原子吸收光谱仪
原子吸收光谱仪工作原理
原子吸收光谱仪工作原理
原子吸收光谱仪是一种用于测量样品中原子吸收光的仪器。
其工作原理基于原子在特定波长的光线作用下发生电子跃迁的现象。
原子吸收光谱仪通常包含光源、样品室、光栅、光电二极管和信号处理系统。
工作过程如下：
1. 光源发出宽谱的光线，常用的光源有气体放电灯、中空阴极灯等。
这些光源能够在特定波长范围内产生连续或者离散的谱线。
2. 光线经过样品室，样品室中的样品会吸收特定波长的光线。
样品室内通常使用火焰炉、石英管等装置，将样品转化为气态或者液态状态进行分析。
3. 经过样品室后的光线进入光栅，光栅可以将不同波长的光线按照一定的规律分散开来，形成光谱。
4. 光谱通过光电二极管接收，并将光线转化为电信号。
光电二极管的灵敏度和稳定性决定了仪器的测量灵敏度。
5. 电信号经过信号处理系统进行放大和滤波处理，然后转换为数字信号进行计算和分析。
通过测量样品吸收的特定波长光线，原子吸收光谱仪可以定量分析样品中不同元素的含量。
根据不同元素的吸收特性和光谱
峰的强度，可以确定样品中元素的浓度。
这使得原子吸收光谱仪在环境监测、化学分析、食品安全等领域有广泛的应用。
原子吸收光谱仪组成
原子吸收光谱仪组成原子吸收光谱仪是一种用于测量物质中原子或离子吸收特定波长光线的仪器。
以下是原子吸收光谱仪的主要组成：1.光源：原子吸收光谱仪需要一个稳定、单色、锐线光源，通常使用空心阴极灯或无极放电灯。
这些光源发射特定波长的光线，以供样品中的原子或离子吸收。
2.原子化器：原子化器是用于将样品中的元素转化为原子态的装置。
这通常通过将样品蒸发或燃烧来实现。
常见的原子化器包括火焰原子化器、石墨炉原子化器和氢化物发生器。
3.单色器：单色器用于分离和纯化入射光，使其只有一个特定的波长。
单色器通常由一系列光栅和反射镜组成，可以将光源发射的光线进行分光，并选择所需波长的光线通过。
4.检测器：检测器用于检测经过原子化器后的光强度。
常用的检测器包括光电倍增管和半导体检测器。
检测器将光信号转换为电信号，以便进行后续的信号处理和数据采集。
5.信号处理系统：信号处理系统对检测器输出的电信号进行处理和放大，将原始信号转换为可读的数据。
这通常包括放大器、模数转换器和数据处理计算机。
6.控制系统：控制系统用于控制整个分析过程，包括光源的开关、原子化器的加热和冷却、单色器的扫描等。
控制系统通常由计算机程序实现，可以通过用户界面进行操作。
7.样品输送系统：样品输送系统用于将样品引入原子吸收光谱仪进行分析。
这可以包括自动进样器、样品制备装置和溶液稀释系统等。
8.数据库和软件：原子吸收光谱仪通常配备有数据库和软件，用于存储和处理实验数据，以及进行定量和定性分析。
此外，软件还可以提供实验设计、数据报告生成和仪器校准等功能。
9.环境条件控制系统：为了保证仪器的稳定性和准确性，原子吸收光谱仪通常配备有环境条件控制系统，如温度、湿度和压力控制器等。
这些系统可以确保仪器在最佳的环境条件下运行。
10.安全系统：由于原子吸收光谱仪使用的气体和试剂可能存在安全隐患，因此安全系统是必不可少的组成部分。
这可以包括气体泄漏检测器、紧急切断阀和防火设施等，以确保实验过程的安全性。
原子吸收光谱仪
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原
开机
子
吸
收
参数设置
光
谱
光路调整
仪
基
本
样品测定
操
作
结果分析
流
程 关机
打开主机、PC 电源，进入 WINDOWS 界面，启动工作站， 联机，仪器初始化自检结束，即可工作
进入菜单，选择测定的元素灯，设置实验所需的参数
调节使燃烧头和光路平行并位于光路正下方
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（二）检出限
原子吸收光谱法中检出限（D）是一个重要的 综合性技术指标，既反映仪器的质量和稳定性，也 反映仪器对某元素在一定条件下的检出能力。
检出限是表示在选定的实验条件下，被测元素 溶液能给出的测量信号3倍于标准偏差时所对应的 浓度或质量。计算公式：
或
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第三节 原子吸收光谱仪
2
原子吸收光谱仪
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3
原子吸收光谱仪
一、原子吸收光谱仪的工作原理
原子吸收光谱法又称原子吸收分光光度法 （atomic absorption spectrophotometry;AAS）。 其基本原理是从光源辐射出的具有待测元素特征谱 线的光，通过样品的原子蒸气时，被蒸气中待测元 素的基态原子吸收，从基态跃迁到较高能级的激发 态，使透射光的强度减弱，光波被吸收前后强度的 变化在一定条件下符合朗伯-比尔定律，从而对待测 组分进行定量分析的方法。
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第三节 原子吸收光谱仪
• 优点：操作简单，火焰稳定，重现性好， 应用广泛。
• 缺点：原子化效率低、试液的利用率低、 气态原子在火焰吸收区中停留的时间很短 （约10-4s），以及燃烧气体的膨胀对基态 原子的稀释等因素使得火焰原子吸收的灵 敏度相对较低，限制了其应用的范围。
原子吸收光谱仪的原理
原子吸收光谱仪的原理
原子吸收光谱仪是一种常用的分析仪器，用于测定样品中特定元素的含量。
其工作原理基于原子的电子结构和光的吸收特性。
首先，将待测样品以气态或溶液形式进入光谱仪的样品池中。
样品经过加热或气化等处理后，变为由原子组成的热原子蒸气。
然后，通过一个光源产生一束特定波长的光，并将光传输到样品池中。
这束光称为入射光。
入射光中的特定波长与待测元素的电子结构有关，可以使待测元素原子吸收这束光。
在样品池内，入射光经过原子蒸气时，与原子相互作用并被吸收。
吸收光谱仪通过检测入射光经过样品后剩余的光强度的变化来测量吸收光。
这是通过一个光探测器来实现的。
光探测器将吸收光转化为电信号。
通过测量吸收光谱仪输出的电信号的强度，可以确定被测元素的含量。
测量时可以选择不同的波长来检测不同元素。
为了提高测量的准确性和灵敏度，常常使用基准比较法或方法来对测量结果进行校正和修正。
基准比较法是指在样品中加入已知浓度的参比物质，通过比较参比物质和待测物质对光的吸收，来计算待测物质的浓度。
总结起来，原子吸收光谱仪的原理是利用原子在特定波长的光照射下发生吸收的特性来测定样品中特定元素的含量。
通过测
量吸收光谱仪输出的电信号的强度，并使用基准比较法来校正和修正测量结果，可以获得高精度和可靠的分析结果。
原子吸收光谱仪原理
原子吸收光谱仪原理原子吸收光谱仪（AtomicAbsorptionSpectrometer，AAS）是一种常用的分析仪器，它可以用于分析溶液中的原子浓度。
它可以用于多种分析领域，包括制药、食品加工、环境污染控制、医疗诊断、材料学研究等领域。
它的原理可以表述为：当溶液中的原子穿过一个特定的光散射器时，它们就会吸收特定的光谱。
这个原理就是原子吸收光谱仪的根本操作原理。
本文介绍原子吸收光谱仪的基本原理和运行原理，并介绍它在实际应用中的应用情况。
一、原子吸收光谱仪的基本原理原子吸收光谱仪是一种采用了原子吸收光谱原理的仪器，这一原理的根源可以追溯到二十世纪中期普朗克的研究。
普朗克发现，当它们接触到特定的光子，原子就会吸收它们形成电子是一种特殊的现象。
他认为，lectrons在跃迁的过程中会表现出特定的频率，这就是原子吸收光谱的基本原理。
从物理学角度，原子吸收光谱机运行的原理是，原子吸收光谱时，特定的原子在特定的能量状态下，每种原子都有特定的能量。
当这种特定的能量状态受到外界特定频率的光子照射时，原子就会吸收光子。
这种吸收的能量加量取决于原子的特殊性质，当它们发射出的能量也取决于它们的特性，这就是吸收光谱的基本原理。
二、原子吸收光谱仪的运行原理原子吸收光谱仪是一种高精度的仪器，它能够获取原子吸收信号。
首先，把溶液放入到原子吸收光谱仪中，然后向溶液中发射特定频率的光子，最后记录下溶液中原子收到光子的能量变化。
在收集原子吸收信号的过程中，这种能量变化被转换成原子吸收光谱，从而可以获得原子的浓度及其中的元素的组成情况。
三、原子吸收光谱仪的实际应用原子吸收光谱仪在很多领域都有应用，这些领域包括制药、食品加工、环境污染控制、医疗诊断和材料学研究等，它的实际应用情况可以概括如下：1.药：原子吸收光谱仪可以用来分析某种溶液中的有效成分，也可以用来测定药物中残留的有害物质和有害元素的含量。
2.品加工：原子吸收光谱仪可以用来监测食品中有害物质和有害元素的含量，保证和提高食品质量，确保食品安全。
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。
简述原子吸收光谱仪的用途
简述原子吸收光谱仪的用途
原子吸收光谱仪是一种用于分析和测量样品中的金属元素含量的仪器。
它利用原子对特定波长的光的吸收来确定样品中金属元素的浓度。
原子吸收光谱仪广泛应用于环境监测、食品安全、化学分析、地质矿物学等领域。
具体的用途包括：
1. 环境监测：原子吸收光谱仪可以用来监测水体、大气和土壤中的金属元素含量，如重金属污染物（如汞、铅等）和有机污染物（如苯并[α]芘）。
2. 食品安全：原子吸收光谱仪可用于分析食品中的微量元素含量，如铁、锌、硒等。
这对于确保食品的安全和质量至关重要。
3. 化学分析：原子吸收光谱仪是常用的分析金属元素浓度的工具，可以用于测量各种样品中的金属含量，例如药物、矿石、化学试剂等。
4. 地质矿物学：原子吸收光谱仪可用于矿石中金属元素的分析，提供有关矿石成分和矿石矿物学性质的重要信息。
总之，原子吸收光谱仪是一种高效且精确的测量金属元素含量的工具，广泛应用于各个领域的科学研究和实际应用中。
原子吸收光谱仪检测范围
原子吸收光谱仪检测范围原子吸收光谱仪（Atomic Absorption Spectrophotometer，AAS）是一种用于分析金属元素含量的重要仪器，它能够测定非常低浓度的金属元素，并且具有高精度和高灵敏度。
原子吸收光谱仪检测范围是指其用于测试的金属元素的范围。
本文将介绍原子吸收光谱仪的检测范围，并讨论其在不同领域的应用。
1.原子吸收光谱仪的检测原理和方法原子吸收光谱仪是一种利用原子吸收光谱原理测定元素含量的分析仪器。
当金属元素被加热到足够高的温度时，原子中的电子会被激发至高能级，随后从高能级跃迁至低能级释放能量的辐射。
原子吸收光谱仪利用此原理，在特定波长处对金属元素进行检测。
原子吸收光谱仪主要由光源、样品喷雾器、光学系统、检测器和数据处理系统等组成。
在检测过程中，样品被喷入火焰或炉中加热，使其产生原子化。
随后通过光源发出特定波长的光线，样品中的金属元素会吸收特定波长的光谱线。
光线经过样品后，被检测器检测，最终由数据处理系统分析并得出样品中金属元素的含量。
2.原子吸收光谱仪的检测范围原子吸收光谱仪的检测范围主要由其光源和检测器的特性决定。
光源的波长范围和强度要足够覆盖需要检测的金属元素的吸收光谱线，检测器的灵敏度和分辨率也会影响检测范围。
通常情况下，原子吸收光谱仪可检测的金属元素范围包括但不限于钠、钾、镁、钙、锌、铜、铁、铅、镍、铬、镉等。
不同型号的原子吸收光谱仪其检测范围会有所差异，一般来说，大多数原子吸收光谱仪可检测的金属元素范围在波长范围为190~900nm，包括了大部分需要检测的金属元素。
3.原子吸收光谱仪在环境监测中的应用原子吸收光谱仪在环境监测中被广泛应用，例如对水、土壤、大气等环境中的金属元素进行检测。
在水质监测中，原子吸收光谱仪可以用于检测水中的重金属离子，如汞、镉、铅等，这些重金属离子对人体和环境都有一定的危害。
通过原子吸收光谱仪的检测，可以控制重金属离子的含量，保障水质安全。
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原子吸收光谱仪（AAS）测定自来水中镉的含量
1 实验仪器与试剂
本实验采用的是PE AA800，仪器主要包括光源，原子化器，分光系统，检测器以及信号处理系统，如图1所示。
样品为添加了镉的自来水。
Cell
图1 原子吸收光谱仪结构
光源：作为光源要求发射的待测元素的锐线光谱有足够的强度、背景小、稳定性，一般采用空心阴极灯、无极放电灯.（这台仪器是空心阴极灯）原子化器：主要有石墨炉原子化器和火焰原子化器，火焰原子化器由喷雾器、预混合室、燃烧器三部分组成；石墨炉原子化器主要有普通石墨管（适用于低温(≤2000℃)原子化元素如银、镉、铅）；热解石墨管（适用于低、中、高温(>2500℃)原子化元素）以及平台石墨管（适用于中、低温(≤2400℃)原子化元素）。
分光系统：由凹面反射镜、狭缝或色散元件组成，色散元件为棱镜或衍射光栅
检测系统：由检测器（光电倍增管）、放大器、对数转换器组成。
2 实验方法与原理
2.1仪器基本原理
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，通过检测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。
2.2仪器应用范围
石墨炉法可测定Ag，Al，As，Au，Ca，Cd，Co，Cr，Cs，Fe，Hg，In，K，La，Li，Mg，Mn，Pb等共56个元素，具有灵敏度高，检出限低，样品用量少，自动化程度高等特点。
火焰法分为空气—乙炔火焰和一氧化二氮—乙炔火焰，前者可测定Ag，As，Au，Mg，Mn，Na，Ni，Pb，Zn等共32个元素，具有安全，稳定，灵敏度高。
后者可测定Al，B，Ba，Be，Dy，Er，Eu，Ga，Gd，La，Lu，Mo，N等共36个元素，具有温度高，化学干扰少，灵敏度较低等特点。
因原子吸收光谱仪的灵敏、准确、简便等特点，现已广泛用于冶金、地质、采矿、石油、轻工、农业、医药、卫生、食品及环境监测等方面的常量及微痕量元素分析。
3 实验步骤
称取样品0.500g于消解罐，加入6mL硝酸，2mL过氧化氢，置于微波消解仪中，加热程序为：10min温度升至130℃，保温5min；5min温度升至150℃，保温20min；降温20min，温度降至70℃左右，消解完毕。
从微波消解仪中取出消解罐，用去离子水转移至50mL烧杯中，盖上表面皿，电热板110℃加热赶酸，待液体剩余1~2mL，赶酸完毕，转入50mL容量瓶中，用去离子水冲洗烧杯，并稀释至刻度，摇匀备用，同时作试剂空白。
仪器参数为：Cd2+仪器测试条件：波长：228.8nm；灯电流：6mA：背景校正为塞曼效应。
升温程序如表1：
表1石墨炉原子吸收测Cd2+升温程序表：
步骤温度/℃升温时间/s 保持时间/s 载气流量干燥1 110 1 30 250 干燥2 130 15 30 250
灰化500 10 20 250
原子化1500 0 5 0
除杂2450 1 3 250
4 实验结果
4.1 镉的标准曲线
4.2 样品中镉含量
因此，样品中镉浓度为C(Cr)=1.67μg/L
5 实验结果分析
实验测得自来水中的镉含量为1.67μg/L，根据国标GB5749-85 《城市自来水的国家标准》，镉的限定含量为10μg/L，铬的毒性与其存在的价态有关，六价铬比三价铬毒性高100倍,并易被人体吸收且在体内蓄积，三价铬和六价铬可以相互转化。
天然水不含铬;海水中铬的平均浓度为0.05μg/L;饮用水中更低。
镉在地面水中的含量可达到每升数毫克，主要来自于排放的工业废水和含镉填埋物的渗漏液。
值得注意的是经过输水管后，由于采用含镉的镀件、焊料而使自来水中镉含量增加。
镉中毒后会损害肾脏。
摄入高剂量的镉还会引起骨痛病。
骨痛病是镉引起的典型病例。
5.1样品前处理有哪些方法？各有什么优缺点？
听师兄介绍，样品前处理的方法主要有4种，干法灰化法、湿法消化法、压力罐消解法、微波消解法。
干法灰化法：将样品至于电炉上加热，使其中的有机物脱水、炭化、分解、氧化，在置高温炉中灼烧灰化，直至残灰为白色或灰色为止，所得残渣即为无机成分。
优缺点：对易挥发元素损失较大；反应时间长；坩埚对样品由吸留作用，坩埚上的矿物质也可能会粘附在样品上，影响准确性；试剂用量少，产品空白值较低。
湿法消解法：样品中加入强氧化剂，并加热消煮，使样品中的有机物质完全分解、氧化，呈气态逸出，待测组分转化为无机物状态存在于消化液中。
优缺点：反应剧烈，有机物转化较彻底。
反应温度较低，但所需酸的试剂量大，空白值大，且会产生有害气体。
最终进石墨炉要赶酸。
压力罐消解法：利用罐体内强酸或强碱且高温高压密闭的环境来达到快速消解难溶物质的目的，是测定微量元素及痕量元素时消解样品的得力助手。
样品前处理消解重金属、农残、食品、淤泥、稀土、水产品、有机物等。
优缺点：安全、前期投入少、设备简单、操作容易、样品及试剂用量少、空白值低、避免玷污、样品处理安全彻底、准确度高、可大批量处理样品；不可控温控压、反应时间长，需过夜，且不知道加酸的含量
微波消解法：利用微波加热封闭容器中的消解液（各种酸、部分碱液以及盐类）和试样从而在高温增压条件下使各种样品快速溶解的湿法消化。
优缺点：安全、可以控温控压、小批量效率高、样品及试剂用量少、空白值低、避免玷污、准确度高、消解非常彻底，溶液均一、清澈；价格非常昂贵，对操作人员要求高、对某些样品有局限性
5.2原子吸收光谱仪的光源需要满足哪些要求？
光源的功能是发射被测元素的特征共振辐射。
因此光源的基本要求有：1.发射的共振辐射的半宽度要明显小于吸收线的半宽度；2.辐射强度大；3.背景低，低于特征共振辐射强度的1%；4.稳定性好，30min之内漂移不超过1％。
本实验采用的光源是空心阴极灯，它是一种特殊形式的低压辉光放电，放电集中于阴极空腔内。
在高压电场下, 阴极电子向阳极高速飞溅放电,并与载气原子碰撞, 使之电离放出二次电子,而使场内正离子和电子增加以维持电流。
载气阳离子在电场中大大加速, 轰击阴极表面时可将被测元素的原子从晶格中轰击出来, 即溅射。
溅射出的原子大量聚集在空心阴极内, 经与其它粒子碰撞而被激
发, 发射出相应元素的特征谱线-----共振谱线。
5.3原子吸收光谱主要有哪些干扰因素？如何消除？
原子吸收光谱会受到的干扰因素主要有：物理干扰、化学干扰、电离干扰。
1.物理干扰主要包括试液的粘度、溶剂的蒸气压、雾化气体的压力等。
消除方法：
（1）配制与被测试样相似的标准样品
（2）在不知道试样组成或无法匹配试样时，可采用标准加入法或稀释法来减小和消除物理干扰。
2.化学干扰是指待测元素与其它组分之间的化学作用所引起的干扰效应，它主要影响待测元素的原子化效率，是原子吸收分光光度法中的主要干扰来源。
主要类型有：
（1）待测元素与其共存物质作用生成难挥发的化合物，致使参与吸收的基态原子减少。
（2）待测离子发生电离反应，生成离子，不产生吸收，总吸收强度减弱. 电离电位≤6eV的元素易发生电离，火焰温度越高，干扰越严重，（如碱及碱土元素）。
消除方法：
通过在标准溶液和试液中加入某种光谱化学缓冲剂来抑制或减少化学干扰，如加入释放剂、保护剂、饱和剂、电离缓冲剂、基体改进剂等，或者通过化学分离，如溶剂萃取、离子交换、沉淀分离等进行消除。
3.电离干扰实质在高温下原子电离，使基态原子的浓度减少，引起原子吸收信号降低。
电离效应随温度升高、电离平衡常数增大而增大，随被测元素浓度增高而减小。