原子吸收光谱分析-中(1)

快，但温度较低2050 ℃ ，优点是背景发射较弱，透射 性能好，适合分析线在200nm以下元素（如As、Se） 的测定。
常见火焰类型及温度
火焰种类及对光的吸收
选择火焰时，还应考虑火焰本身对光的吸收。根据待测元 素的共振线，选择不同的火焰，可避开干扰： 例：As的共振线193.7nm 由图可见，采用空气-乙炔 火焰时，火焰产生吸收， 而选氢-空气火焰则较好；
3. 空心阴极灯的原理
正负电极间施加适当电压时，电子将从空心阴极内
壁流向阳极； 电子与充入的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电 荷离子，其在电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击； 使阴极表面的金属原子溅射出来，溅射出来的金属
原子再与电子、惰性气体原子及离子发生撞碰而被激发
，于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体
2. 空心阴极灯的构造
低压气体放电管（Ne、Ar）;一个阳极：钨棒（或钛、 锆做成）；一个空心圆柱形阴极：待测元素（纯金属或 合金制成）；一个带有石英窗（或玻璃窗）的玻璃管： 发射线波长在370.0nm以下的用石英窗口，370.0nm以上 的用光学玻璃窗口；管内充入低压惰性气体（压力为数 百帕）。
1. 作用 将待测元素的共振线与邻近线分开。 2. 组件 色散元件（棱镜、光栅），反射镜、狭缝等。
3. 单色器性能参数
（1）线色散率（D）两条谱线在成像焦面上分开的距离与波长 差的比值ΔX/Δλ（mm/nm）。实际工作中常用其倒数 Δλ/ΔX (D）
（2）分辨率
仪器分开相邻两条谱线的能力。用该两条谱线的
小结
原子吸收光谱仪的结构及主要部件 一、光源 二、原子化系统 三、光学系统 四、检测系统
待测物的雾滴随燃气和 助燃气进入燃烧器后在火 焰的不同区域大致经过脱
水干燥、熔融蒸发、原子
化、电离和化合等过程许 多行为还是可逆的。
火焰温度的选择：
（a）保证待测元素充分离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，产生激发态原子越多，电离度增加； （c）火焰温度取决于燃气与助燃气的种类以及流量，如：常 用空气-乙炔最高温度2600K能测35种元素。但在短波区对紫 外光的吸收较强，易使信噪比变坏。
灵敏度高（对砷、硒可达10-9g）；
基体干扰和化学干扰小；
（2）冷原子化法
主要应用于：各种试样中Hg元素的测量； 原理：将试样中的汞离子用SnCl2或盐酸羟胺 完全还原为金属汞后，用气流将汞蒸气带入具有 石英窗的气体测量管中进行吸光度测量。 特点：常温测量； 灵敏度、准确度较高（可达10-8g汞）
残渣受到突然的功率脉冲，从而原子化。
净化：用较高温度除去残留在管内的残渣。
石墨炉原子化器自动进样系统
（3）石墨炉原子化法的优缺点
优点： • 检出限很低，对许多元素的测定比火焰法低2~3个 数量级。该法的利用率达100%，并且不被稀释，能 够在很短的时间获得较高浓度的基态原子并能有较 长的停留时间（0.1~1s） • 试样用量少，每次测定仅需5~100 L。 • 能够在原子化器内处理很大的试样，便于通过控 制升温条件，提高测定的选择性和灵敏度。 • 能直接进行粘度很大的样液、悬浮液和固体样品 的分析。
主要缺点：雾化效率低。
气动同轴型雾化器
（2）燃烧器
•全消耗型燃烧器
是将试液直接喷入火焰
•预混和型燃烧器
是用雾化器将试液雾化，在雾化室（预混 和室）内将较大的雾滴除去，使试液的雾滴均 匀化，然后再喷入火焰。
自动进样器
预混合型燃烧器的构造
（3）火焰
火焰的作用是提供能量使试样雾滴在火焰中，经蒸 发，干燥，解离（还原）等过程产生大量基态原子。
分光后的光照射到光敏阴极K上，轰击出的光电子又射向光敏 阴极1，轰击出更多的光电子，依次倍增，在最后放出的光电子比 最初多到105-108倍以上，最大电流可达10μA，电流经负载电阻转 变为电压信号送入放大器。
2. 放大器：将光电倍增管输出的较弱信 号，经电子线路进一步放大。 3. 对数变换器：光强度与吸光度之间的 转换。 4. 显示、记录 新仪器配置：原子吸收 计算机工作站
三、光学系统
• 光学系统可分为：外光路系统和分光系统 （1）外光路系统（或照明系统）： 使光源发出的共振线能正确地通过被测试样原子蒸气，并投 影到单色器的狭缝上。 （2）分光系统（单色器）： 由色散元件（光栅或棱镜）、反射镜、入射和出射狭缝等组 成，其作用是将待测元素的共振线和其他谱线分开。
分光系统（单色器）
时间很短（约10-4s）。
（2）消耗试液一般为0.5-1mL。对于数量很少的试样（如血 液、活体组织等）的分析，受到限制。 （3）不能直接分析固体试样。
2.石墨炉原子化装置
（1）结构 外气路中Ar气体沿石墨管外壁流动，冷 却保护石墨管；内气路中Ar气体由管两端流 向管中心，从中心孔流出，用来保护原子不被 氧化，同时排除干燥和灰化过程中产生的蒸汽
一、光源 1.光源的作用 2.空心阴极灯的构造 3.空心阴极灯发光原理
4.影响因素
一、光源
1. 作用：提供待测元素的特征光谱。 为了获得较高的灵敏度和准确度。光源应满足如下要 求： （1）能发射锐线，否则测出的不是峰值吸收； （2）能发射待测元素的共振线，并具有足够的强度； （3）辐射光强度稳定性好且背景小 常用的有空心阴极灯，无极放电灯，蒸气放电灯。 空心阴极灯发光强度大，输出光谱稳定，结构简单， 操作方便，获得广泛的应用。
常见的几种火焰：
1.空气-C2H2火焰---燃烧稳定，重现性好，噪声低，燃
烧速度不是很大，温度足够高2300℃，对大多数元素
有足够的灵敏度，在紫外光区有较强吸收。 2.N2O-C2H2火焰---火焰温度高，可达3000 ℃，燃烧速
度不快，是目前应用广泛的一种高温火焰。可测定的
增加到70多种。
3. 空气-氢气火焰---氧化性火焰，燃烧速度较空气-乙炔
（4）火焰原子化系统的优缺点
优：火焰原子吸收法装置不太复杂，操作方便快速，测定精
度好，已经成为完善和定型的方法，广泛用于常规分析。
缺点：（1）灵敏度还不够高。a.雾化效率低，到达火焰的试
样仅为提升量（4～6mL/min）的10%，大部分试液排泄掉了。 b.火焰气氛的稀释作用和高速燃烧限制了灵敏度的提高。这些 作用不但使原子化效率低而且使基态原子在吸收区内停留的
原子吸收分光光度计
火焰原子化 原子化方式
非火焰原子化
单光束原子吸收分光光度计 双光束原子吸收分光光度计
按入射光束
原子吸收分光光度计，从分光器的构型可以 分为单光束与双光束型原子吸收分光光度计
• 单光束型
仪器结构简单，体积小，价格低，但不能消
除光源波动造成的影响（基线漂移）空心阴
极灯预热时间长 • 双光束型 由参比光束的作用来补偿光源的任何漂移， 空心阴极灯不需预热即可工作。
缺点：
由于干扰大，必须有扣除背景装置，设备
比火焰法复杂、昂贵；
测定的精密度较差（相对偏差约等于3%）； 分析所需的时间比火焰法要长。
4. 其他原子化方法
（1）低温原子化方法
主要是氢化物原子化方法，原子化温度700~900゜C ；
主要应用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素 原理：在酸性介质中，与强还原剂硼氢化钠反应生成气态氢化 物。例 AsCl3+4NaBH4 + HCl +8H2O = AsH3 +4NaCl +4HBO2+13H2 将待测试样在专门的氢化物生成器中产生氢化物，送入原子化 器中检测。 特点：原子化温度低 ；
原子吸收光谱仪ຫໍສະໝຸດ 原子吸收光谱仪的结构及主要部件 一、光源 二、原子化系统 三、光学系统 四、检测系统
原子光谱仪的结构
原子吸收光谱仪又称原子吸收分光光度计，由
光源（radiation source）、原子化器 (atomizer)、光学系统（monochromator）、 检测系统（detector）等四部分组成。
（2）原子化过程
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。
干燥：目的是蒸发除去溶剂，或样品中挥发
性较大的组分。
灰化：目的是在不损失被测元素的前提下，
将沸点较高的基体蒸发除去，或是对脂肪和油
等基体物质进行热解。
原子化：施加大功率于石墨炉上，使待测
二、原子化系统
1.作用
2.火焰原子化装置（雾化器，燃烧器，火焰）
3.非火焰原子化装置（石墨炉原子化装置） 4.其他原子化方法
二、原子化系统
1.作用：将试样中待测元素转变成原子蒸气。 实现原子化的方法：火焰原子化法和非火焰 原子化法。
火焰原子化法：简单，快速，对大多数元素 有较高的灵敏度和检测限的优点； 无火焰原子化：技术有了很大改进，它比火 焰原子化技术具有更高的原子化效率、灵敏 度和检测限，因而发展很快。
原子吸收分光光度计，从原子化器的构型不同又 分为火焰型和电热型两种：
2. 火焰原子化装置—雾化器和燃烧器。
燃烧器有全消耗型(试液直接喷入火焰)和预混合型(在
雾化室将试液雾化，然后导入火焰)，广泛使用后者。
（1）雾化器—它的作用是将试液雾化
对雾化器的要求：雾化效率高(一般为10%～12%)，喷雾 稳定，雾滴细而均匀。 工作原理：当助燃气以一定压力高速从喷嘴中喷出时， 毛细管尖端产生负压，将试液吸上来经喷雾器形成雾珠，较 大的雾珠在撞击球上撞成更小的雾珠，较小的雾珠在混合器 中与助燃气、燃气混合后进入燃烧器燃烧，大的雾珠冷凝后 沿废液管流出。
火焰类型
中性火焰：燃助比与化学计量比相近 温度高，干扰少，稳定，背景低，常用。 富燃性火焰：燃气量大于化学计量比
燃烧不完全，还原性火焰，测定较易形成难
熔氧化物的元素Mo、Cr、稀土等。