原子吸收光谱法基础知识

原子吸收光谱法
根据蒸气相中被测元素的基态原子对其原子共振辐射的吸收强度来测定试样中被测元素的含量
原子吸收光谱法的优点与不足
<1> 检出限低，灵敏度高。

火焰原子吸收法的检出限可达到ppb级，石墨炉原子吸收法
的检出限可达到10-10-10-14g。

<2> 分析精度好。

火焰原子吸收法测定中等和高含量元素的相对标准差可<1%，其准
确度已接近于经典化学方法。

石墨炉原子吸收法的分析精度一般约为3-5%。

<3> 分析速度快。

原子吸收光谱仪在35分钟内，能连续测定50个试样中的6种元素。

<4> 应用范围广。

可测定的元素达70多个，不仅可以测定金属元素,也可以用间接
原子吸收法测定非金属元素和有机化合物。

<5> 仪器比较简单，操作方便。

<6> 原子吸收光谱法的不足之处是多元素同时测定尚有困难,有相当一些元素的测
定灵敏度还不能令人满意。

原子吸收光谱仪由光源、原子化器、分光器、检测系统等几部分组成。

光源的功能是发射被测元素的特征共振辐射。

对光源的基本要求是：
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、背景低，低于特征共振辐射强度的1%；
3、稳定性好，30分钟之内漂移不超过1%；噪声小于0.1%；
4、使用寿命长于5安培小时。

空心阴极放电灯是能满足上述各项要求的理想的锐线光源，应用最广。

由于原子吸收分析中每测一种元素需换一个灯，很不方便，现亦制成多元素空心阴极灯，但发射强度低于单元素灯，且如果金属组合不当，易产生光谱干扰，因此，使用尚不普遍。

原子化器的功能是提供能量，使试样干燥，蒸发和原子化。

在原子吸收光谱分析中，试样中被测元素的原子化是整个分析过程的关键环节。

实现原子化的方法，最常用的有两种：火焰原子化法：是原子光谱分析中最早使用的原子化方法，至今仍在广泛地被
应用；
非火焰原子化法，其中应用最广的是石墨炉电热原子化法。

火焰原子化器
火焰原子化法中，常用的预混合型原子化器，其结构如图3.7所示。

这种原子化器由雾化器、混合室和燃烧器组成。

雾化器是关键部件，其作用是将试液雾化，使之形成直径为微米级的气溶胶。

混合室的作用是使较大的气溶胶在室内凝聚为大的溶珠沿室壁流入泄液管排走，使进入火焰的气溶胶在混合
室内充分混合均匀以减少它们进入火焰时对火焰的扰动，并让气溶胶在室内部分蒸发脱溶。

燃烧器最常用的是单缝燃烧器，其作用是产生火焰，使进入火焰的气溶胶蒸发和原子化。

因此，原子吸收分析的火焰应有足够高的温度，能有效地蒸发和分解试样，并使被测元素原子化。

此外，火焰应该稳定、背景发射和噪声低、燃烧安全。

原子吸收测定中最常用的火焰是乙炔-空气火焰，此外，应用较多的是氢-空气火焰和乙炔-氧化亚氮高温火焰。

乙炔-空气火焰燃烧稳定，重现性好，噪声低，燃烧速度不是很大，温度足够高（约23000C），对大多数元素有足够的灵敏度。

氢-空气火焰是氧化性火焰，燃烧速度较乙炔-空气火焰高，但温度较低（约20500C），优点是背景发射较弱，透射性能好。

乙炔-氧化亚氮火焰的特点是火焰温度高（约29550C），而燃烧速度并不快，是目前应用较广泛的一种高温火焰，用它可测定70多种元素。

分光器由入射和出射狭缝、反射镜和色散元件组成，其作用是将所需要的共振吸收线分离出来。

分光器的关键部件是色散元件，现在商品仪器都是使用光栅。

原子吸收光谱仪对分光器的分辨率要求不高，曾以能分辨开镍三线Ni230.003、Ni231.603、Ni231.096nm为标准，后采用Mn279.5和279.8nm代替Ni三线来检定分辨率。

光栅放置在原子化器之后，以阻止来自原子化器内的所有不需要的辐射进入检测器
3.5.2 分析方法
3.5.2.1 标准曲线法
这是最常用的基本分析方法。

配制一组合适的标准样品，在最佳测定条件下，由低浓度到高浓度依次测定它们的吸光度A，以吸光度A对浓度C作图。

在相同的测定条件下，测定未知样品的吸光度，从A-C标准曲线上用内插法求出未知样品中被测元素的浓度。

3.5.2.2 标准加入法
当无法配制组成匹配的标准样品时，使用标准加入法是合适的。

分取几份等量的被测试样，其中一份不加入被测元素，其余各份试样中分别加入不同已知量C1、C2、C3……Cn的被测元素，然后，在标准测定条件下分别测定它们的吸光度A，绘制吸光度A对被测元素加入量CI的曲线（参见图3.14）。

如果被测试样中不含被测元素，在正确校正背景之后，曲线应通过原点；如果曲线不通过原点，说明含有被测元素，截距所相应的吸光度就是被测元素所引起的效应。

外延曲线与横坐标轴相交，交点至原点的距离所相应的浓度Cx，即为所求的被测元素的含量。

应用标准加入法，一定要彻底校正背景。

原子吸收分光光度计
☐依据原子蒸气对特定谱线的吸收进行定量分析。

☐测定对象：金属元素。

原子吸收光谱法特点
☐灵敏度高，检出限低。

☐准确度高。

☐选择性好。

☐操作简便，分析速度快。

☐应用广泛。

☐分析不同元素，必须使用不同元素灯。

☐有些元素，如钍、铪、银、钽等的灵敏度比较低。

对于复杂样品需要进行化学预处理
光源（发射特征谱线）→原子化器（试样转化为原子蒸气）→分光系统（分离特征谱线）→检测系统（信号转换、放大、显示）
光源
❑作用：产生原子吸收所需要的特征辐射。

❑要求：光强大；稳定；背景小；寿命长；价格便宜。

❑种类：空心阴极灯、无极放电灯、蒸气放电灯、激光光源灯。

空心阴极灯
原子化系统
☐作用：将试样中待测元素变成气态的基态原子。

☐种类：火焰原子化器；
无火焰原子化器。

火焰原子化器
无火焰（电热）原子化器
分光系统
☐作用：将待测元素的吸收线与邻近线分开。

☐组成：入射狭缝，出射狭缝和色散元件（棱镜或光栅）。

检测系统
❑作用：将吸收信号转变为电信号读出。

❑组成：检测系统由光电元件，放大器和显示装置等。

❑主要部件：光电倍增管。

原子吸收分光光度计类型
☐单道单光束原子吸收分光光度计
单道双光束原子吸收分光光度计
空心阴极灯作为光源发射的特征谱线通过被测物质的原子蒸气时，原子中的外层电子将选择性地吸收该元素所发射的特征波长的谱线。

这时透过原子蒸气的入射光将减弱，其减弱的程度与蒸气中该元素的浓度成正比，吸光度符合吸收定律： A =lg I 0/I
原子吸收光谱仪的组成：由光源、原子化器、单色器和检测器组成。

空心阴极灯具有发射谱线窄、强度大、稳定等光谱特性，是原子吸收常用的光源。

原子化器是将试样中的待测元素转变成基态原子蒸气。

常用原子化器分为火焰和无火焰两类，无火焰原子化装转置使用最多的是石墨炉，试样在石墨炉管中加热。

使其原子化。

单色器一般使用光栅分光元件，单色器的操作参数主要是光谱通带(指单色器出射光束波长的范围)。

检测系统包括检测器、放大器和读数装置。

检测器常用光电倍增管。

灵敏度和检出限
原子吸收分析的灵敏度指产生1%吸收(或吸光度为0.0044)时水溶液中某元素的浓度，其表达式为
式中：A 为试液的吸光度；c 为试液的浓度(μg /ml)。

在非火焰法(石墨炉)中，常用绝对灵敏度表示。

即在一定的实验条件下，某元素能产生1%吸收时和重量，以g·(1%)-1表示。

其表达式为：
式中V 为试液的体积(ml)。

原子吸收中检测限表达式为
精密度用相对标准偏差表示：。