原子吸收光谱法PPT课件
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《原子吸收光谱》PPT课件
使用空极阴极灯可以得到强度大、 线很窄的待测元素的特征共振线。
二、原子化器
◆原子化器的功能是提供能量，使试样干燥、蒸 发和原子化。入射光束在这里被基态原子吸收， 因此也可把它视为“吸收池”。
◆常用的原子化器有火焰原子化器和非火焰原子 化器。
对原子化器的基本要求：
☆必须具有足够高的原子化效率 ☆必须具有良好的稳定性和重现形 ☆操作简单及低的干扰水平等
◆空极阴极灯发射的光谱，主要是阴极 元素的光谱；
◆若阴极物质只含一种元素，则制成的 是单元素灯；
◆若阴极物质含多种元素，则可制成多 元素灯；
◆多元素灯的发光强度一般都较单元素 灯弱。
空心阴极灯的种类
单元素空心阴极灯：AAS中最普遍，发光强度
大，谱线简单和稳定性好灯；
多元素空心阴极灯：能同时发射两种或两种以
四、 原子吸收的测量
1. 积分吸收
Krd e2 Nf
mc
f-----振子强度, N----单位体积内的原子 数， e----为电子电荷, m--- -个电子的 质量。
f 振子强度，即能被入射辐射激发
的每个原子的平均电子数，它正比于 原子对特定波长辐射的吸收几率。 这是原子吸收光谱分析法的重要理论 依据。
多普勒变宽的半宽度：
D0谱线中心频率
3. 压力变宽（碰撞变宽）
●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
第三章 原子吸收与 原子荧光光谱分析法
Atomic Absorption Spectrometry and Atomic Fluorescence Spectrometry
原子吸收光谱法课件
一般分析过程
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
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ppt
原子吸收分光光度计示意图
1.光源 光源
• 空心阴极灯
2.原子化系统 原子化系统
作用：提供能量、使样品干燥、蒸发、 作用：提供能量、使样品干燥、蒸发、原子化 要求：a.原子化效率要高、并不受试样浓度影响 原子化效率要高、 要求：a.原子化效率要高 b.稳定性能好 稳定性能好、 b.稳定性能好、重现性好 c.背景及噪声小 c.背景及噪声小 d.简单易行 d.简单易行 类型： 类型： 火焰原子化器 非火焰原子化器
原子吸收光谱法
1、方法概要 物质产生原子蒸气对特定谱线的吸收作用进行定量分析 装置
Mg 285.2 nm Mg++ →Mg0
空气阴极灯 单色光器 原子化器 乙炔 空气 [Mg]++
光电检测器
记录指示
原子吸收仪器
总体设计
B.与紫外可见分光光度计比较 与紫外可见分光光度计比较
光源 原子化器
分光系统 ～ 试样系统 样品池
原子化器
原子化器
火焰原子化器
火焰类型
化学计量火焰 温度高，干扰少，稳定，背景低，常用。 温度高，干扰少，稳定，背景低，常用。 富燃火焰 还原性火焰， 燃烧不完全， 测定 还原性火焰 ， 燃烧不完全 ， 较易形成难解离氧化物的元素Mo、Cr、 较易形成难解离氧化物的元素Mo、Cr、 Mo 稀土等。干扰多，背景高。 稀土等。干扰多，背景高。 贫燃火焰 火焰温度低，氧化性气氛， 火焰温度低，氧化性气氛，适用于 易解离、易电离元素的测定如碱金属。 易解离、易电离元素的测定如碱金属。
3.单色器 单色器
• 入射狭缝起光学系统虚光源的作用 • 有效带宽（波长间隔的大小）W = D.S (D为线色散 有效带宽（波长间隔的大小） 为线色散 率的倒数， 为狭缝宽度 为狭缝宽度） 率的倒数，W为狭缝宽度） 选择的一般原则： 在不引起吸光度减小的情况下， 选择的一般原则 ： 在不引起吸光度减小的情况下 ， 采用尽可能大的狭缝宽度
原子吸收光谱法ppt课件
7
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：
8
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：
9
原子吸收分光度计
10
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？
11
➢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。
12
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:
28
➢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。
21
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。
22
➢单色器
质和内充惰性气体的光谱; 14
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：
8
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：
9
原子吸收分光度计
10
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？
11
➢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。
12
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:
28
➢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。
21
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。
22
➢单色器
质和内充惰性气体的光谱; 14
PPT原子吸收光谱法分析原理和方法PPT课件PPT54页
AAS 分析时，待测物浓度很低，该变宽可勿略。
❖ 外界压力增加——谱线中心频率0位移、形状和宽度发生变化—— 发射线与吸收线产生错位——影响测定灵敏度；
❖ 温度在1500-30000C之间，压力为1.01310-5Pa ——热变宽和压变宽 有相同的变宽程度；
❖ 火焰原子化器——压变宽为主要；石墨炉原子化器——热变宽为主 要。
第6页，共54页。
根据吸收定律的表达式，以 I~ 和 K- 分别作图得吸收强度与频 率的关系及谱线轮廓。可见谱线是有宽度的。
K0
K0/2 I0
I K
0
I~ （吸收强度与频率的关系）
0
K~ （谱线轮廓）
图中：
K—吸收系数；K0—最大吸收系数； 0，0—中心频率或波长(由原子能级决定)； ，—谱线轮廓半宽度（K0/2处的宽度）；
电流越大，光强越大，但过大则谱线变宽且强度不稳定；充入低压惰性气 体可防止与元素反应并减小碰撞变宽。 问题：为什么HCL会产生低背景的锐线光源？ 答：低压－原子密度低，Lorentz Broadening小；小电流－温度低Doppler Broadening 小，故产生锐线光源！惰性气体难于激发且谱线相对简单——低背景。
K0
1
D
ln 2 e2 mc
N0 f
1
D
ln 2 e2 (c) f mc
A KcL
上式表明，当用锐线光源作原子吸收测定时，所得A与原子蒸气中待测元素的基态 原子数成正比。
第15页，共54页。
3. 锐线光源 根据Walsh的两点假设，发射线必须是“锐线”（半宽度很小的谱线）。
发射线
吸收线
I
形式，其高度和角度可调（让光通过火焰适宜的部位并有最
❖ 外界压力增加——谱线中心频率0位移、形状和宽度发生变化—— 发射线与吸收线产生错位——影响测定灵敏度；
❖ 温度在1500-30000C之间，压力为1.01310-5Pa ——热变宽和压变宽 有相同的变宽程度；
❖ 火焰原子化器——压变宽为主要；石墨炉原子化器——热变宽为主 要。
第6页，共54页。
根据吸收定律的表达式，以 I~ 和 K- 分别作图得吸收强度与频 率的关系及谱线轮廓。可见谱线是有宽度的。
K0
K0/2 I0
I K
0
I~ （吸收强度与频率的关系）
0
K~ （谱线轮廓）
图中：
K—吸收系数；K0—最大吸收系数； 0，0—中心频率或波长(由原子能级决定)； ，—谱线轮廓半宽度（K0/2处的宽度）；
电流越大，光强越大，但过大则谱线变宽且强度不稳定；充入低压惰性气 体可防止与元素反应并减小碰撞变宽。 问题：为什么HCL会产生低背景的锐线光源？ 答：低压－原子密度低，Lorentz Broadening小；小电流－温度低Doppler Broadening 小，故产生锐线光源！惰性气体难于激发且谱线相对简单——低背景。
K0
1
D
ln 2 e2 mc
N0 f
1
D
ln 2 e2 (c) f mc
A KcL
上式表明，当用锐线光源作原子吸收测定时，所得A与原子蒸气中待测元素的基态 原子数成正比。
第15页，共54页。
3. 锐线光源 根据Walsh的两点假设，发射线必须是“锐线”（半宽度很小的谱线）。
发射线
吸收线
I
形式，其高度和角度可调（让光通过火焰适宜的部位并有最
原子吸收光谱法(共73张课件)
比尔定律：
▪ 分析中，待测元素的浓度与其吸收辐射的原子总数成正 比。在一定浓度范围和一定火焰宽度L下：
▪ 可以通过测吸光度可求得待测元素的含量。
▪ 原子吸收分光光度A分析k'的c定量基础。待测元素浓度
2024/8/30
27
§4-3 原子吸收分光光度计
一、基本构造
光源
原子化系统
分光系统
检测系统 显示装置
表
处吸收轮廓上两点间的距离
征
（即两点间的频率差）。
▪ 数量级为10-3 -10-2 nm （发射线10-4 -10-3 nm ）。
图4.2 原子吸收光谱轮廓图
2024/8/30
12
谱线变宽： 自然宽度 ：N
▪ 无外界影响下，谱线仍有一定宽度—自然宽度。
▪ 与原子发生能级间跃迁时激发态原子的平均寿命有关。
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图4.3 峰值吸收测量示意图
21
应用原理： ▪ 光源：
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A lg I0 I
I0
e
0
I0d
I
e
0
Id
I I0eKL
I e 0
I0eKLd
Alg
e
0
I0 d
I e d e
K L
0 0
则：
在满足瓦尔西方法的测量条件时，在积分界限
内 吸可 收以 系认 数为。为常数，并合K理 地使之等于峰值
5%，测定灵敏度极差。
噪音低；
用该元素的锐线光源发射出特征辐射。 特点： 原子吸收分析的主要特点是测定灵敏度高，特效
发射的谱线稳定性好、强度高且宽度窄。
共振线在外光路损失小。
试样在原子化器中被蒸发,解离为气态基态原子。 共Ok振! L线et（’s特Ha征ve谱a线B）re是ak元. 素所有谱线中最容易发生、最灵敏的线，又具有元素的特征，所以分析中用该谱线作为分析线。
原子吸收光谱法PPT课件
消除电离干扰的方法
加入消电离剂 利用富燃火焰也可抑制电离干扰 利用温度较低的火焰 提高溶液的吸喷速率 标准加入法
化学干扰
是指试样溶液转化为自由基态原子的过程中,待 测元素和其他组分之间发生化学作用而引起的干 扰效应.它主要影响待测元素化合物的熔融,蒸发 和解离过程.这种效应可以是正效应,增强原子吸 收信号;也可以是负效应,降低原子吸收信号.化学 干扰是一种选择性干扰,它不仅取决于待测元素与 共存元素的性质,还与火焰类型,火焰温度,火焰状 态,观察部位等因素有关.化学干扰是火焰原子吸 收分析中干扰的主要来源,其产生的原因是多方面 的.
物理干扰
吸喷速率
喷雾量和雾化效率
毛细管形状
物理干扰一般都是负干扰,最终影响火焰分 析体积中原子的密度.
消除物理干扰的方法
配制与待测试液基体相一致的标准溶液; 当前者困难时,可采用标准加入法; 当被测元素在试液中浓度较高时,可以稀释溶液来降低
或消除物理干扰; 在试液中加入有机溶剂,改变试液的粘度和表面张力,
A.
A lg
I0 I
KC
原子吸收光谱仪的构成
光源:提供特征锐线光谱 原子化器：产生原子蒸汽，使被测元素
原子化 分光系统：将被测分析线与光源其他谱
线分开，并阻止其他谱线进入检测器 检测系统：光电倍增管 数据处理系统器
测量条件的选择
吸收线的选择 灯电流的选择 火焰种类的选择 燃烧气和助燃气的流量 火焰高度 石墨炉原子化条件的选择
内标法:分别在标准试样和被测试样中加入已知量的第
三种元素作为内标元素,测定分析线和内标线的吸光度比
D (工D作,曲D线x .)然并后以在D对标应准标曲准线溶上液根中据被测元计素算含出量试或样浓中度待绘测制
原子吸收光谱实验ppt课件
可经过控制试液与规范溶液的组成尽量一致的方法来 消除。
4.3 光谱干扰
待测元素的共振线与干扰物质谱线分别不完全，这 类干扰主要来自光源和原子化安装，主要有以下几种：
〔1〕在分析线附近有单色器不能分别的待测元素的临近 线，可以经过调小狭缝的方法来抑制这种干扰。
〔2〕空心阴极灯内有单色器不能分别的干扰元素的辐射 换用纯度较高的单元素灯减小干扰。
贫燃焰：焰助比小于1∶6，火焰温度较高，氧化性 气氛，适用于碱土金属测定
〔4〕火焰温度的选择：
〔a〕保证待测元素充分别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，对 测定不利
〔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。
消除方法：普通采取在试液中参与更易电离 的元素，有效地抑制待测元素的电离，这种试剂 称消电离剂。例：参与足量的铯盐，抑制K、Na 的电离。
消电离剂是在火焰中可以提供大量电子，又 不会在所用波长发生吸收的易电离的元素。
4.2 物理干扰
试样在转移、蒸发过程中物理要素变化引起的干扰效 应，主要影响试样喷入火焰的速度、雾化效率、雾滴大小 等。
的比值ΔX/Δλ。实践任务中常用其倒数 Δλ/ΔX
〔2〕分辨率：仪器分开相邻两条谱线的才干。用 该两条谱线的平均波长与其波长差的比值λ/Δλ表示。
〔3〕通带宽度〔W〕：指经过单色器出射狭缝的某 标称波优点的辐射范围。当倒色散率〔D〕一定时， 可经过选择狭缝宽度〔S〕来确定： W=D S
2.4 检测器
2.2.2 石墨冷却维护 石墨管；内气路中氩气体由管两端流向管中心， 从中心孔流出，用来维护原子不被氧化，同时排 除枯燥和灰化过程中产生的蒸汽。
4.3 光谱干扰
待测元素的共振线与干扰物质谱线分别不完全，这 类干扰主要来自光源和原子化安装，主要有以下几种：
〔1〕在分析线附近有单色器不能分别的待测元素的临近 线，可以经过调小狭缝的方法来抑制这种干扰。
〔2〕空心阴极灯内有单色器不能分别的干扰元素的辐射 换用纯度较高的单元素灯减小干扰。
贫燃焰：焰助比小于1∶6，火焰温度较高，氧化性 气氛，适用于碱土金属测定
〔4〕火焰温度的选择：
〔a〕保证待测元素充分别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，对 测定不利
〔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。
消除方法：普通采取在试液中参与更易电离 的元素，有效地抑制待测元素的电离，这种试剂 称消电离剂。例：参与足量的铯盐，抑制K、Na 的电离。
消电离剂是在火焰中可以提供大量电子，又 不会在所用波长发生吸收的易电离的元素。
4.2 物理干扰
试样在转移、蒸发过程中物理要素变化引起的干扰效 应，主要影响试样喷入火焰的速度、雾化效率、雾滴大小 等。
的比值ΔX/Δλ。实践任务中常用其倒数 Δλ/ΔX
〔2〕分辨率：仪器分开相邻两条谱线的才干。用 该两条谱线的平均波长与其波长差的比值λ/Δλ表示。
〔3〕通带宽度〔W〕：指经过单色器出射狭缝的某 标称波优点的辐射范围。当倒色散率〔D〕一定时， 可经过选择狭缝宽度〔S〕来确定： W=D S
2.4 检测器
2.2.2 石墨冷却维护 石墨管；内气路中氩气体由管两端流向管中心， 从中心孔流出，用来维护原子不被氧化，同时排 除枯燥和灰化过程中产生的蒸汽。
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A KC 原子吸收测量的基本关 系式
§ 3.3 仪器原子化器
单色器
检测器
一、光源 （一）光源的作用和要求
1. 作用：发射被测元素 的共振辐射 2. 要求：a. 锐线光源
b. 辐射强度大 c. 稳定性高 d. 背景小 （二）空心阴极灯
1. 组成
2. 工作原理
收进行元素定量分析的方法。 （二）发展历史
1802年 发现原子吸收现象 1955年 Walsh A(瓦尔西, 澳大利亚）奠定了原子吸收
光谱法的基础 20世纪60年代中期 迅速发展 目前，AAS已经成为一种成熟的分析方法，得到广泛应用
§ 3.2 基本原理
一、原子吸收光谱的产生 二、基态原子数与激发态原子数的关系 三、原子吸收光谱的轮廓 四、原子吸收的测量
第三章 原子吸收光谱法
(Atomic Absorption Spectrometry, AAS)
§ 3.1 概述 § 3.2 基本原理 § 3.3 仪器 § 3.4 干扰及其消除方法 § 3.5 分析方法 § 3.6 灵敏度与检出限 § 3.7 原子荧光光谱法
§ 3.1 概述
一、定义及发展 （一）定义：基于被测元素基态原子在蒸气状态对其原子共振辐射吸
（二）当Ei 不变，T增加，Ni/N0 越大，处于激发态的原子数增 加且Ni/N0 随温度T增加而呈负指数增加，T <3000 K，Ni/N0 <1 0/00
N=Ni + N0≈ N0 三、原子吸收光谱的轮廓
（一）谱线轮廓：谱线占据着有限的、相当窄的频率或波长 范围，谱线具有一定的轮廓
（二）峰值吸收（K0） （三）中心频率（ν0 ） （四）谱线半宽度
3. 压力变宽：原子蒸气的压力变大时，原子间发生相互碰撞导致谱线变 宽 （1）劳伦茨（Lorentz）变宽：被测原子与其它粒子的碰撞10-3 nm
（2）赫鲁兹马克（Holtzmark)变宽：同种原子碰撞引起的变宽 （忽略）
4. 自吸变宽：空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所 吸收产生自吸使谱线变宽。
原子吸收线的半宽度：10-3nm，准确测量原子蒸气吸收的全部能量， 即谱线下所围面积（积分吸收），需要分辨率很高的色散元件，很 难做到。 （原子吸收现象自1802年发现到100多年后才得到应用的 原因）
（二）峰值吸收：1955年Walsh提出，在温度不太高的稳定火
焰条件下，峰值吸收系数与火焰中被测元素的原子浓度成正
gi,g0 激发态与基态能级 计的 权统 重，它表示能 简级 并的 度
kBoltzm常 an数,1.381023JK1
Ei 激发能
（一）当T不变时，Ei 越小（波长越长），Ni/N0 越大，即激发 波长长的原子处于激发态的数目多；但在AAS中，波长不超 过600nm，Ei 对Ni/N0 的影响有限
（∆ ν 10-3-10-2 nm)
谱线具有一定宽度的原因： 1. 自然宽度（10-5 nm）：没有任何外界影响下，谱线仍具有一定的宽度。
自然宽度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
2. 多普勒（Doppler）变宽（热变宽）（10-3 nm）：原子热运动引起的， 一个运动着的原子发出的光，如果运动方向离开观察者（接受器）， 则在观察者看来，其频率较静止原子所发的频率低，反之，高。（谱 线变宽最主要因素）
心频率一致（υ0e=υ0a）
K0不随υ改变
（四）实际测量
I I 0 exp( K 0l ) (3 4) I0, Iυ-- 分别为入射光与透射光的强度 K0-- 峰值吸收系数
l-- 原子蒸气吸收层厚度
当在原子吸收线中心频率附近一定频率范围∆υ测量，则：
I 0
0
I
d
(3 - 5), 将（
（一）火焰原子化器 1. 组成：喷雾器、雾化室、燃烧器 （1） 喷雾器作用：将试样溶液雾化，供给细小的雾滴 （2）雾化室作用： 使气溶胶的雾粒更小，更均匀并与燃气、助 燃气混合均匀后进入燃烧器 （3）燃烧器：产生火焰，使进入火焰的试样气溶胶蒸发和原子 化
2. 火焰的基本特性
（1）燃烧速度：供气速度过大会使火焰离开燃烧器，变得不稳定， 甚至吹灭火焰。供气速度过小，会引起回火。
一、原子吸收光谱的产生 基态的气态原子 吸收共振辐射
外层电子由基态跃迁
至激发态
原子吸收光谱
共振吸收线
共振线： 基态
共振发射线
激发态
二、基态原子数与激发态原子数的关系 基态原子
原子蒸气中 激发态原子
Boltzman分布定律
Ni gi exp( Ei )(31)
N0 g0
kT
Ni,No 激发态与基态的原子数
比。 表达式：
K
K 0 exp
2 (
0) D
ln 2 2
0 K
d
1 2
ln
2
K
0
D
将（ 3 - 2）代入上式
K0
2 D
ln 2
e2 mc
N
0 f
(3 3)
K0 ∝ N0 (N0=a C)
K0∝ C
（三）锐线光源 要求：1. 发射线半宽度远远小
于吸收线半宽度（∆υe<<∆υa) 2. 发射线与吸收线的中
高压直流电（300 V） 阴 极电子 撞击惰性原子
电离 阴极
正离子
轰击
待测原子溅射
激发
待测元素特征共振
发射线
溅射：被正离子从阴极表面 轰击出原子的现象
3. 锐线光源 工作电流 几mA — 几十mA 阴极温度不高，Doppler变宽不明显 气压很低，Lorentz变宽可忽略
二、原子化器 作用：提供能量，使试样干燥、蒸发并原子化
5. 场致变宽：由于外界电场或带电粒子、离子形成的电场及磁 场的作用使谱线变宽
引起谱线变宽的主要原因：多普勒变宽（最主要）、 劳伦茨变宽
四、原子吸收的测量
（一）积分吸收
表达式
e2
Kvdv
mc N0 f
------（3-2）
m--电子质量 e--电子电荷 C--光速
f--振子强度，即能被入射辐射激发的每个原子的平均电子数
3 - 5）代入（
3 - 4）
I 0 I d exp( K 0l )
A lg I 0 lg I
0 I d
0.43 K 0l (3 - 6）
0 I d exp( K 0l )
将（ 3 - 3）代入（ 3 6）
A 0.43 2 ln 2 e 2 flaC D mc
§ 3.3 仪器原子化器
单色器
检测器
一、光源 （一）光源的作用和要求
1. 作用：发射被测元素 的共振辐射 2. 要求：a. 锐线光源
b. 辐射强度大 c. 稳定性高 d. 背景小 （二）空心阴极灯
1. 组成
2. 工作原理
收进行元素定量分析的方法。 （二）发展历史
1802年 发现原子吸收现象 1955年 Walsh A(瓦尔西, 澳大利亚）奠定了原子吸收
光谱法的基础 20世纪60年代中期 迅速发展 目前，AAS已经成为一种成熟的分析方法，得到广泛应用
§ 3.2 基本原理
一、原子吸收光谱的产生 二、基态原子数与激发态原子数的关系 三、原子吸收光谱的轮廓 四、原子吸收的测量
第三章 原子吸收光谱法
(Atomic Absorption Spectrometry, AAS)
§ 3.1 概述 § 3.2 基本原理 § 3.3 仪器 § 3.4 干扰及其消除方法 § 3.5 分析方法 § 3.6 灵敏度与检出限 § 3.7 原子荧光光谱法
§ 3.1 概述
一、定义及发展 （一）定义：基于被测元素基态原子在蒸气状态对其原子共振辐射吸
（二）当Ei 不变，T增加，Ni/N0 越大，处于激发态的原子数增 加且Ni/N0 随温度T增加而呈负指数增加，T <3000 K，Ni/N0 <1 0/00
N=Ni + N0≈ N0 三、原子吸收光谱的轮廓
（一）谱线轮廓：谱线占据着有限的、相当窄的频率或波长 范围，谱线具有一定的轮廓
（二）峰值吸收（K0） （三）中心频率（ν0 ） （四）谱线半宽度
3. 压力变宽：原子蒸气的压力变大时，原子间发生相互碰撞导致谱线变 宽 （1）劳伦茨（Lorentz）变宽：被测原子与其它粒子的碰撞10-3 nm
（2）赫鲁兹马克（Holtzmark)变宽：同种原子碰撞引起的变宽 （忽略）
4. 自吸变宽：空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所 吸收产生自吸使谱线变宽。
原子吸收线的半宽度：10-3nm，准确测量原子蒸气吸收的全部能量， 即谱线下所围面积（积分吸收），需要分辨率很高的色散元件，很 难做到。 （原子吸收现象自1802年发现到100多年后才得到应用的 原因）
（二）峰值吸收：1955年Walsh提出，在温度不太高的稳定火
焰条件下，峰值吸收系数与火焰中被测元素的原子浓度成正
gi,g0 激发态与基态能级 计的 权统 重，它表示能 简级 并的 度
kBoltzm常 an数,1.381023JK1
Ei 激发能
（一）当T不变时，Ei 越小（波长越长），Ni/N0 越大，即激发 波长长的原子处于激发态的数目多；但在AAS中，波长不超 过600nm，Ei 对Ni/N0 的影响有限
（∆ ν 10-3-10-2 nm)
谱线具有一定宽度的原因： 1. 自然宽度（10-5 nm）：没有任何外界影响下，谱线仍具有一定的宽度。
自然宽度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
2. 多普勒（Doppler）变宽（热变宽）（10-3 nm）：原子热运动引起的， 一个运动着的原子发出的光，如果运动方向离开观察者（接受器）， 则在观察者看来，其频率较静止原子所发的频率低，反之，高。（谱 线变宽最主要因素）
心频率一致（υ0e=υ0a）
K0不随υ改变
（四）实际测量
I I 0 exp( K 0l ) (3 4) I0, Iυ-- 分别为入射光与透射光的强度 K0-- 峰值吸收系数
l-- 原子蒸气吸收层厚度
当在原子吸收线中心频率附近一定频率范围∆υ测量，则：
I 0
0
I
d
(3 - 5), 将（
（一）火焰原子化器 1. 组成：喷雾器、雾化室、燃烧器 （1） 喷雾器作用：将试样溶液雾化，供给细小的雾滴 （2）雾化室作用： 使气溶胶的雾粒更小，更均匀并与燃气、助 燃气混合均匀后进入燃烧器 （3）燃烧器：产生火焰，使进入火焰的试样气溶胶蒸发和原子 化
2. 火焰的基本特性
（1）燃烧速度：供气速度过大会使火焰离开燃烧器，变得不稳定， 甚至吹灭火焰。供气速度过小，会引起回火。
一、原子吸收光谱的产生 基态的气态原子 吸收共振辐射
外层电子由基态跃迁
至激发态
原子吸收光谱
共振吸收线
共振线： 基态
共振发射线
激发态
二、基态原子数与激发态原子数的关系 基态原子
原子蒸气中 激发态原子
Boltzman分布定律
Ni gi exp( Ei )(31)
N0 g0
kT
Ni,No 激发态与基态的原子数
比。 表达式：
K
K 0 exp
2 (
0) D
ln 2 2
0 K
d
1 2
ln
2
K
0
D
将（ 3 - 2）代入上式
K0
2 D
ln 2
e2 mc
N
0 f
(3 3)
K0 ∝ N0 (N0=a C)
K0∝ C
（三）锐线光源 要求：1. 发射线半宽度远远小
于吸收线半宽度（∆υe<<∆υa) 2. 发射线与吸收线的中
高压直流电（300 V） 阴 极电子 撞击惰性原子
电离 阴极
正离子
轰击
待测原子溅射
激发
待测元素特征共振
发射线
溅射：被正离子从阴极表面 轰击出原子的现象
3. 锐线光源 工作电流 几mA — 几十mA 阴极温度不高，Doppler变宽不明显 气压很低，Lorentz变宽可忽略
二、原子化器 作用：提供能量，使试样干燥、蒸发并原子化
5. 场致变宽：由于外界电场或带电粒子、离子形成的电场及磁 场的作用使谱线变宽
引起谱线变宽的主要原因：多普勒变宽（最主要）、 劳伦茨变宽
四、原子吸收的测量
（一）积分吸收
表达式
e2
Kvdv
mc N0 f
------（3-2）
m--电子质量 e--电子电荷 C--光速
f--振子强度，即能被入射辐射激发的每个原子的平均电子数
3 - 5）代入（
3 - 4）
I 0 I d exp( K 0l )
A lg I 0 lg I
0 I d
0.43 K 0l (3 - 6）
0 I d exp( K 0l )
将（ 3 - 3）代入（ 3 6）
A 0.43 2 ln 2 e 2 flaC D mc