原子吸收光谱仪基本原理
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。
原子吸收光谱法的基本原理
第一节 基本原理
∫K d = e2N0ƒ/mc
2，峰值吸收
第一节 基本原理
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在一般原子吸收测量条件下，原子吸收轮廓取决于 Doppler （热变宽）宽度，通过运算可得峰值吸收系数： K0 = 2/△D(ln2/)1/2 e2N0ƒ/mc 可以看出，峰值吸收系数与原子浓度成正比，只要能测出K0 就可得出N0。 3，锐线光源 锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源，如空心阴极灯。在使用锐线光源时，光源发射线半宽度很小，并且发射线与吸收线的中心频率一致。这时发射线的轮廓可看作一个很窄的矩形，即峰值吸收系数
Ni / N0 = gi / g0 exp(- Ei / kT) Ni与N0 分别为激发态与基态的原子数； gi / g0为激发态与基态的统计权重，它表示能级的简并度；T为热力学温度； k为Boltzman常数； Ei为激发能。 从上式可知，温度越高， Ni / N0值越大，即激发态原子数随温度升高而增加，而且按指数关系变化；在相同的温度条件下，激发能越小，吸收线波长越长，Ni /N0值越大。尽管如此变化，但是在原子吸收光谱中，原子化温度一般小于3000K，大多数元素的最强共振线都低于 600 nm， Ni / N0值绝大部分在10-3以下，激发态和基态原
第一节 基本原理
第一节 基本原理
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第一节 基本原理
由图可知，在频率 0处透过光强度最小，即吸收最大。若将吸收系数对频率作图，所得曲线为吸收线轮廓。原子吸收线轮廓以原子吸收谱线的中心频率（或中心波长）和半宽度 表征。中心频率由原子能级决定。半宽度是中心频率位置，吸收系数极大值一半处，谱线轮廓上两点之间频率或波长的距离。 谱线具有一定的宽度，主要有两方面的因素：一类是由原子性质所决定的，例如，自然宽度；另一类是外界影响所引起的，例如，热变宽、碰撞变宽等。 1，自然宽度
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。
原子吸收光谱仪的原理及维护
原子吸收光谱仪的原理及维护一、原子吸收光谱仪的原理1.光源产生射线：原子吸收光谱仪通常使用中空阳极灯或电极蒸发器作为光源，通过电流加热或高压放电的方式，产生特定元素的蒸汽或离子。
2.预处理：蒸汽或离子经过一个或多个预处理装置，如气体洗净装置和雾化室，将气体处理为均匀、稳定的蒸汽射流。
3.光谱系统：蒸汽射流通过样品室，在特定波长范围内接受一束入射光。
入射光通过光栅或光学棱镜分散成不同波长的光谱线，然后进入光电倍增管或半导体探测器。
4.检测系统：光电倍增管或半导体探测器测量各个波长下所吸收的光强，得到吸收光谱图。
根据吸收率与样品中元素含量之间的关系，可以通过对比标准样品的吸收光谱，计算出待测样品中元素的含量。
二、原子吸收光谱仪的维护为了保证原子吸收光谱仪的准确性和稳定性，需要进行日常的维护工作。
以下是一些常见的维护事项：1.校准和标定：定期对原子吸收光谱仪进行校准和标定，以确保其测量结果的准确性。
校准可以使用标准溶液或标准样品进行，标定则需要参考合适的标准方法和程序。
2.清洁和保养：定期清洁光源、雾化室、光谱系统和检测系统的各个部件，以防止污染或堵塞。
特别注意清洁光源光芯和镜头，以确保入射光的质量和强度。
3.维护温度和环境：保持仪器工作温度的稳定性，避免温度波动对测量结果的影响。
同时，确保仪器处于干燥、无尘、无振动的环境中，避免外界环境对仪器的影响。
4.仪器的使用和操作：严格按照操作手册和使用说明进行仪器的启动、操作和关闭。
避免不正确的操作和误操作对仪器造成损坏。
5.部件更换和维修：如果发现仪器有故障或部件损坏，及时通知售后服务人员进行检修和更换。
避免非专业人员对仪器进行修理，以免造成更严重的损坏。
总结：原子吸收光谱仪是一种重要的分析仪器，广泛应用于实验室的化学、环境和农业等领域。
熟悉并且遵守原子吸收光谱仪的使用和维护原则，能够确保仪器的准确性和可靠性，提高工作效率和实验结果的可靠性。
原子吸收光谱工作原理
原子吸收光谱工作原理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。
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。
横向加热石墨炉解决了温度分布不均匀的问题。
石墨炉原子化的出现非常之重要，对于火焰原子化有着较为明显的优越性，与火焰原子化技术对比，灵敏度提高到3到4个数量线，达到了10-12至10-14g的灵敏度，但是石墨炉原子吸收光谱法还是存在一定的局限性:重现性还没有火焰法高，当待测样品比较复杂时，产生的结果会有很大的误差。
3、火焰原子吸收光谱法目前，火焰原子吸收光谱法还是应用最为广泛的方法。
因为其对大多数的元素都适用，而且具有速度快，成本低，操作简单，结果误差不大的优势。
原子吸收光谱仪原理及注意事项
原子吸收光谱仪原理、结构、作用及注意事项1.原子吸收光谱的理论基础原子吸收光谱分析（又称原子吸收分光光度分析）是基于从光源辐射出待测元素的特征光波，通过样品的蒸汽时，被蒸汽中待测元素的基态原子所吸收，由辐射光波强度减弱的程度，可以求出样品中待测元素的含量。
1 原子吸收光谱的理论基础1.1 原子吸收光谱的产生在原子中，电子按一定的轨道绕原子核旋转，各个电子的运动状态是由4个量子数来描述。
不同量子数的电子，具有不同的能量，原子的能量为其所含电子能量的总和。
原子处于完全游离状态时，具有最低的能量，称为基态（E0）。
在热能、电能或光能的作用下，基态原子吸收了能量，最外层的电子产生跃迁，从低能态跃迁到较高能态，它就成为激发态原子。
激发态原子（Eq）很不稳定，当它回到基态时，这些能量以热或光的形式辐射出来，成为发射光谱。
其辐射能量大小，用下列公式示示：由于不同元素的原子结构不同，所以一种元素的原子只能发射由其E0与Eq决定的特定频率的光。
这样，每一种元素都有其特征的光谱线。
即使同一种元素的原子，它们的Eq也可以不同，也能产生不同的谱线。
原子吸收光谱是原子发射光谱的逆过程。
基态原子只能吸收频率为ν＝（Eq-E0）/h的光，跃迁到高能态Eq。
因此，原子吸收光谱的谱线也取决于元素的原子结构，每一种元素都有其特征的吸收光谱线。
原子的电子从基态激发到最接近于基态的激发态，称为共振激发。
当电子从共振激发态跃迁回基态时，称为共振跃迁。
这种跃迁所发射的谱线称为共振发射线，与此过程相反的谱线称为共振吸收线。
元素的共振吸收线一般有好多条，其测定灵敏度也不同。
在测定时，一般选用灵敏线，但当被测元素含量较高时，也可采用次灵敏线。
1．2 吸收强度与分析物质浓度的关系原子蒸气对不同频率的光具有不同的吸收率，因此，原子蒸气对光的吸收是频率的函数。
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原子吸收技术能分析的元素
原子吸收技术的应用
原子吸收光谱仪基本课程
基本原理
光谱早期发现
太阳光
棱镜
?
?
? ? ? ? 1600年牛顿发现太阳光经过棱镜后分成了彩
色光带，他称其为光谱。
Fraunhofer 线
? ?1802年 Wollaston利用狭缝和‘棱镜，第一次发现太阳光谱中 的暗线，这是原子吸收光谱的最初观测。
? ? 1814年Fraunhofer在棱镜后放置了一个望远镜来观察太阳光谱， 对那些暗线作了粗略的测量，并列成谱图，暗线条数超过700条， 后来这些线称为 Fraunhofer线。
浓度
? 原子吸收的基本原理可用以下几点来说
明：
１、所有原子均可对光产生吸收；
２、被吸收光线的波长只与特定元素相关。如 样品中含镍、铅、铜等元素，如将该样品 置于 镍的特征波长中，那么只有镍原子才会对该特 征光线产生吸收 .
３、光程中该原子的数量越多，对其特征波长 的吸收就越大，与该原子的浓度成正比。
原子能量的吸收和发射
基态
外层 电子
吸收能量
h h 放出能量
激发态
原子吸收过程
阳光
太阳外层大气压
能量跃迁 E3 E2 E1
?3 ?2 ?1
?4
? 基态原子吸收共振线
Eo
?1
?2 ?3 ?4
吸收能量图
激发
E ? 离子化
量 能
a b cd
}E3
E2
激发态
E1
c
b
a Eo 基态
△E=Eq-Eo=h·v=h·c/λ
定量依据
比耳－朗伯定律（ Beer-Lambert ）
A = 吸光度
Io = 初始光强 It = 透过光的强度
a = 吸收系数 b = 样品在光路中的强度 c = 浓度
朗伯－比耳定律的适用条件
理论曲线
A = abc
吸 收 值
(ABS)
实际 A ? abc
火焰原子化分析曲线线性 较窄。
光的吸收定律（朗伯－比 耳定律）适用条件：１） 谱线纯；２）浓度稀。
式中：
Eq ：激发态原子的能量； Eo ：基态原子的能量； h ：普朗克常数 V ：发射光的频率 C ：光速
λ ：发射光的波长
原子谱线轮廓
Pb 的能级跃迁图
电子能量跃迁
E4 E3 E2 E1
Eo 202.2 217.0 261.4 283.3
波长 / nm
定性依据
? 由于各元素的原子结构和外层电子的排布 不同，元素从基态跃迁至第一激发态或更 高能级态时吸收的能量不同，因而各元素 的共振吸收线具有不同的特征。
? ?这些线是由于太阳外层的大气吸收了太阳发射的光线所致
Kirchhoff 和 Bunsen的实验
灯源
透镜
透镜
将盐放在金属丝上 并放入火焰中
燃烧器
白色卡片
棱镜
暗线
吸收和发射
FraunhoferK
发射线
190 nm
? 元素定性分析
900 nm
基态原子
Orbitals 中子 质子 电子