原子吸收光谱法原理
原子吸收光谱法测定的特点及原理
原子吸收光谱法测定的特点及原理
原子吸收光谱法是一种常用的分析技术，用于测定物质中某些特定元素的浓度。
它的特点和原理如下：
特点：
1. 高灵敏度：原子吸收光谱法可以检测到很低浓度的元素，一般可以达到微克/升乃至纳克/升级别的灵敏度。
2. 高准确性和精密度：该方法具有较好的准确性和精密度，可以提供可靠的分析结果，并且可以进行定量分析。
3. 宽线性范围：该方法在一定范围内可以测定各种浓度的元素，线性范围较宽。
4. 选择性强：该方法可以针对不同元素进行分析，并且具有较强的选择性，可以排除干扰物质对测定结果的影响。
原理：
原子吸收光谱法的基本原理是通过将待测样品中的元素原子蒸发成原子态，并通过光源照射物质产生的能级跃迁吸收特定波长的光线。
测量吸光度可得到元素的浓度。
具体步骤如下：
1. 原子产生：使用合适的方法将样品中的元素原子转化为原子态，常用的方法包括火焰、电弧、电感耦合等离子体等。
2. 光源选择：选择适当的光源，通常为中空阴极灯或电极消融灯，以产生被测元素吸收的特定波长的光线。
3. 光线传递与衰减：光线经过透镜或光纤传递至样品，样品吸收特定波长的光线，光强度衰减。
4. 光强检测：使用光电二极管或光电倍增管等光学探测器，测
量透射光的光强。
5. 分析结果计算：将测得的透射光光强与空白试剂的透射光光强进行比较，计算出样品中元素的浓度。
通过以上步骤，原子吸收光谱法可以测定物质中特定元素的浓度。
原子吸收光谱法原理
原子吸收光谱法原理
原子吸收光谱法是一种常用的分析技术，用于确定物质中的元素含量。
该方法基于原子在特定波长的光照射下发生能级跃迁的现象，利用元素特征波长的吸收峰的强度来测量样品中元素的浓度。
以下是原子吸收光谱法的原理。
1. 原子的能级结构：原子由电子围绕着原子核的轨道运动组成。
电子在这些轨道上具有不同的能量，称为电子能级。
当原子受到外部的能量激发时，电子会从低能级跳跃到高能级，形成激发态。
2. 能级跃迁：原子的电子在吸收能量后，会跃迁到高能级。
当电子从高能级返回到低能级时，必须释放出能量。
这个能量的差别可以以光子形式释放出来，其波长与能级差相关。
3. 吸收光谱：在原子吸收光谱实验中，使用的是特定波长的光源，通常为中性或离子化的金属蒸汽灯。
这些光源会发出特定波长的光，射入样品中。
4. 样品吸收：样品中的元素原子会吸收与其能级差相匹配的波长的光。
当光通过样品时，部分光会被吸收，其吸收强度与元素的浓度成比例。
5. 检测：通过测量样品吸收光的强度，可以确定元素的浓度。
一般使用光电器件来测量吸收光的强度。
可以采用单光束或双光束系统进行测量。
6. 标准曲线：为了确定未知样品中元素的浓度，常常使用标准曲线进行定量分析。
通过测量一系列已知浓度的标准溶液的吸收峰强度，可以绘制出吸收峰强度与浓度之间的关系曲线。
利用这个曲线，可以根据样品的吸光度值来确定其浓度。
总之，原子吸收光谱法利用原子能级跃迁的现象，通过测量样品对特定波长光的吸收来测量元素的浓度。
该技术广泛应用于元素分析和环境监测等领域。
原子吸收光谱法的基本原理
第一节 基本原理
∫K d = e2N0ƒ/mc
2，峰值吸收
第一节 基本原理
1
2
3
4
5
在一般原子吸收测量条件下，原子吸收轮廓取决于 Doppler （热变宽）宽度，通过运算可得峰值吸收系数： K0 = 2/△D(ln2/)1/2 e2N0ƒ/mc 可以看出，峰值吸收系数与原子浓度成正比，只要能测出K0 就可得出N0。 3，锐线光源 锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源，如空心阴极灯。在使用锐线光源时，光源发射线半宽度很小，并且发射线与吸收线的中心频率一致。这时发射线的轮廓可看作一个很窄的矩形，即峰值吸收系数
Ni / N0 = gi / g0 exp(- Ei / kT) Ni与N0 分别为激发态与基态的原子数； gi / g0为激发态与基态的统计权重，它表示能级的简并度；T为热力学温度； k为Boltzman常数； Ei为激发能。 从上式可知，温度越高， Ni / N0值越大，即激发态原子数随温度升高而增加，而且按指数关系变化；在相同的温度条件下，激发能越小，吸收线波长越长，Ni /N0值越大。尽管如此变化，但是在原子吸收光谱中，原子化温度一般小于3000K，大多数元素的最强共振线都低于 600 nm， Ni / N0值绝大部分在10-3以下，激发态和基态原
第一节 基本原理
第一节 基本原理
01
03
05
02
04
第一节 基本原理
由图可知，在频率 0处透过光强度最小，即吸收最大。若将吸收系数对频率作图，所得曲线为吸收线轮廓。原子吸收线轮廓以原子吸收谱线的中心频率（或中心波长）和半宽度 表征。中心频率由原子能级决定。半宽度是中心频率位置，吸收系数极大值一半处，谱线轮廓上两点之间频率或波长的距离。 谱线具有一定的宽度，主要有两方面的因素：一类是由原子性质所决定的，例如，自然宽度；另一类是外界影响所引起的，例如，热变宽、碰撞变宽等。 1，自然宽度
原子吸收光谱法(AAS)
局限性：测不同的元素需不同的元 素灯，不能同时测多元素，难熔元 素、非金属元素测定困难。
原子吸收光谱法基本原理
1.原子的能级与跃迁
基态第一激发态,吸收一定频率的辐射能量。 产生共振吸收线（简称共振线） 吸收光谱 激发态基态,发射出一定频率的辐射。 产生共振吸收线（也简称共振线） 发射光谱
原子吸收光谱法基本原理
A kc
原子吸收分光度计
原子吸收分光度计
原子吸收分光度计
光源
原子化器
单色器
检测系统
思考：光学系统（单色器）为什么在原子化器和检 测系统之间？
光 源
提供待测元素的特征光谱。获得较高的 灵敏度和准确度。 光源应满足如下要求； （1）能发射待测元素的共振线； （2）能发射锐线； （3）辐射光强度大，稳定性好。
2.元素的特征谱线
（1）各种元素的原子结构和外层电子排布不同 基态第一激发态:
跃迁吸收能量不同——具有特征性。
（2）各种元素的基态第一激发态
最易发生，吸收最强，最灵敏线。特征谱线。
（3）利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行定量分析
原子吸收光谱法基本原理
从光源发射出具有待测元素特征 谱线的光，通过试样蒸气时，被蒸气 中待测元素的基态原子所吸收，吸收 的程度与被测元素的含量成正比。故 可根据测得的吸光度，求得试样中被 测元素的含量。
将待测试样在专门的氢化物生成器中产生氢
化物，送入原子化器中检测。
单色器
•作用：将待测元素的吸收线与邻近线分开
•组件：色散元件 ( 棱镜、光栅 ) ，凹凸镜、 狭缝等
检测系统
•作用: 将待测元素光信号转换为电信号， 经放大数据处理显示结果。 •组件: 检测器、放大器、对数变换器、显 示记录装置。
原子吸收光谱法
原子吸收光谱法原子吸收光谱法是一种常见的分析化学技术，用于定量分析样品中金属元素的含量。
这种方法利用了原子在特定波长的光线照射下吸收特定能量的特性。
本文将介绍原子吸收光谱法的原理、应用及其在分析化学领域的重要性。
## 一、原理介绍原子吸收光谱法的原理基于原子在吸收特定波长的光线后，电子从基态跃迁到激发态的过程。
当样品中的金属元素被蒸发成原子并通过火焰或电热等方法激发后，特定波长的光被通过样品，吸收特定能量的光线被原子，其吸收量与原子浓度成正比。
利用测量被吸收的光的强度，可以推断出样品中金属元素的含量。
## 二、仪器构成原子吸收光谱法的仪器通常包括光源、样品室、单色器、检测器等部分。
光源产生特定波长的光线，样品室用于蒸发样品中的金属元素成原子，单色器用于选择特定波长的光线，检测器用于测量被吸收的光线的强度。
这些部件共同作用，构成了原子吸收光谱仪，可用于样品中金属元素含量的定量分析。
## 三、应用领域原子吸收光谱法在环境监测、食品安全、医学诊断等领域有着广泛的应用。
例如，它可以用于检测饮用水中的重金属污染物，监测环境中的有害元素含量，确保环境质量安全。
在食品安全方面，原子吸收光谱法可用于检测食品中的微量元素，如铁、锌等，确保食品质量符合标准。
此外，在医学诊断中，原子吸收光谱法可以用于分析生物样本中微量元素的含量，为疾病诊断提供重要依据。
## 四、优势与局限性原子吸收光谱法具有高灵敏度、高精确度和宽线性范围的优势，能够准确测定样品中微量金属元素的含量。
然而，它也有局限性，例如不能同时测定多种元素，需要事先了解样品中金属元素的成分，且对样品制备要求较高。
## 五、发展趋势随着科学技术的不断发展，原子吸收光谱法也在不断完善和发展。
近年来，原子吸收光谱法与其他分析技术相结合，如原子荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法等，提高了分析的灵敏度和准确性。
此外，随着纳米技术的发展，原子吸收光谱法在纳米材料分析方面也有了广阔的应用前景。
原子吸收光谱仪的原理、构成、操作及应用领域详解
原子吸收光谱仪的原理、构成、操作及应用领域详解一、原子吸收光谱仪原理原子吸收光谱仪的原理是根据物质基态原子蒸汽对特征辐射吸收的作用来进行金属元素分析。
1、原子吸收光谱的产生任何元素的原子都是由原子核和核外电子组成。
原子核是原子的中心体，核正电，电子荷负电，总的负电荷与原子核的正电荷数相等。
电子沿核外的圆形或椭圆形轨道围绕着原子核运动，同时又有自旋运动。
电子的运动状态由波函数0描述。
求解描述电子运动状态的薛定愕方程，可以得到表征原子内电子运动状态的量子数n、L、m，分别称为主量子数、角量子数和磁量子数。
原子核外的电子按其能量的高低分层分布而形成不同的能级，因此一个原子核可以具有多种能级状态。
能量最低的能级状态称为基态能级(Eo)，其余能级称为激发态能级，而能量最低的激发态则称为第一激发态。
一般情况下，原子处于基态，核外电子在各自能量最低的轨道上运动。
如果将一定外界能量如光能提供给该基态原子，当外界光能量恰好等于该基态原子中基态和某一较高能级之间的能级差△E时，该原子将吸收这一特征波长的光，外层电子由基态跃迁到相应的激发态而产生原子吸收光谱。
2、原子吸收光谱仪基本原理仪器从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光，通过试样蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收，由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定试样中待测元素的含量。
3、原子吸收光谱仪方法原理原子吸收是指呈气态的原子对由同类原子辐射出的特征谱线所具有的吸收现象。
当辐射投射到原子蒸气上时，如果辐射波长相应的能量等于原原子吸收光谱仪子由基态跃迁到激发态所需要的能量时，则会引起原子对辐射的吸收，产生吸收光谱。
基态原子吸收了能量，最外层的电子产生跃迁，从低能态跃迁到激发态。
原子吸收光谱根据郎伯-比尔定律来确定样品中化合物的含量。
已知所需样品元素的吸收光谱和摩尔吸光度，以及每种元素都将优先吸收特定波长的光，因为每种元素需要消耗一定的能量使其从基态变成激发态。
检测过程中，基态原子吸收特征辐射，通过测定基态原子对特征辐射的吸收程度，从而测量待测元素含量。
原子吸收光谱法原理简述
原子吸收光谱法原理简述
原子吸收光谱法是一种用于分析物质中金属元素含量的方法。
它的原理简述如下：
当金属原子处于基态时，它们会吸收特定波长的光。
原子吸收光谱法利用这一特性来测量样品中金属元素的含量。
首先，样品被转化成气态原子或原子的气态化合物，然后通过光源发出的特定波长的光照射样品。
如果样品中含有被检测的金属元素，这些原子会吸收光，使得光源透过样品时的光强度减弱。
测量光源透过样品前后的光强度差异，就可以确定金属元素的含量。
原子吸收光谱法的原理基于不同金属元素吸收光的特性。
每种金属元素都有特定的吸收光谱线，这些谱线对应着特定波长的光。
因此，通过测量样品对不同波长光的吸收情况，可以确定样品中不同金属元素的含量。
此外，原子吸收光谱法还遵循比尔-朗伯定律，即吸收光强度与浓度成正比。
因此，可以通过测量吸收光强度的变化来确定金属元素的浓度。
总的来说，原子吸收光谱法利用金属原子对特定波长光的吸收特性，通过测量样品对光的吸收来确定其中金属元素的含量。
这一方法在分析化学和环境监测等领域有着广泛的应用。
原子吸收光谱工作原理
原子吸收光谱工作原理原子吸收光谱法的原理：蒸汽中待测元素的气态基态原子会吸收从光源发出的被测元素的特征辐射线，具有一定选择性，由辐射减弱的程度求得样品中被测元素的含量。
当辐射通过原子蒸汽，且辐射频率等于原子中电子由基态跃迁到较高能态所需要的能量的频率时，原子从入射辐射中吸收能量，产生共振吸收。
原子吸收光谱是由于电子在原子基态和第一激发态之间跃迁产生的。
每一种原子的能级结构均是独特的，故原子有选择性的吸收辐射频率。
因此，在所有情况下，均可产生反映该种原子结构特征的原子吸收光谱。
原子吸收光谱检测方法：1、氢化物发生法氢化物发生法适用于容易产生阴离子的元素，如Se、Sn、Sb、As、Pb、Hg、Ge、Bi等。
这些元素一般不采取火焰原子化法检测，而是用硼氢化钠处理，因为硼氢化钠具有还原性，可以将这些元素还原成为阴离子，与硼氢化钠中电离产生的氢离子结合成气态氢化物。
如土壤监测中运用流动注射氢化物原子吸收检测河流中所含的沉积物汞和砷，经过试验后，检出砷限为2ng/L，精密度为1.35%至5.07%，准确度在93.5%至106.0%;检出汞限为2ng/L，精密度为0.96%至5.52%，精准度在93.1%至109.5%。
这种方法不仅快速、简便，且准确度和精密度非常高，能更好的测试和分析环境样品。
2、石墨炉原子吸收光谱法石墨炉原子吸收光谱法是一种用电流加热原子化的分析方法。
横向加热石墨炉解决了温度分布不均匀的问题。
石墨炉原子化的出现非常之重要，对于火焰原子化有着较为明显的优越性，与火焰原子化技术对比，灵敏度提高到3到4个数量线，达到了10-12至10-14g的灵敏度，但是石墨炉原子吸收光谱法还是存在一定的局限性:重现性还没有火焰法高，当待测样品比较复杂时，产生的结果会有很大的误差。
3、火焰原子吸收光谱法目前，火焰原子吸收光谱法还是应用最为广泛的方法。
因为其对大多数的元素都适用，而且具有速度快，成本低，操作简单，结果误差不大的优势。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
吸收光谱
基态 光
激发态
例：原子吸收光谱，分子吸收光谱
第二节 原子吸收光谱分析概述
一、定义：基于物质产生的原子蒸汽对 特定谱线（通常是待测原子的特征谱线） 的吸收来进行定量分析的一种方法。
二、原子吸收现象的发现
1802年Wollaston发现太阳光谱 的暗线；
太阳光
暗 线
1859年Kirchhoff和 Bunson解释了 暗线产生的原因
敏线。 在原子吸收分析中，利用处于基态的待测
原子蒸汽对于从光源辐射的共振线的吸收来 进行分析的。
原子吸收光谱的产生
当辐射光通过原
子蒸汽时，若入
射光的频率等于
h
原子中的电子由
基态跃迁到激发
态的能量，就可
能被基态原子所
吸收。
共振吸收
原子吸收光的波长通常在紫外和可见区。
二、谱线的轮廓与谱线变宽
原子吸收线指强度随频率变 I 化的曲线，从理论上讲原子 吸收线应是一条无限窄的线， 但实际上它有一定宽度。
带光谱。 原子能级=电子能级 原子光谱：原子最外层电子的跃迁，线光谱。
电子能级间跃迁 的同时，总伴随 有振动和转动能 级间的跃迁。即 分子光谱中总包 含有振动能级和 转动能级间跃迁 产生的若干谱线 而呈现宽谱带。
（1） 转动能级
ΔΕr：0.005～0.050eV，跃迁产生吸收光谱位于远 红外区。远红外光谱或分子转动光谱；
仪器分析课程讲义
第四章 原子吸收光谱分析
光学分析法概要 原子吸收光谱分析概述 原子吸收光谱分析基本原理
第一节 光学分析法概要
光学分析法：根据物质发射、吸收电磁辐射及 物质与电磁辐射的作用来进行分析的一类方 法。
一、电磁辐射和电磁波谱 1. 电磁辐射（电磁波，光） ：以巨大速度通过
空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种 能量。 2．电磁辐射的性质：具有波、粒二向性
（2） 振动能级
ΔΕv约为：0.05～１eV，跃迁产生的吸收光谱位于 红外区，红外光谱或分子振动光谱；
（3） 电子能级
ΔΕe较大1～20eV。电子跃迁产生的吸收光谱在紫 外—可见光区，紫外—可见光谱或分子的电子光 谱；
三、光学分析法分类
通常可分为两大类： 1. 光谱方法：
利用物质与电磁辐射作用时，物质内 部发生量子化能级跃迁而产生的吸收、 发射或散射、辐射等电磁辐射的强度随 波长变化的定性、定量分析方法
电热石墨管
原子蒸汽封闭， 无稀释
五、 原子吸收光谱分析的特点
1、灵敏度高（火焰法：1 ng/ml，石墨炉100-0.01 pg)； 2、准确度高（火焰法：RSD <1%，石墨炉 3-5%） 3、选择性高（可测元素达70个，相互干扰很小） 缺点：不能多元素同时分析
第三节 原子吸收光谱分析基本原理
一、共振线与吸收线 共振线是元素的特征谱线，也是元素的灵
常规光源与单色器间的矛盾
要测量这样一条半宽度很小的吸收线的积分吸 收值，需分辨率高达十万的单色器，现在的分 光装置无法实现。
长期以来无法解决的难题！
2.锐线光源
在原子吸收分析中需要使用锐线光源，测量
谱线的峰值吸收。
锐线光源需要满足的条件： （1）光源的发射线与吸收线的ν0一致。 （2）发射线的Δν小于吸收线的 Δν。
A0.4 324 πlDn2m e2 N c0fLk L0N
上式的前提条件：
（1） Δνe<Δνa ； （2）辐射线与吸收线的中心频率一致。
测定时需要使用一个与待测元素同种元素 制成的锐线光源
（3）压力变宽 由于原子相互碰撞使能量发生稍微变化。 劳伦兹（Lorentz）变宽： ΔνL 待测原子和其他原子碰撞。随原子区压力增
加而增大。 赫鲁兹马克（Holtsmark）变宽 同种原子碰撞。浓度高时起作用，在原子
吸收中可忽略 在一般分析条件下ΔνD、 ΔνL为主。
三、积分吸收和峰值吸收 原子吸收光谱的测量
二、电子跃迁
1. 原子能级和分子能级： 物质的分子有三种运动形式，具有三种能
级： （1）电子相对于原子核的运动；电子能级 （2）原子核在其平衡位置附近的相对振动；
振动能级 （3）分子本身绕其重心的转动；转动能级
2.分子光谱和原子光谱
分子能级= 电子能级+ 振动能级+转动能级 分子光谱：组成分子的原子核外层电子的跃迁，
实际上，原子吸收光谱测量的是透过光的
强度 I。即当频率为、强度为I0的平行辐射
垂直通过均匀的原子蒸汽时，原子蒸汽将对
辐射I产0 生吸收，
I
L
根据吸收定律，有：
I = I0e-KL
1.积分吸收
若用常规的连续光源如：钨丝灯光源和氘 灯，经分光后，光谱通带0.2mm。而原子吸收 线半宽度：10-3mm。吸收光的强度变化仅为 0.5%。灵敏度极差。如图：
I00源自1.谱线轮廓 原子群从基态跃迁到激发态所吸收的谱 线并不是绝对单色，而是具有一定的宽 度，通常称为谱线轮廓。
2. 谱线变宽
（1）自然宽度：与原子发生能级间跃迁时激 发态原子的有限寿命相关。 （2）多普勒变宽（温度变宽） ΔνD
一个运动着的原子发出的光，如果运动 方向离开观察者（接受器），则在观察者 看来，其频率较静止原子所发的频率低， 反之，高。
第一激发态
E
热能
基态
Eh hc
•暗线是由于大气层中的钠原子对太阳光选择性 吸收的结果
三、空心阴极灯的发明
1955年Walsh解决了原子吸收光谱的光源问题，50 年代末 PE 和 Varian公司推出了原子吸收商品仪 器。
火焰
空心阴极灯
棱镜 光电倍增管
四、电热原子化技术的提出
1959年里沃夫提出电热原子化技术， 大大提高了原子吸收的灵敏度
2. 非光谱方法：
利用物质与电磁辐射的相互作用测定电 磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏 振等基本性质变化的分析方法 分类：折射法、旋光法、比浊法等
3、 发射及吸收光谱
发射光谱 M* 发 光 释 放 能 量M h
激发态
基态 光
例：γ-射线；x-射线；荧光；原子发射光谱
M h 吸 收辐射能量M*
提供锐线光源的方法：空心阴极灯
采用锐线光源进行测量
，则Δνe<Δνa ，由图可 见，在辐射线宽度范围
内，Kν可近似认为不变 ，并近似等于峰值时的
吸收系数K0，则： Alg e-1 K Llg eK 0L0.4 3 K 0L 4
在原子吸收中，谱线变宽主要受多普勒效应影响，则：
2 πln2 e2
K0 D mcN0f