeugen würden. Aus den Photonen kann die Maschine daher herausfinden, welche Elemente und wie viel davon in einer einzelnen Probe vorhanden sind.
Eine weitere Methode zur Analyse der elementaren Zusammensetzung von Proben ist die Atomabsorptionsspektroskopie (AAS). Diese funktioniert nach den gleichen Prinzipien wie die AES, aber anstatt das emittierte Licht einer energetisierten Probe zu lesen, liest das Gerät die Lichtenergiemenge, die die Probe absorbiert, als ein Hinweis auf die Art und Menge der Elektronen in der Probe. AAS ist für Gasproben geeignet.