A principal diferença entre a espectroscopia de absorção e de emissão atômicas é a fonte de radiação utilizada. Na espectroscopia de absorção atômica, a fonte de radiação é a própria amostra, enquanto na espectroscopia de emissão atômica a fonte de radiação é uma fonte externa, como um plasma, uma chama, um forno, um arco elétrico ou ignição. Além disso, na espectroscopia de absorção atômica, a energia para excitação do átomo do analito é fornecida pela amostra, enquanto na espectroscopia de emissão atômica a energia é fornecida pela fonte externa. Outra diferença importante é que na espectroscopia de absorção atômica é necessário o uso de uma lâmpada de cátodo oco específica para cada elemento de análise, o que pode limitar a diversidade de análises, enquanto na espectroscopia de emissão atômica não há essa necessidade. Por fim, o processo de atomização é mais efetivo na espectroscopia de absorção atômica, enquanto na espectroscopia de emissão atômica é registrada a quantidade de energia atenuada, descontando a que foi absorvida pelo analito.
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