非常有用固体物理实验方法课第7章_原子吸收分光光度分析法
原子吸收分光光度计分析方法
原子吸收分光光度计分析方法简介原子吸收分光光度计（Atomic Absorption Spectrometer，AAS）是一种用于检测元素的分析仪器。
它通过将样品中的元素原子化并使其光谱化来测量元素的浓度。
AAS 可以快速、准确地分析各种物质中的微量元素，包括食品、饲料、水、土壤和药品等。
工作原理AAS 的工作原理基于原子在吸收各向异性辐射时会发生能级跃迁的特性。
AAS通过将样品原子化为单个原子，并在特定波长范围内测量光的强度来测量样品中的元素含量。
为了将样品原子化，AAS 使用火焰、石墨炉或如电感耦合等离子体（ICP）等不同的方法。
在 AAS 中，光谱辐射从光源通过狭缝进入样品池，其中有一个称为吸收室的空间。
光谱辐射可以被吸收室中的原子吸收。
在吸收室处，光谱通过一个检测器，并通过电子仪器转化为电子信号，通过计算机处理得出元素浓度。
标准操作步骤以下是使用 AAS 进行分析的标准操作步骤样品制备1.将样品粉碎和混合，使样品的组成均匀化。
样品可能需要进行预处理，比如稀释或提取等。
2.使用化学方法将样品处理为纯粹的、适合于 AAS 分析的形式。
分析仪器操作1.打开 AAS，使分析器稳定。
2.准备标准溶液并测量其信号强度。
这将被用作后续实验的参考点。
3.把样品注入原子化器。
4.设置分析参数，包括波长和光程等，以便确保分析器能正确地捕获波长，并在样品中检测到的元素光谱有足够长的光程。
5.进行分析。
数据解释1.根据标准曲线，计算样品中每种元素的浓度。
2.将结果与样品中的其他元素一起比较，以便确定元素浓度之间的关系或在多种样品中各元素的变化情况。
优势和限制优势1.非常精确和准确。
2.可以进行多元素分析。
3.可以使用多种样品处理技术。
限制1.AAS 只能测量单个原子而不是化合物。
2.AAS 分析需要许多不同的步骤，这可能会导致分析时间较长。
3.一些样品需要先进行预处理，这可能会影响分析结果。
结语原子吸收分光光度计是一种常用的分析仪器，可用于各种样品的元素分析。
原子吸收分光光度法
消除方法：
可通过配制与试样组成相近的对照品或采用标准加入
法来消除。
光学干扰
原子光谱对分析线的干扰。包括光谱线干扰和非吸收
线干扰。
光谱线干扰： 现象 光谱线干扰是试样中共存元素的吸收线与待测元素的分 析线相近（吸收线重叠）而产生的干扰。
消除方法：
另选波长或用化学方法分离干扰元素。
非吸收线干扰
气体使用之后，必须关掉截止阀和主阀。
当乙炔瓶内压力低于 0.5Mp时必须更换，否则乙炔钢瓶内溶 解物会溢出，进入管道，造成仪器内乙炔气路堵塞,不能点火。
样品舱的光路窗口和空心阴极灯的石英窗会受到灰尘或 指纹的污染。当发现元素灯的噪声变大，分析结果的重 复性变差此时可以使用蘸有甲醇或乙醇水溶液的软的擦 镜纸进行清洗。
并传导给石墨管，使其产生高达3000℃的高温，将置于
管中的被测元素变为基态的原子蒸汽。 保护系统分为气体与冷却水保护。气体使用惰性气体， 保证石墨管在高温的状态下不会被氧化。冷却水保证石 墨炉在开始第二次测试前可以迅速冷却到室温状态。
石墨炉原子化器原子化效率高，灵敏度优于火焰原子
化方法。
石墨炉的加热： 干燥阶段，管加热到约 100℃，样品中的水完全蒸发。 灰化阶段，管加热到 400 ℃ ~ 1000 ℃ ，有机物质 和其他共存物质分解和蒸发。 原子化阶段，加热到 1400 ℃ ~ 3000 ℃ ，留在管中 的金属盐类原子化。
定期的拆下石墨管检查石墨管保护器的情况，确保其内
腔和进样孔区域没有疏松的碳粒子和残留的样品。
四、仪器维护及注意事项
实验用器皿：使用前用10%～20%的硝酸浸泡过夜。 乙炔作为燃烧气，需要检查钢瓶和仪器之间的连接器以防泄 漏，特别是更换钢瓶之后需要使用肥皂水或专用的泄漏检测 器进行检测。
原子吸收分光光度法 认识原子吸收分光光度法 分析化学课件
案例引入
案例引入
因此药品质量检验对保障人们用药安全有效合理，维护人们身体健康起到 有着重要意义。为全民健康事业贡献自己力量。
问题引入
假设您是某药厂的质检员，请您检测一批空心胶囊中铬的含量是否 超标，请问可以采用什么方法？
问题的解决：可以采用化学法、电位分析法、紫外可见分光光度法 等，这些方法各有其特点，化学法灵敏度都相对较低，在测量微量元素 时显得不足，另外两种方法易受溶液中共存成分干扰。原子吸收分光谱 法是解决这类问题非常好的一种方法。
A. Walsh
光谱化学家黄立本
课程思政
从上述原子吸收光谱的发展历史，从原 子吸收的发现，到奠定原子吸收光谱的基础， 再到成为重要的微量元素分析手段，让我们明 白奋进、合作、和平是推动科学进步的重要力 量，为梦想不懈努力是成功的重要基石；珍爱 和平，团结合作共创美好未来。
原子吸收法概述
依据原子蒸气对特征谱线的吸收进行定量分析。 测定对象：金属元素及少数非金属元素。
认识原子吸收分光光度法
概述 应用 特点
知识目标
了解原子吸收分光光度法的起源、熟悉原子吸收分光光度计的特点。
技能目标
掌握原子吸收分光光度法适用检测对象。
思政目标 1 增强药品质量控制意识 2 增强学生奋进、合作以及热爱和平的意识 3 勉励学生为梦想不懈努力是成功的重要基石
案例引入
2012年4月15日，央视《每周质量报告》节目《胶囊里的秘密》，曝光河北 一些企业，用生石灰处理皮革废料，熬制成工业明胶，卖给绍兴新昌一些企业制 成药用胶囊，最终流入药品企业，进入患者腹中。由于皮革在工业加工时，要使 用含铬的鞣制剂，因此这样制成的胶囊，往往重金属铬超标。经检测，修正药业 等9家药厂13个批次药品，所用胶囊重金属铬含量超标。
原子吸收分光光度法
原子吸收分光光度法〔AAS 〕概念：根据蒸气相中被测原子基态对特征辐射的吸收来测定试样中该元素含量的方法. 特点：准确度高；灵敏度高；选择性好,抗干扰能力强；适用X 围广；局限性：线性X 围窄；一种元素测定需要一种元素灯；对难溶元素等和非金属元素测定及同时测定多种元素有一定的困难.光谱相：n 2S+1L J 是描述量子能级的形式,n 为主量子数〔电子分布层数〕,S 为总自旋量子数〔表价电子自旋量子数矢量和〕,L 为总角量子数〔表电子轨道形状〕,J 为内量子数〔表价电子组合得到L 和S 的矢量和,L>=S,J 有2S+1个数值,L<S,J 有2L+1个数值〕.原子能级图：表示原子中各种可能存在的光谱相-能级及能级跃迁的图解.共振吸收线：原子从基态激发到能量最低的激发态,为共振激发,产生的谱线为共振吸收线 原子吸收线特点：吸收线的频率、半宽度和强度表征半宽度：中心频率的吸收系数一半处谱线轮廓上两点之间的频率差.影响因素：①、 自然宽度：无外界影响下谱线固有的宽度,与激发态原子的寿命反比②、 多普勒变宽：有无规那么热运动产生的变化.正比于热运动激烈程度③、 压力变宽：由于吸光原子与蒸气原子相互碰撞引起,压力越高碰撞越激烈,影响越大.又分为：赫鲁兹马克变宽：共振变宽.同种原子之间的碰撞,与试样的蒸气浓度成正比劳伦茨变宽：吸光原子与蒸气中其他原子碰撞,与原子区内气体压力和温度正相关④、 电场变宽,磁场变宽等积分吸收：吸收线轮廓所包围的面积,即气态原子吸收共振线的总能量.VK dv KN =⎰,N 为待测原子总数,此式为原子吸收分光光度法的基础 峰值吸收：通过测定中心频率处的吸收系数来测定吸收度和原子总数.代替积分吸收定量分析必要条件：①、 锐线光源的发射线与原子吸收线的中心频率完全一致②、 锐线光源发射线的半宽度比吸收线的半宽度更窄,一般为吸收线的1/5-1/10A K C '=,K ’是与实验条件有关的常数,原子分光光度计部件：①锐线光源、②原子化器、③单色器,④检测系统①、 光源：作用：发射被测元素基态原子特征共振线.基本要求：发射波长的半宽度要明显小于吸收线的半宽度,强度大,稳定性好,寿命长空心阴极灯：最常用,辐射光强度大,稳定,谱线窄,灯容易更换,缺点是只能测一种元素多元素空心阴极灯：同时测定几种元素.缺点辐射强度、灵敏度和寿命较差②、 原子化器：作用提供能量,干燥、蒸发并转换试样为所需基态原子蒸气.火焰原子化器：化学火焰提供能量.雾化器雾化试液；雾化室是雾粒均匀、雾粒与燃气混合均匀和稳定混合器气压；燃烧器产生火焰,使试样蒸发和原子化.火焰稳定、重现性好、操作简单.非火焰原子化器：石墨炉原子化器〔可加入基体改进剂提高原子化率〕.包括干燥、灰化〔去除基体〕、原子化和净化〔去除残渣〕过程.用量少、重现性差,原子化率高.③、 单色器：作用分离所需的共振吸收线与邻近干扰线.关键部件为色散元件④、 检测系统：由检测器、放大器、对数变换器、显示装置组成实验方法：试样处理,测定条件选择①、 分析线：通常选用共振吸收线,当浓度高时为避免邻近光谱线干扰多选用次灵敏线测定②、 狭缝宽度：较宽,提高信噪比,增加灵敏度.③、 工作电流：保证放电稳定和足够光强下尽可能选用低的工作电流④、 原子化条件：火焰原子化法中,根据测定需要选用合适的火焰；石墨炉原子化法中温度应选择吸收信号最大时的最低温度实验中的干扰：主要有电离干扰、物理干扰、化学干扰和光学干扰①、 电离干扰：由于原子电离引起.降低基态原子数,测定结果偏低,温度越高干扰越严重,可用消电离剂〔常为碱金属〕消除②、 物理干扰：试样在转移、蒸发和原子化中,由于试样物理性状变化而引起的吸光度下降的效应.试样的黏度〔影响喷入火焰的速度〕、表面X 力〔液滴大小及分布〕、溶剂的蒸气压〔蒸发速度〕和雾化气体压力〔喷入量的多少〕等,可用对照品或采用标准加入法消除③、 光学干扰：光谱线干扰和非吸收线干扰光谱线干扰：共存元素的吸收线与被测元素的吸收线相近,使结果偏高.可另选波长或用化学方法分离干扰元素消除非吸收线干扰：原子化过程中的分子等对共振线的吸收和小固体颗粒对光的散射及火焰吸收引起,宽带吸收,干扰较严重.用仪器调零吸收、邻近非共振线校正、连续光源背景校正、塞曼效应背景校正等消除④、 化学干扰：溶剂或气相中被测元素和其他物质发生化学反应生成难挥发或解离的化合物引起.是原子吸收分析的主要干扰来源.可用加入释放剂、保护剂和适当提高火焰温度来消除.结果处理：灵敏度：()/x f C S dx dC ==为分析标准函数的一次导数，用表示,S 越大,灵敏度越高.取决于待测元素性质、与仪器的性能有关和实验因素的影响.用特征浓度和特征质量表示.特征浓度：火焰原子化法中产生1%光吸收所对应的被测元素的浓度<μg/ml>.特征质量:石墨炉原子吸收法中,能产生1%光吸收所对应的被测元素的质量<g,μg>检出限:一定置信度条件下被检出的最小浓度或量.一般仪给出信号为空白溶液信号的标准偏差的3倍所对应的浓度或质量.分析方法:校正曲线法<用于组成简单的试样>,标准加入法<极微量元素或没有空白试样>和内标法<消除实验条件变化引起的误差>.质谱法概念:利用多种离子化技术,将物质分子转化为离子,选择其中带正电荷的离子使其在电场或磁场的作用下,按其质荷比m/z 的差异进行分离测定,从而进行物质成分和结构分析的方法.特点：应用X 围广；灵敏度高,试样用量少；不受试样物态限制；分析速度快；易于与色谱联用；信息直观.用途：测定分子量；鉴定和推测结构重要概念：相对丰度：以质谱中基峰的高度为100%,其余峰按与基峰的比例加以表示的峰强度离子源：质谱仪中是被分析物质电离成离子的部分.常见有电子轰击源EI,化学电离源Ci和快原子轰击源FAB等.分子离子：分子通过某种电离方式,失去一个价电子而形成带正电荷的离子.碎片离子：当分子在离子源中获得的能量超过其离子化所需的能量时,分子中某些化学键断裂而产生的离子.单纯开裂：仅一个键发生开裂并脱去一个游离基重排开裂：通过断裂两个或两个以上化学键,进行重新排列的开裂方式.常见有McLafferty重排：含不饱和C=X<X=C,N,O,S>,有γ氢原子.重排前后电子的奇、偶性保持不变；失去奇数个氮原子那么质量奇偶性改变,反之不变逆Dials-Alder重排：常见于脂环化合物、生物碱等基本原理：1.质谱中大多数离子的产生根据化合物本身的裂解规律形成,其相对丰度和键断裂的难易以及化合物的结构相关.碎片离子的峰位和相对丰度反映分子的结构信息.2.分子离子的质量数服从奇偶规律：C、H、O组成的分子离子峰为偶数； C、H、O、N组成的分子离子峰含奇数个氮质量数为奇数,反之为偶数.质谱仪：①高真空系统、②样品导入系统,③离子源,④质量分析器,⑤离子检测器,⑥记录装备①、高真空：保障系统.避免离子辐射以及离子与残余气体分子碰撞引起的能量变化,同时也可降低本底和记忆效应.由旋转泵和扩散泵串联组合②、样品导入系统：质接进样〔适合单组分、挥发性较低的固、液体试样〕和色谱联用导入③、离子源：将被分析样品离子化；并使其具有一定的能量.a)电子轰击源：重现性好；灵敏度高；有丰富的碎片离子信息和成熟的离子开裂理论,有利于结构分析和鉴定；缺点离子化方式能量高；不适合分子量较大或稳定性差的试样；不适合难挥发、热不稳定化合物分析b)化学电离源：发生离子-分子反应,常用反应气有甲烷、异丁烷、氨等,优点：软电离方式,准分子离子强度大,利于推测分子量和定量分析；易获得官能团信息；缺点:重现性差；不适合于热不稳定和难挥发化合物c)快原子轰击离子源：离子化过程无需加热气化；属于软电离方式；缺点：影响离子化效率的因素多,重现性差；检测灵敏度低于EI④、质量分析器：将离子源形成的离子按荷质比的差异进行分离的装置.主要为磁分析器〔单聚焦和双聚焦质量分析器〕和四极杆分析器磁分析器：单聚焦〔已淘汰〕实现质量色散和方向聚焦；双聚焦实现质量色散、能量聚焦和方向聚焦四极杆分析器：可在较低的真空度下工作；扫描速度快,有利于与色谱联用；结构简单；缺点是分辨率低于双聚焦质量分析器；质量X围较窄,⑤、离子检测器：将微弱的离子流信号接收并放大,然后送至显示和计算机数据处理系统,得到被分析样品的数据.常采用电子倍增器和微通道板检测器⑥、记录装备性能指标：①、分辨率：指仪器分离相邻两质谱峰的能力.两强度近似相等、质量分别是M和M+△M的两个相邻峰恰好分开〔两峰间的峰谷高度为峰高的1/10〕α/=∆,R>10000为高分辨质谱仪,R<1000为低分辨质谱仪R M M②、灵敏度：仪器记录所产生的峰信号强度和所用样品量之间关系的度量.常采用绝对灵敏度,即一定分辨率条件下,产生一定信噪比的分子离子峰所需要的样品量.常用硬脂酸甲酯或六氯苯测定③、质量X围：仪器能够测量的离子质量X围④、质量准确度：离子质量实测值和理论值之间的相对误差,一般要求小于10ppm 质谱分析法：1、分子量测定：1)分子离子峰的辨认：一般最高,当有同位素峰或者杂质峰以及样品稳定性差导致分子离子峰很弱时不是.需考虑以下几点：分子离子稳定性：芳香族化合物 > 共轭链烯 > 脂环化合物 > 直链烷烃 > 硫醇 > 酮 > 胺 > 酯 > 醚 > 酸 > 分支烷烃 > 醇质量数服从奇偶规律与相邻离子间的质量差是否合理：4-14间不合理M+1和M-1准分子离子峰以及实验条件改变2)分子量测定：一般为分子离子峰的质量数3)分子式确定：低分辨用同位素峰强比法；高分辨用精密质量法2、常见化合物结构分析：烷烃：分子离子峰弱；一系列相差14的碎片峰；有"伴峰"；支链优先裂解烯烃：分子离子峰稳定；通常有41+14n的碎片峰；易开裂；有麦氏重排芳烃：分子离子峰较强；易发生β裂解,有C7H7+<91>、C6H5+<77>、C5H5+<65>、C4H3+<51>、C3H3+<39>特征峰；麦氏重排饱和脂肪醇：分子离子峰弱；易发生α裂解；易发生脱水反应；直链伯醇有含羟基离子、烷基离子和链烯离子.醛：分子离子峰强；易发生α裂解,麦氏重排〔44的离子峰〕；长链发生β裂解酮：分子离子峰很强；易发生α裂解,麦氏重排酸和酯类：一元饱和酸和酯分子离子峰弱,芳香酸和酯有较强分子离子峰；易发生α裂解,麦氏重排,强特征峰663、解析顺序1．首先确认分子离子峰,确定分子量.2. 用同位素峰强比法或精密质量法确定分子式.3. 计算不饱和度.4. 解析某些主要质谱峰的归属及峰间关系.5. 推定结构.6. 验证：核磁共振波谱法核磁共振：在外磁场的作用下,一些原子核能产生核自旋能级分裂,当用一定频率的射频照射分子时,可引起原子核自旋能级的跃迁,吸收一定频率的射频,即产生核磁共振.核磁共振波谱法：结构测定,定性及定量分析；研究有磁矩的原子核基本原理：1.各种核的自旋量子数与核磁共振的关系2. 核磁矩u=rP r:磁旋比,原子核特征常数；P:角动量,610H H H δ-=⨯标样标P =3. 无外磁场时,核磁矩的取向有2I+1种；有外磁场时,核磁矩能量02h E mrH π=- 4. I=1/2时,m=1/2的μz 与m= -1/2的μz 间的能量差随H 0增大而增大,称为能级分裂5. 共振吸收：原子核进动频率v 与外加磁场强度H 0的关系用Larmor 方程表示 0/2v H r π=,条件：照射频率等于核进动频率〔改变照射频率或磁场强度实现核磁共振〕；△m=±1跃迁只发生在相邻能级间6. 自旋弛豫：高能态的核通过非辐射途径回到低能态的过程①、 自旋-晶格弛豫：纵向弛豫②、 自旋-自旋弛豫：横向弛豫化学位移1) 屏蔽效应：核外电子及其他因素对抗外加磁场的现象屏蔽常数：表示屏蔽效应的大小.0(1)/2v H r σπ=-2) 化学位移：由于屏蔽效应的存在,不同化学环境的氢核的共振频率不同〔进动频率〕,用核共振频率的相对差值表示δ,标准物一般是四甲基硅烷TMS ①、 固定磁场强度H 0,661010v v v v v δ-=⨯=⨯样标标标②、 固定照射频率v 0,610H H H δ-=⨯标样标 3> 影响因素：①、 局部屏蔽效应：核外成键电子云在外加磁场的诱导下,产生与外加磁场方向相反的感应磁场,使氢核实受磁场强度稍有降低的现象.②、 各向异性效应：在外加磁场作用下,由化学键产生的〔尤其是π键〕感应磁场使在分子中所处的空间位置不同的核屏蔽作用不同的现象；使处于负屏蔽区的氢核δ值大,处于正屏蔽区的氢核δ值小③、 氢键影响：形成氢键后,氢核屏蔽作用减少,氢键属于去屏蔽作用4〕 烯烃的化学位移：5.28C C H Z Z Z σ=-=+++同顺反 5.28C C H Z Z Z σ=-=+++同顺反偶合常数：①、 自旋偶合：核自旋产生的核磁矩间的相互干扰自旋裂分：自旋偶合引起的共振峰分裂的现象②、自旋分裂的规律：a)n+1规律：某基团的氢与n个相邻氢耦合时将被分裂成n+1重峰,而与该基团本身氢数无关,按此规律分裂的图谱为一级图谱,多重峰峰高之比满足二项式展开式系数比b)I≠1/2时,符合2nI+1规律c)某基团与n,n’, …个氢核相邻时若偶合常数相等〔峰裂距相等〕,那么呈现〔n+n’+…〕+1若偶合常数不等〔峰裂距不等〕,那么分裂为〔n+1〕<n’+1>…重峰③、偶合常数：由自旋分裂产生的峰裂距,反映偶合作用的强弱.对简单偶合峰裂距即为偶合常数.可分为偕偶、邻偶及远程偶合.受偶合核间距离、角度和电子云密度影响.峰裂距只决定于偶合核的局部磁场强度,与外加磁场强度无关.④、化学等价：有相同的化学位移磁等价：分子中一组化学等价核与分子中的其他任何一个核都有相同强弱的偶合.磁等价必定化学等价,与组外核偶合的偶合常数相等,无外核干扰下,组内核偶合但不裂分.化学等价不一定磁等价,磁等价一定化学等价。
原子吸收光谱法—原子吸收分光光度计(仪器分析课件)
• 管外气——防止空气进入，保护石墨管不 被氧化、烧蚀。
• 管内气——流经石墨管两端及加样口，可排出空气 并驱 除加热初始阶段样品产生的蒸汽
• 冷却水——金属炉体周围通水，以保护炉体。 • 石墨管：多采用石墨炉平台技术。
检测系统
仪器分析
模块五 原子吸收分光谱法
项目二原子吸收光计
02
项目二 原子吸收分光光度计-2
·原子化器的组成及功能 ——火焰原子化器
目标
01 掌握原子吸收分光光度计原子化系统
02
掌握有火焰和无火焰的区别
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原子吸收分光光度计组成
光源
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原子化系统 分光系统 检测系统
• 化学计量焰：
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项目二原子吸收光计
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·原子化器组成及功能 ——非火焰法
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光源
原子化系统 分光系统 检测系统
可以削除光源不稳定 产生的测量误差
一、原子吸收分光光度计结构
（一）光 源
1. 作用：发射被测元素的特征光谱。 2. 种类：空心阴极灯、无极放电灯、蒸气放电灯。
1)结构
阳极：钨或镍棒 阴极：待测元素金属 内充低压惰性气体
3)特点：只有一个操作参数(灯电流)
空心阴极灯（HCL）示意图
原子吸收分光光度计详解ppt课件
试样雾化后进入预混合室（雾化室），与燃气（如乙炔、丙 烷、氢等）在室内充分混合，其中较大的雾滴凝结在壁上， 经预混合室下面的废液管排出，而最细的雾滴则进入火焰中 主要优点：产生的原子蒸汽多，吸样和气流的稍许变动影响 小，火焰稳定性好，背景噪声低且比 较安全，但试样利用率只有10％ 一般采用吸收光程较长的长缝型喷灯， 易于对光，避免光源光束没有全部通 过火焰而引起工作曲线弯曲的现象， 降低了火焰噪声，提高了一些元素的 灵敏度
原子吸收中的原子发射现象
在原子化过程中，原子受到辐射跃迁到激发态后，处于不 稳定状态，将再跃迁至基态，故既存在原子吸收，也有原 子发射。但返回释放出的能量可能有多种形式，产生的辐 射也不在一个方向上，对测量仍将产生一定干扰。 消除干扰的措施： 1）光源后面加一个机械斩光器，使经吸收后的光源辐射在 检测系统中为交流信号，检测系统中采用交流放大器，将 其与火焰中原子发射时发出的直流信号的分开。 2）对光源的电源进行调制，将发射的光调制成一定频率； 检测器只接受该频率的光信号；原子化过程发射的非调频 干扰信号不被检测。
缺点：取样量少而导致进样量对实验结果影响较大，精密度 差，测定速度慢，操作不够简便，装置复杂。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
（5）其他原子化方法
a. 低温原子化方法 主要是氢化物原子化方法，原子化温度700~900 ゜C ； 主要应用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素 原理： 在酸性介质中，与强还原剂硼氢化钠反应生成气
3)空心阴极灯电流
在保证有稳定和足够的辐射光通量的情况下，尽量选较
低的电流。
4)火焰:依据不同试样元素选择不同火焰类型。
原子吸收光谱法—原子吸收分光光度法应用(仪器分析课件)
• 5．狭缝宽度：由于原子吸收光谱法谱线的重叠较少 ，一般可用较宽的狭缝，以增强光的强度。但当存在 谱线干扰和背景吸收较大时，则宜选用较小的狭缝宽 度。
• 测定各溶液的吸光度，并以吸光度对加入的待测元素
的浓度（增量）作图，得如下曲线：
•
将直线延长至与横坐标相交，交点与原点之间的
距离所代表的浓度值就是试液中待测元素的浓度。
• 注意事项：须线性良好；至少四个点；只消除基 体效应，不消除分子和背景吸收；斜率小时误差大。
仪器分析
模块五 原子吸收分光谱法
(一）准曲线法
再在相同条件下测定试液的吸光度，由标准曲线上就可 求得待测元素的浓度或含量。
• 1．配制标准溶液时，应尽量选用与试样 组成接近的标准样品，并用相同的方法处 理。如用纯待测元素溶液作标准溶液时， 为提高测定的准确度。可放入定量的基体 元素。
2．应尽量使得测定范围在T=30～90%之间 （即A=0.05～0.5），此时的测量误差较小
测元素浓度为Cx+Co(Co为加入的标准样品的浓度)，
吸光度为A，则：
•
Ax=KCxA=K(Cx+Co)
•两式相比得：
•
Cx=Co×Ax/(A－Ax以上的体积相同的试
液，从第二份开始，分别按比例加入不同量 的待测元素，将这些溶液全部稀释到相同体 积，此时，各溶液中待测元素的浓度分别为 ：Cx，Cx+Co，Cx+2Co，Cx+3Co等。
• 3．原子化条件： • 火焰法主要是选择适当的火焰。对于分析线在200nm 以下的元素，不宜选用乙炔火焰。对于易电离的元素，宜 选用低温火焰。而对于易生成难离解化合物的元素，则宜 选用高温火焰。
原子吸收分光光度分析法
三、原子化系统
1.作用
将试样中离子转变成原子蒸气。
2.原子化方法
火焰法 无火焰法—电热高温石墨管，激光。 —雾化器和燃烧器。 3.火焰原子化装置— 主要缺点：雾化效率低。 主要缺点：雾化效率低 (1)雾化器：结构如图所示：
（动画） 动画）
（2）火焰
试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，离解（还原）等过 程产生大量基态原子。 火焰温度的选择： 火焰温度的选择 （a）保证待测元素充分离解为基态原子的前提下，尽量采 用低温火焰； （b）火焰温度越高，产生的热激发态原子越多； （c）火焰温度取决于燃气与助燃气类型，常用空气—乙炔 ，最高温度2600K能测35种元素。 火焰类型： 火焰类型： 化学计量火焰：温度高，干扰少，稳定，背景低，常用。 化学计量火焰 富燃火焰：还原性火焰，燃烧不完全，测定较易形成难熔氧 富燃火焰 化物的元素Mo、Cr稀土等。 贫燃火焰：火焰温度低，氧化性气氛，适用于碱金属测定。 贫燃火焰
施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极; 与充入的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电荷，其在 电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击; 使阴极表面的金属原子溅射出来，溅射出来的金属原子 再与电子、惰性气体原子及离子发生撞碰而被激发，于是 阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱。 用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯 用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯。 空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。 优缺点： 优缺点： （1）辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯容易更换。 （2）每测一种元素需更换相应的灯。
五、检测系统
主要由检测器、放大器、对数变换器、显示记录装置组成。 检测器---将单色器分出的光信号转变成电信号。 1. 检测器 如：光电池、光电倍增管、光敏晶体管等。 分光后的光照射到光敏阴极K上，轰击出的 光电 子又 射向光敏阴极1，轰击出更多的光电子，依次倍增，在最后放 出的光电子 比最初多到106 倍以上，最大电流可达 10μA， 电流经负载电阻转变为电压信号送入放大器。 放大器---将光电倍增管输出的较弱信号，经电子线路进 2. 放大器 一步放大。 对数变换器---光强度与吸光度之间的转换。 3. 对数变换器 显示、 4. 显示、记录
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子吸收线半宽度：10-3nm。如图： 若用一般光源照射时，吸
10－3 nm
2x10-1nm
收光的强度变化仅为0.5%。灵
敏度极差。 理论上：
nm
连续光源 原子吸收线
的通带宽度对比示意图
Kvdv
πe2 mc
N0
f
讨论
Kvdv
πe2 mc
N0
f
10－3 nm
2x10-1nm
如果将公式左边求出，即谱线下 所围面积测量出（积分吸收）。即可 得到单位体积原子蒸气中吸收辐射的
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
三、谱线的轮廓与谱线变宽
Kv K0
K0/ 2
0
V0
吸收线轮廓
v0
光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸
收产生自吸现象。灯电流越大，自吸现象越严重。
（5）场致变宽: 外界电场、带电粒子、离子形成的电场及磁
场的作用使谱线变宽的现象；影响较小；
在一般分析条件下ΔVo为主。
四、积分吸收和峰值吸收
1.积分吸收
钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2nm。而原
0
峰值吸收
A
lg
e
0
I0d
I e d e
-K L
0
0
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：
K0
2 πln2
D
e2 mcN0
f
2πln2 e2
A0.434D mN c0fLkL0N
上式的前提条件：
a
（1） Δνe<Δνa ；
Ｊ.Ｂ.Willis(威立斯)氧化亚氮 乙炔火焰
从30多元素
60到70元素
原子吸收光谱法的优点和缺点
优点：
(1) 检出限低，10-10～10-14 g； (2) 准确度高，0.1%～0.5%； (3) 选择性高，一般情况下共存元素不干扰； (4) 应用广，可测定70多个元素（各种样品中）；
第7章 原子吸收分光光度分析法
atomic absorption spectrometry,AAS
第7章 原子吸收光谱分析法
§7.1 原子吸收光谱分析基本原理
basic principle of atomic absorption spectroscopy
§7.2 原子吸收分光光度仪
atomic absorption spectrometer
T M
（3） 压力变宽：由于辐射原子与其它粒子（分子、原子、 离子和电子等）间的相互作用而产生的谱线变宽，统称为压 力变宽。压力变宽通常随压力增大而增大。在压力变宽中， 凡是同种粒子碰撞引起的变宽叫Holtzmark（赫尔兹马克） 变宽；凡是由异种粒子引起的变宽叫Lorentz（罗伦兹）变 宽。此外，在外电场或磁场作用下，能引起能级的分裂，从 而导致谱线变宽，这种变宽称为场致变宽。 （4）自吸变宽:
§7.3 干扰的类型与抑制
interferences and elimination
§7.4 操作条件选择与应用
choice of operating condition and application
§7.1 原子吸收光谱分析基本原理
一、概述 generalization
原子吸收现象：原子蒸气对其原子共振辐射吸收的现象； 原子吸收现象1802年被人们发现，但是到20世纪50年代才发展起来；
1955年 澳大利亚物理学家 Walsh A（瓦尔西）发表了著名论文： 《原子吸收光谱法在分析化学中的应用》 奠定了原子吸收光谱法的基础，之后迅速发展。
1961年 1965年
在荷兰C.T.J.Akemade和atz 同期独立设计仪器
火焰作光源
苏联 Б.В.Львов 非火焰原子吸收法
e
（2）辐射线与吸收线的中心频率一致。
发射线
吸收线
e< a
nm
连续光源 原子吸收线
的通带宽度对比示意图
基态原子数N0。 这是一种绝对测量方法，现在的分光装置无法实现。
(△λ=10-3，若λ取600nm，单色器分辨率R=λ/△λ=6×105 )
长期以来无法解决的难题！
能否提供共振辐射（锐线光源），测定峰值吸收？
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
将 It=I0e-Kvb 代入上式：
I
e
0
I0e-KLd
则：
A
lg
e
0
I0d
I e d e
-K L
0
0
a
采用锐线光源进行测量，则
e
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
发射线
吸收线
e< a
峰值吸收
v
吸收线轮廓与半宽度
表征吸收线轮廓（峰）的参数：
中心频率0 (峰值频率）：最大吸收系数对应的频率
中心波长： (nm)
办宽度：Δ0
吸收峰变宽原因：
（1）自然宽度 ：没有外界影响，谱线仍有一定的宽度称 为自然宽度。它与激发态原子的平均寿命有关，平均寿命 越长，谱线宽度越窄。不同谱线有不同的自然宽度，多数 情况下约为 10-5nm数量级。
缺点：
(1)难熔元素、非金属元素测定困难、不能同时测多元素 (2)每测一个元素需要一个空心阴极灯，比较麻烦
二、原子吸收光谱的产生formation of AAS
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（简称共振吸收线） 吸收光谱
第一激发态基态 ，发射出一定频率的辐射。 产生共振发射线（称为第一共振发射线） 发射光谱
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。
ห้องสมุดไป่ตู้
（2）发射线的Δν1/2小于吸收线的 Δν1/2。
提供锐线光源的方法：
空心阴极灯
10－3 nm
2x10-1nm
nm
连续光源 原子吸收线
的通带宽度对比示意图
3.峰值吸收
A lg I0 I
I00 eI0 d; I0 eId
（2）多普勒变宽：由于辐射原子处于无规则的热运动状态，
因此，辐射原子可以看作运动的波源。这一不规则的热运
动与观测器两者间形成相对位移运动，从而发生多普勒效
应，使谱线变宽。这种谱线的所谓多普勒变宽，是由于热
运动产生的，所以又称为热变宽，一般可达10-3nm，是谱
线变宽的主要因素。
VD7.162107V0