原子吸收光谱法概要

对于如铁族、稀有元素和连续背景较强的情况下， 要用较小的光谱通带。
4.4.2 火焰原子化法最佳条件选择
➢ 原子化条件 ➢ 火焰的类型与特性选择 ➢ 燃烧器高度的选择 ➢ 火焰原子化器的吸喷速率
也称为待测溶液的提升量。 提升量过大，对火焰产生冷 却效应，影响原子化效率； 而提升量过小，影响分析方 法的灵敏度和检出限。
➢它在地质、冶金、机械、化工、农业、食品、 轻工、生物医药、环境保护、材料科学等各 个领域有广泛的应用。
原子吸收光谱的产生
➢ 基态原子数与激发态原子数的关系：
➢在通常的原子吸收测定条件下，在原子蒸气 中，在一定温度的热力学平衡时，基态与激 发态原子数的比例遵循Boltzmann分布定律：
Ni
gi
ΔEi
4.4.4 原子吸收光谱定量分析方法
➢ 标准曲线法 ➢ 最常用的分析方法。标准曲线法最重要的是绘
制一条标准曲线。 ➢ 配制一组含有不同浓度被测元素的标准的标准
溶液,在与试样测定完全相同的条件下，依浓 度由低到高的顺序测定吸光度。绘制吸光度A 对浓度c的校准曲线。 ➢ 测定试样的吸光度值，在标准曲线上用内插法 求出被测元素的含量。
高熔点、形成氧化物、形成复合物或形成碳化物后 难以原子化元素的分析灵敏度低。
4.2 原子吸收光谱仪
4.2.1 仪器结构与工作原理
4.2.1.1 光源
➢ 光源的作用是发射被测元素的共振辐射。对光源的 要求：锐线光源，辐射强度大，稳定性高，背景小
➢ 目前应用最广泛的是空心阴极灯(Hollow Cathode Lamp，HCL) 和无极放电等
4.4.3 石墨炉原子化法最佳条件选择
➢ 石墨管类型的选择： ➢ 普通石墨管、热解涂层石墨管、L,vov平台石墨管 ➢ 升温程序选择： ➢ 根据分析元素的种类、进样量的大小和基体效应的
影响选择适宜的升温程序，是石墨炉原子化法分析 的检出限、灵敏度、精密度和准确度的重要保证。 ➢ 基体改进剂选择 ➢ 进样量的选择： ➢ 与升温程序密切相关。一般进样量控制在5~100μL。
4.2.1.2 光学系统
➢ 单光束光学系统
4.2.1.2 光学系统
➢ 双光束光学系统
4.2.2 原子化器
➢ 原子化器的功能是提供能量，使试样干燥、蒸发并 原子化。
➢ 原子化器分为两大类：火焰原子化器和非火焰离子 化器（炉原子化器）
➢ 火焰原子化器
4.2.2 火焰原子化器
➢ 火焰的类型与特性
4.2.2 火焰原子化器
e kT
N0 g0
4.1.1 原子吸收光谱的产生
➢处于基态原子核外层电子，如果外界所提供 特定能量(E)的光辐射恰好等于核外层电子基 态与某一激发态(i)之间的能量差(ΔEi)时，核 外层电子将吸收特征能量的光辐射由基态跃 迁到相应激发态，从而产生原子吸收光谱。
4.1.2 原子吸收谱线的轮廓
➢ 原子吸收和发射谱线并非是严格 的几何线，其谱线强度随频率(v) 分布急剧变化，通常以吸收系数 (Kv)为纵坐标和频率(v)为横坐标 的Kv~v曲线描述。
4.4 原子吸收光谱法分析
➢ 仪器操作条件的选择 ➢ HCL灯电流选择： ➢ HCL电流小，HCL所发射谱线半宽度窄，自吸效应
小，灵敏度增高； ➢ 但HCL电流太小，HCL放电不稳定，影响分析灵敏
度和精密度。 ➢ 吸收谱线选择： ➢ 首选最灵敏的共振吸收线。 ➢ 共振吸收线存在光谱干扰或分析较高含量的元素时，
实验八 原子吸收光谱法
Alan Walsh
(1916-1998) 和他的原子吸 收光谱仪在一 起
原子吸收光谱法概述
➢原子吸收光谱法（AAS）是基于气态的基态原 子外层电子对紫外光和可见光范围内相对应 的原子共振辐射吸收进行定量分析的方法。
➢广泛用于定量测定试样中单独元素的分析方 法，分析对象主要为金属元素和少量的非金 属元素。
4.2.1.3 检测系统和数据处理与控制系统
➢ 检测系统 ➢ 光电倍增管(PMT)是原子吸收分光光度计的主要检
测器，要求在200~900 nm波长范围内具有较高灵敏 度和较小暗电流。
➢ 数据处理与控制系统 ➢ 计算机光谱工作站对所采集的数字信号进行数据处
理与显示，并对原子吸收分光光度计各种仪器参数 进行自动控制。
➢ 背景干扰，一般使吸收值增加，产生正误差。
4.3.5 背景吸收与校正
➢ 利用氘灯连续光源校正背景吸收
4.3.5 背景吸收与校正
➢ Zeeman效应背景校正技术： ➢ 该法是在磁场作用下，简并的谱线发生分裂的现象。 ➢ Zeeman方法： ➢ 光源调制——磁场加在光源上。 ➢ 吸收线调制——磁场加在原子化器上—使用广泛。 ➢ 磁场调制方式： ➢ 交变磁场调制方式与恒定磁场调制方式。
②. 多普勤（Doppler）宽度ΔυD
这是由原子在空间作无规热运动所引致的。故又称热 变宽。
M的原子量， T 绝对温度，υ0谱线中频率 一般情况: ΔυD = 10-2 Å
4.1.2 原子吸收谱线的轮廓
➢ 碰撞变宽：原子核蒸气压力愈大，谱线愈宽。 ➢ 同种粒子碰撞——赫尔兹马克(Holtzmank)变宽, 异 种粒子碰撞——称罗论兹（Lorentz）变宽。10-2 Å ➢ 场致变宽：在外界电场或磁场的作用下，引起原子 核外层电子能级分裂而使谱线变宽现象称为场致变宽。 由于磁场作用引起谱线变宽，称为Zeeman (塞曼)变宽。 ➢ 自吸变宽：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。
4.2.3 原子吸收光谱仪性能指标
➢ 光学系统的波长显示值误差 ➢ 光学系统分辨率 ➢ 基线的稳定性 ➢ 吸收灵敏度(S1%) ➢ 精密度 ➢ 检出限
4.3 干扰及其消除Fra bibliotek4.3.1 物理干扰及其消除方法
➢ 物理干扰：指样品溶液物理性质变化而引起吸收信 号强度变化，物理干扰属非选择性干扰。
➢ 物理干扰一般都是负干扰。 ➢ 消除方法： ➢ 配制与待测样品溶液基体相一致的标准溶液。 ➢ 采用标准加入法。 ➢ 被测样品溶液中元素的浓度较高时，采用稀释方法
➢ 火焰的氧化-还原特性 ➢ 中性火焰：燃烧充分、温度高、干扰小、背景低，
适合于大多数元素分析。 ➢ 贫燃火焰：燃烧充分，温度比中性火焰低，氧化性
较强，适用于易电离的碱金属和碱土金属元素分析， 分析的重现性较差。 ➢ 富燃火焰：火焰燃烧不完全，具有强还原性，即火 焰中含有大量CH、C、CO、CN、NH等组分，干扰 较大，背景吸收高，适用于形成氧化物后难以原子 化的元素分析。
4.4.4 原子吸收光谱定量分析方法
➢ 标准加入曲线法
Ax= k C A0= k（C0 + Cx） Cx= AxC0/（A0-Ax）
标准加入法能消除 基体干扰，不能消背景 干扰。使用时，注意要 扣除背景干扰。
原子吸收光谱实验在410进行
谢谢大家！
背景吸收、光辐射和基体干扰比较大。
4.2.1.2 单色器
➢ 单色器 ➢ 单色器可将被测元素共振吸收线与邻近谱线分开。
单色器置于原子化器后边，防止原子化器内发射辐 射干扰进入检测器，也可避免光电倍增管疲劳。 ➢ 由入射狭缝、反射镜、准直镜、平面衍射光栅、聚 焦镜和出射狭缝组成。 ➢ 平面衍射光栅是主要色散部件，其性能指标为：分 辨率、倒线色散率、聚光本领、闪耀特性以及杂散 光水平等。
可选用其他分析线。
4.4.1 仪器操作条件的选择
➢ 光谱通带的选择 ➢ 光学系统指是狭缝宽度(S/mm)的选择。 ➢ 光 谱 通 带 主 要 取 决 于 单 色 器 的 倒 线 色 散 率 (D ，
nm.mm-1)。 ➢ 光谱通带的计算式为：W=D×S。光谱通带的宽窄
直接影响分析的检出限、灵敏度和线性范围。 ➢ 对于碱金属、碱土金属，可用较宽的光谱通带，而
➢ Kv~v曲线图中Kv的极大值处称为 峰值吸收系数(K0)，与其相对应 的v称为中心频率(v0)，吸收谱线 轮廓的宽度以半宽度(Δv)表示。
➢ Kv~v曲线反映出原子核外层电子 对不同频率的光辐射具有选择性 吸收特性。
4.1.2 原子吸收谱线的轮廓
①. 自然宽度ΔυN
它与原子发生能级间跃迁时激发态原子的有限寿命有关。 一般情况下约相当于10-4 Å
来减少或消除物理干扰。
4.3.2 化学干扰及其消除方法
➢ 化学干扰：待测元素在原子化过程中，与基体组分 原子或分子之间产生化学作用而引起的干扰。
➢ 消除方法： ➢ 改变火焰类型、改变火焰特性、加入释放剂、加入
保护剂、加入缓冲剂、采用标准加入法 。
4.3.5 背景吸收与校正
➢ 背景干扰也是光谱干扰，主要指分子吸收与 光散射造成光谱背景。分子吸收是指在原子 化过程中生成的分子对辐射吸收，分子吸收 是带光谱。光散射是指原子化过程中产生的 微小的固体颗粒使光产生散射，造成透过光 减小，吸收值增加。
原子吸收光谱分析的基本关系式
原子吸收值与元素浓度关系
4.1.4 原子吸收光谱法的特点
➢ 选择性好：谱线比原子发射少，谱线重叠概率小 。 ➢ 灵敏度高：适用于微量和痕量的金属与类金属元素
定量分析。 ➢ 精密度(RSD%)高：一般都能控制在5%左右。 ➢ 操作方便和快速： 无需显色反应。 ➢ 应用范围广。 ➢ 局限性：不适用于多元素混合物的定性分析；对于
4.2.2 原子化系统
➢ 火焰原子化的特点与局限性 ➢ 特点：简单，火焰稳定，重现性好，精密度高，应
用范围广。 ➢ 缺点：原子化效率低、只能液体进样
4.2.2 石墨炉原子化器
➢ 石墨炉原子化法(GFAAS)
4.2.2 原子化系统
➢ 特点： ➢ 采用直接进样和程序升温方式，原子化温度曲线是
一条具有峰值的曲线。 ➢ 可达3500℃高温，且升温速度快。 ➢ 绝对灵敏度高，一般元素的可达10-9~10-12 g。 ➢ 可分析70多种金属和非金属元素。 ➢ 所用样品量少(1~100 mL)。 ➢ 但是石墨炉原子化法的分析速度较慢，分析成本高，