原子吸收光谱法讲解

AAS的基本原理
赫鲁兹马克(Holtzmark)变宽(R或R): 同种原子碰撞，又称为共振变宽， R随着待测
元素原子密度升高而增大，在原子吸收法中，测定 元素的浓度较低，R一般可以忽略不计 。
自吸变宽：
光源辐射共振线被光源周围较冷的同种原子所吸 收的现象叫做自吸，自吸现象使谱线强度降低，同 时导致谱线变宽。
然宽度,它与原子发生能级间跃迁时激发态原子的 平均寿命(10-8-10-5 s)有关，寿命越长，则谱线宽 度就越窄，自然宽度造成的影响与其他因素相比 可以忽略不计。
AAS的基本原理
多普勒变宽(D或D): 由于原子在空间作无规则热运动所引起的谱
线变宽，因而又称为热变宽。
或 7.16 107 T
AAS的特点
（1）检出限低，灵敏度高 火焰原子吸收法的检出限可达到ng·ml-1级，石
墨炉原子吸收法的检出限可达到10-10-10-14g。
（2）准确度好 火焰原子吸收法的相对误差为小于1%，石墨
炉原子吸收法的相对误差一般约为3%-5%。 （3）选择性好
多数情况下，共存元素对被测元素不产生干扰。
AAS的特点
激发态原子数Ni与基态原子数No之比较小,<1%. 可以用基 态原子数代表待测元素的原子总数N。
例题 计算2000K和3000K时, Na589.0nm的激发态 与基态原子数之比各为多少？已知gi/g0=2
解：
Ei
hc
4.136 1015eV s 3 1010cm s1 589.0nm 107 cm nm1
AAS的基本原理
表征吸收线轮廓（峰）的参数： 中心频率O(峰值频率) :最大吸收系数对应的频率 中心波长λ(nm) :最大吸收系数对应的波长
半宽度ΔO(吸收线宽度)：峰值吸收值一半处的频率
原子吸收线的宽度约为10-3-10-2nm(折合成波长)。
AAS的基本原理
3.吸收峰变宽原因
自然变宽(N或N): 在无外界条件影响时，谱线的固有宽度称为自
AAS的基本原理
一、共振线
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。产生的吸收
线叫共振吸收线（简称共振线） —— 吸收光谱 激发态基态，发射出一定频率的辐射。所释放的光线叫共
振发射线（也简称共振线） ——发射光谱 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 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）利用特征谱线(共振线)可以进行定量分析。
AAS的基本原理
四、原子吸收法的测量
1. 积分吸收测量法
测量气态基态原子 吸收共振线的总能量称 为积分吸收测量法。它 相当于吸收线轮廓下面 所包围的整个面积。
AAS的基本原理
2.峰值吸收测量法
1955年澳大利亚物理学家沃尔士提出采用锐 线光源，测量吸收线的峰值吸收。
三、基态原子数与原子化温度
在原子化过程中，多数原子处于基态，有部分原子成为 激发态原子。在处于一定条件的热平衡状态下，激发态原 子数Ni与基态原子数N0之间的关系可用波耳兹曼方程表示
Ni gi exp( Ei )
N0 g0
kT
gi和gO分别为激发态和基态的统计权重，Ei表示激发能。
温度越高，Ni/N0值越大。通常原子化火焰温度低于3000K，
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二、原子吸收光谱轮廓与谱线变宽
1.吸收定律
Iv=I0·exp( -Kvl )
A
lg I0 Iv
0.434Kvl
I0、 Iv分别是频率为v的入射光和透过光的强 度； Kv为原子蒸气对频率为v的入射光的吸收 系数；l 为原子蒸气的宽度。
AAS的基本原理
2.吸收线的轮廓和变宽
原子结构较分子结构简单，理论上应产生线状 光谱吸收线。 实际上用特征吸收频率左右范围的辐射光照射 时，获得一峰形吸收：具有一定宽度。 透射光强度Iv 和吸收系数Kv与辐射频率v有关. 以Iv与v 作图, 以Kv与 作图：
第六章 原子吸收光谱法
( Atomic Absorption Spectrometry, AAS )
概述
原子吸收光谱法：又称原子吸收分光光度法 根据物质的基态原子蒸气对同类原子的特征辐
射的吸收作用来进行元素定量分析的方法。
原子吸收光谱分析的基本过程：
如欲测定试样中某元素含量，用该元素的锐线光源发射 出特征辐射，试样在原子化器中被蒸发、解离为气态基态 原子，当元素的特征辐射通过该元素的气态基态原子区时， 元素的特征辐射因被气态基态原子吸收而减弱，经过色散 系统和检测系统后，测得吸光度，根据吸光度与被测定元 素的浓度线性关系，从而进行元素的定量分析。
D
0A
r
T为绝对温度，Ar为相对原子质量。
温度升高，原子的相对热运动剧烈，热宽 度增大。即使在温度较低时，也比自然宽度要 严重，因此必须引起注意。
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劳伦兹(Lorentz)变宽(L或L):
由于原子相互碰撞使能量发生稍微变化。待测 原子和其他原子碰撞，通常L为10-4-10-3，劳伦 兹变宽随外界气体压力的升高而加剧，有称为压 力变宽，随温度的升高谱线变宽呈下降的趋势。
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除上述的变宽原因之外，还有电场致宽、 磁场致宽。但在通常原子吸收实验条件下，吸 收线轮廓主要受多普勒变宽和劳伦兹变宽的影 响。当采用火焰原子化器时，劳伦兹变宽为主 要因素；当采用无火焰原子化器时，多普勒变 宽占主要地位。
谱线变宽往往会导致原子吸收分析的灵敏 度下降。
AAS的基本原理
（4）分析速度快 用P-E5000型自动原子吸收仪在35min，能
连续测定50个试样中的6中元素。 （5）应用范围广
可测定的元素多达70余种，可以测定金属、 非金属和有机化合物。 （6）仪器简单，操作方便
原子吸收光谱法的不足之处：多种元素同时测定尚 有困难，有相当一些元素的测定灵敏度还不能令人满意。
2.107eV
T=2000K：
Ni gi exp( Ei )
Ng
kT
0
0
2.107eV
2exp(
)
8.618 105eV K1 2000KK：
Ni 5.78 104 N
0
Ni/N0值小于1%，基态占原子总数的99%以上，可以 用N0代表原子化器中原子总数N。