xas与原子吸收光谱
原子吸收光谱产生的机理
原子吸收光谱的机理及原理解析
原子吸收光谱（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）是一种常用的分析技术，用于测量和分析溶液或气体中的金属元素。
它的产生机理可以概括如下：
1.蒸发和雾化：首先，样品溶液中的金属元素通过加热蒸发的方式转化为气态。
如果样品是固体，它需要通过溶解在适当的溶剂中来形成溶液。
2.吸收：在AAS仪器中，经过蒸发和雾化的金属元素气体进入炉内或火焰中。
炉内通常使用电热炉，而火焰则是由可燃气体（如乙炔）和氧气的混合物燃烧产生的。
在炉内或火焰中，金属元素的原子被激发到高能级。
3.吸收光谱：AAS仪器通过将特定波长的光通过炉内或火焰中的金属气体，测量吸收光的强度。
光源通常是具有窄线宽的光源，例如具有特定波长的空心阴极灯。
当特定波长的光与激发态的金属原子发生共振吸收时，光的强度会减弱，被吸收的光谱线会形成深度吸收谱线。
4.比较和测量：AAS仪器会将被样品吸收的光强度与没有样品的纯溶剂或标准溶液进行比较。
通过测量吸收光强度的差异，可以确定金属元素在样品中的浓度。
总结起来，原子吸收光谱的产生机理涉及将样品中的金属元素转化为气态，将其激发到高能级，通过特定波长的光与金属原子的共振吸收来测量吸收光强度的差异，从而分析金属元素的浓度。
原子吸收光谱
当光源辐射出待测元素的特征 谱线，通过样品的原子蒸气时，被
蒸气中的待测元素的基态原子所吸
收，测量基态原子对特征谱线的吸 收程度，进行定量分析。
AAS特点：
1）灵敏度高：火焰原子法，10-6 级，有时
可达10-9级；石墨炉可达10-9～10-14级。
2）准确度较高 3）干扰小，选择性极好； 4）分析速度快 5）试样用量少
管内的停留时间，以利于对光产 生吸收，还可减小试样被Ar气 稀释，提高分析的灵敏度。
净化
通过高温灼烧及吹气，将残留于石墨
管中的难挥发杂质进一步除去，以避免记
忆效应对下次测定的干扰。净化石墨管的
温度，一般高于原子化温度。通常用较短
的时间（2～5 s），以延长石墨管的寿命。 通过测定空白值，可观察是否已将石墨管
谱线轮廓
(c)
（a）发射线轮廓 （b）吸收线轮廓 （c）吸收系数轮廓
谱线轮廓常以为中心频率0 （或中心
波长0）和半宽度来表征。中心频 率0 是指最大发射或吸收线强度I0所
对应的频率，半宽度则为最大发射
或吸收线强度一半1/2 I0处谱线轮廓 上两点之间的频率差。
K0称为峰值吸收系数；0为
2. Doppler变宽：它与相对于观察者的原
子的无规则热运动有关。又称热变宽。
Doppler变宽 与谱线波长，相对原子质
量和温度有关， 多在10-3nm数量级。
3. 碰撞变宽
在一定蒸汽压力下，粒子之间
相互碰撞引起的变宽，称为碰撞变
宽（Collisional broadening）。它是 由于碰撞使激发态寿命变短所致。
当e a时，发射线很窄，
发射线的轮廓可认为是一个矩 形，则在发射线的范围内各波 长的吸收系数近似相等，即K
x射线吸收光谱 样品 基底材料
X射线吸收光谱（X-ray absorption spectroscopy，XAS）是一种用于研究材料结构和化学状态的有力技术。
它通过测定材料对X射线的吸收情况，可以提供有关材料内部原子的信息，包括电子态、原子之间的相互作用以及晶格结构等。
在XAS技术中，样品的基底材料对实验结果有着重要的影响，不同的基底材料可能会对样品的反射、吸收等性质产生显著影响。
本文将就X射线吸收光谱中样品基底材料的选择和影响进行讨论。
1. 基底材料的选择在进行X射线吸收光谱实验时，选择合适的基底材料对于获得准确的实验数据至关重要。
一般来说，基底材料需要具备以下特点：（1）化学稳定性：基底材料需要在实验条件下具有良好的化学稳定性，不会与样品发生化学反应，从而影响实验结果的准确性。
（2）透射性：基底材料需要具有较好的透射性，能够充分地透射X射线，使得样品的吸收信号能够得到准确测量。
（3）机械稳定性：基底材料还需要具有良好的机械稳定性，能够确保在实验过程中不会发生形变或破损。
在实际应用中，常用的基底材料包括石英、硅、玻璃等。
这些材料具有良好的化学稳定性和透射性，并且相对容易加工成薄膜样品，适用于XAS实验的要求。
2. 基底材料的影响基底材料的选择不仅仅影响到实验过程中的操作和信号测量，还会对实验结果产生一定的影响。
基底材料对X射线吸收光谱的影响主要包括以下几个方面：（1）背景信号：基底材料本身也会对X射线的透射和吸收产生影响，因此在测量实验时需要对基底材料的背景信号进行准确的修正，以确保获得准确的样品吸收信号。
（2）光能衍射：一些基底材料具有一定的光能衍射性质，会导致X射线的散射，从而影响实验信号的测量。
（3）化学相容性：部分样品可能与特定的基底材料相容性较差，会导致样品在基底上的固定困难或者发生化学反应，从而影响实验结果的稳定性。
对于不同的样品和实验要求，需要针对性地选择合适的基底材料，并针对基底材料可能产生的影响进行充分的考虑和修正，从而得到可靠的实验结果。
原子吸收光谱法课件
01
火焰
02
单色器
03
检测器
04
放大读数
05
助燃气
06
燃气
07
原子化系统
08
试液
09
空心阴极灯
10
第二节 基本原理
第二节 基本原理
二、基态原子和原子吸收光谱的产生 （一）基态原子的产生 MX试样溶液雾粒喷入高温火焰中发生蒸发脱水、热分解原 子化、激发、电离、化合等一系列过程 脱水 气化 1） MX(湿气溶液) MX(s) MX(g) 原子化 2） MX(g) M(g) ＋X(g)
压力变宽（ △f L ）
第二节 基本原理
第二节 基本原理
压力变宽分为 Lorentz变宽和 Holtsmark变宽。其值与 火焰温度 的平方根成反比，却明显地随气体压力的增大而增大。 4）谱线迭加变宽 由于同位素存在而引起的变宽。 5）自吸变宽 在空心阴极灯中，激发态原子发射出的光被阴极周围的同类基态 原子所吸收的自吸现象也会使谱线变宽，同时使发射强度变弱。自 吸变宽随灯电流的增大而增大。
第二节 基本原理
三、基态与激发态原子的分配关系 一定火焰温度下，当处于热力学平衡时，火焰中基态与激发态 原子数的比例关系服从Bolzman分布定律： Nq/N0=(gq/g0)×e-(Eq-E0)/KT (1) 式中，Nq、N0：分别是激发态、基态原子数 gq、g0：分别是激发态、基态统计权重 Eq、E0：分别是激发态、基态原子的能级 K：Bolzman常数（1.38 × 10-16erg/K） T：热力学温度
第二节 基本原理
吸收光谱
发射光谱
图2 钠原子的吸收光谱与发射光谱图
波长(nm) 2000 1000 800 500 400 300
原子吸收光谱法(word版)
原子吸收光譜法(AAS)授課教授:何志松組員:993505 潘立宸993521 許倇瑄993540 鄭凱澤SP0121040 劉天壬摘要原子吸收光譜(Atomic Absorption Spectroscopy，AAS)，即原子吸收光譜法，是基於氣態的基態原子外層電子對紫外光和可見光範圍的相對應原子共振輻射線的吸收強度來定量被測元素含量為基礎的分析方法，是一種測量特定氣態原子對光輻射的吸收的方法。
原子吸收光譜法(AAS)是利用氣態原子可以吸收一定波長的光輻射，使原子中外層的電子從基態躍遷到激發態的現象而建立的。
由於各種原子中電子的能級不同，將有選擇性地共振吸收一定波長的輻射光，這個共振吸收波長恰好等於該原子受激發後發射光譜的波長，由此可作為元素定性的依據，而吸收輻射的強度可作為定量的依據。
由於在原子的電子能階中並沒有振動和轉動能階，因此，原子吸收線非常窄，並不像分子吸收帶那麼寬廣，而且，每一原子有其特定的吸收光譜線，故根據原子吸收的分析方法有高度的選擇性(selectivity)。
關鍵字基本原理優缺點影響因素組件干擾及消除測定條件AAS發展歷史1、第一階段:原子吸收現象的發現與科學解釋早在1802年，伍朗斯頓（WHWollaston）在研究太陽連續光譜時，就發現了太陽連續光譜中出現的暗線。
1817年，弗勞霍費（J.Fraunhofer）在研究太陽連續光譜時，再次發現了這些暗線，由於當時尚不了解產生這些暗線的原因，於是就將這些暗線稱為弗勞霍費線。
1859年，克希荷夫（G.Kirchhoff）與本生（R.Bunson）在研究鹼金屬和鹼土金屬的火焰光譜時，發現鈉蒸氣發出的光通過溫度較低的鈉蒸氣時，會引起鈉光的吸收，並且根據鈉發射線與暗線在光譜中位置相同這一事實，斷定太陽連續光譜中的暗線，正是太陽外圍大氣圈中的鈉原子對太陽光譜中的鈉輻射吸收的結果。
2、第二階段: 原子吸收光譜儀器的產生原子吸收光譜作為一種實用的分析方法是從1955年開始的。
原子吸收光谱原理、检测方法及经典问题分析
原子吸收光谱原理、检测方法及经典问题分析原子吸收光谱法是一种简便且易掌握的分析方法，但精密度却不是很高，其主要原因是原子吸收光谱仪的干扰因素多，在实验过程中常会遇到一些问题，例如标准曲线的制定，样品的稀释等。
原子吸收光谱法自二十世纪五十年代中期问世以来，在国内外都得到了迅速发展，由于其具有方法灵敏、准确、选择性好、抗干扰能力强、快速等优点，而被广泛地应用化学分析的各个领域，并且部分被列为标准分析方法。
近年来原子吸收光谱法在各个检测领域都得到了广泛的重视和应用，并已成为一种实验室重金属检测日常惯用的分析手段和方法。
一、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。
二、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。
原子吸收光谱法ppt课件
定量分析的依据
基态原子对共振线的吸收程度 与蒸气中基态原子的数目和原子蒸气 厚度的关系，在一定的条件下，服从 朗伯－比耳定律：
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定量分析的依据
由于原子化过程中激发态原子数目和离子 数很少，因此蒸气中的基态原子数目实际上接近 于被测元素的总原子数目，而总原子数目与溶液 中被测元素的浓度c成正比。在L一定条件下：
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原子吸收分光度计
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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？
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➢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。
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注意：在高浓度时，标准曲线易发生弯曲。 27
➢标准加入法
计算法:
设容量瓶A，待测元素浓度Cx，吸光度Ax； 容量瓶B，待测元素浓度为(Cx+Cs)，吸光 度为Ax+s，可求得被测试液元素的浓度为:
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➢标准加入法
作图法:
设同体积容量瓶编号 A B C D
试液+标准溶液浓度 cx cx+ cs cx+ 2cs cx+ 4cs
原子化过程分为干燥、灰化（去除基体）、 原子化、净化( 去除残渣）四个阶段，待测元 素在高温下生成基态原子。
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石墨炉原子化装置
优点：原子化程度高，试样用量少（1100μL），可测固体及粘稠试样，灵敏度 高，检测极限10-12 g/L。
缺点：精密度差，测定速度慢，操 作不够简便，装置复杂。
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➢单色器
质和内充惰性气体的光谱; 14
原子吸收光谱分析-中国科学院中国科技大学公共技术服务中心
1970 年 Perkin-Elmer 公司生产了世界上第一 台HGA-70型石墨炉原子吸收光谱仪。 1976年日本日立公司推出了第一台塞曼效应 校正背景的原子吸收光谱仪。 1989 年日立公司推出了 Z-9000 型原子吸收光 谱仪,采用四通道系统，能同时测定4个元素。 1990年美国Perkin-Elmer公司又生产了世界上 第一台 PE-4100ZL 型横向加热、纵向磁场调制石 墨炉原子吸收光谱仪。 1994 年 Perkin-Elmer 公司推出 SIMAA-6000 型 多元素同时测定原子吸收光谱仪，使用中阶梯光 栅和固体检测器，获得了二维色散的光谱图。
10/22/2018 原子吸收光谱分析 6
2.原子吸收光谱分析在国外的发展
尽管早在两百多年前就已经发现了原子吸收 现象，但在之后的一百五十年间这种发现仅仅应 用于天文观察领域内，在分析化学领域中一直未 能得到重视和应用，其根本原因是仪器制造上的 困难。但1939年伍德森(T. T. Woodson)还是利用 原子吸收现象测定了空气中汞的含量。 上个世纪初，原子结构和原子光谱理论的建 立，使得火焰原子发射光谱分析得到了迅速的发 展，制造了大量的原子发射光谱仪器，测定了大 量的样品中碱金属和碱土金属的含量。这些原子 发射光谱仪的出现尤其是原子光谱理论的建立， 促进了原子吸收理论的发展。
10/22/2018 原子吸收光谱分析
10/22/2018
原子吸收光谱分析
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1860 年，克希霍夫 (G. R. Kirchoff) 和本生 (R. Bunsen)用钠光灯照射含有食盐的火焰，发现 这些火焰对钠光有吸收现象。
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原子吸收光谱分析
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xas与原子吸收光谱
X射线吸收光谱（X-ray absorption spectroscopy，简称XAS）
是一种研究材料内部结构和化学成分的技术。
X射线是一种高能的电磁辐射，具有很强的穿透能力，能够穿过物质中的原子和分子。
当X射
线通过物质时，会发生与材料内部电子的相互作用，进而被材料吸收。
通过测量吸收率随能量的变化，可以得到材料的XAS谱。
XAS是一种非破坏性的分析技术，可以在原子尺度上获取材料的详细信息。
利用XAS技术可以研究材料的电子结构、化学键性质、离子
的位置和价态等。
这项技术在材料科学、固体物理、无机化学等领域
得到广泛应用。
XAS技术的基本原理是根据不同元素的吸收截面的差异来反推样品的化学信息。
当X射线穿过物质时，会与物质内部的电子相互作用。
电子的能态以及与核的相互作用影响了材料对X射线的吸收。
吸收谱
中的吸收峰反映了材料中各种原子的存在和化学环境。
由于不同元素
的吸收截面差异很大，XAS可以用来分辨不同元素的存在以及它们的化学特性。
XAS技术有两种基本模式：吸收近边结构（XANES）和扩展X射线
吸收谱（EXAFS）。
XANES可以提供元素在材料中的化学价态、配位数、晶体场和键长等信息。
而EXAFS可以提供元素周围原子的位置、离子
波动和化学键的性质等信息。
XAS技术主要通过X射线吸收光谱仪进行实验研究。
典型的XAS谱仪包括可调谐X射线源、待测样品、能量可调的检测器和数据采集系
统等组成。
在实验中，样品首先被照射高能的X射线，然后通过检测
器测量吸收率的变化。
XAS技术的应用非常广泛。
在材料科学领域，XAS可以用来研究材
料的结构和性质，如催化剂、电池材料和功能材料等。
在环境科学中，XAS可以用来研究土壤和水中污染物的化学形态和迁移行为。
在生物医学领域，XAS可以用来研究生物体内的金属离子和其他元素的分布和化学环境。
总之，XAS技术是一种非常强大的材料分析技术，可以提供关于材料内部结构和化学成分的详细信息。
通过XAS的研究，可以深入了解
材料的电子结构和原子间的相互作用，有助于我们进一步理解和改善
材料的性能和功能。