第1节 原子吸收光谱分析基本原理
原子吸收光谱法基本原理
原子吸收光谱法基本原理【任务分析】通过日常生活中的实例，使学生自然地将样品、光、分析联系在一起，理解产生原子吸收光谱的原理。
【任务实施】1、原子吸收分光光度计的基本原理（1）共振线和吸收线任何元素的原子都由原子核和围绕原子核运动的电子组成。
这些电子按其能量的高低分层分布，而具有不同能级，因此一个原子可具有多种能级状态。
在正常状态下，原子处于最低能态（这个能态最稳定）称为基态。
处于基态的原子称基态原子。
基态原子受到外界能量（如热能、光能等）激发时，其外层电子吸收了一定能量而跃迁到不同能态，因此原子可能有不同的激发态。
当电子吸收一定能量从基态跃迁到能量最低的激发态时所产生的吸收谱线，称为共振吸收线，简称共振线。
当电子从第一激发态跃回基态时，则发射出同样频率的光辐射，其对应的谱线称为共振发射线，也简称共振线。
由于不同元素的原子结构不同，其共振线也因此各有其特征。
由于原子的能态从基态到最低激发态的跃迁最容易发生，因此对大多数元素来说，共振线也是元素的最灵敏线。
原子吸收光谱分析法就是利用处于基态的待测原子蒸气对从光源发射的共振发射线的吸收来进行分析的，因此元素的共振线又称分析线。
（2）谱线轮廓与谱线变宽①谱线轮廓从理论上讲，原子吸收光谱应该是线状光谱。
但实际上任何原子发射或吸收的谱线都不是绝对单色的几何线，而是具有一定宽度的谱线。
若在各种频率ν下，测定吸收系数νK, K为纵坐标，ν为横坐标，可得如图5-9所示曲线，称为吸收曲线。
曲线极大值对应的以ν频率ν称为中心频率。
中心频率所对应的吸收系数称为峰值吸收系数。
在峰值吸收系数一半(νK/2)处，吸收曲线呈现的宽度称为吸收曲线半宽度，以频率差ν∆表示。
吸收曲线的∆的数量级约为10-3～10-2 nm（折合成波长）。
吸收曲线的形状就是谱线轮廓。
半宽度ν②谱线变宽原子吸收谱线变宽原因较为复杂，一般由两方面的因素决定。
一方面是由原子本身的性质决定了谱线自然宽度；另一方面是由于外界因素的影响引起的谱线变宽。
原子吸收光谱分析的特点
原子化过程： MeX 脱水 MeX 蒸发 MeX 分解 （溶液）（固体微粒） （气态分子） Me ＋X (基态原子)
火焰的组成： 空气-乙炔火焰：温度在2500K左右； N2O-乙炔火焰：温度可达到3000K左右； 空气-氢气火焰：最高温度2300K左右。
火焰的类型： 贪燃：燃气较少，（燃助比小于化学计量，约为1比6），燃烧完全，温度较高
原子吸收光谱分析的特点
1
2020/11/26
原子吸收光谱分析的特点： (1) 检出限低，10-10～10-14 g； (2) 准确度高，1%～5%； (3) 选择性高，一般情况下共存元素不干扰,无须分离； (4) 应用广，可测定70多个元素（各种样品中）； 局限性：难熔元素（如W)、非金属元素测定困难、不能同时进行多元素分析。
原子吸收光谱分析的基本过程： （1）用该元素的锐线光源发射出特征辐射；
（2）试样在原子化器中被蒸发、解离为气态基态原子；
（3）当元素的特征辐射通过该元素的气态基态原子区时，部分光被蒸气中基态原子吸收而减弱， 通过单色器和检测器测得特征谱线被减弱的程度，即吸光度，根据吸光度与被测元素的浓度 成线性关系，从而进行元素的定量分析。
第一节原子吸收光谱法基本原理
一、基态原子数与原子化程度关系 原子化温度下大多数化合物解离成原子状态，被测元素有基态原子和激发态原子。热力学平衡时：
Nj gj eE0k TEj gj ek TEgj e kh T
N0 g0
g0
g0
上式中gj和gO分别为激发态和基态的统计权重，激发态原子数Nj与基态原子数No之比较小，<0.1%。 可以用基态原子数代表待测元素的原子总数。公式右边除温度T外，都是常数。T 一定，比值一定。
电源：10~25V，500A。用于产生高温。 保护系统： 保护气（Ar）分成两路
原子吸收分光光度法
四、单色器
monochromators
五、检测器
detector
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单色器在火焰与 检测器之间 (3)原子化系统
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二、光源
1.作用
（动画）
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。
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二、定量分析方法
标准曲线法
（动画）
配制一系列不同浓度的标准试样，由低到高依次分析， 将获得的吸光度A数据对应于浓度作标准曲线，在相同条件下 测定试样的吸光度A数据，在标准曲线上查出对应的浓度值； 或由标准试样数据获得线性方程， 将测定试样的吸光度A数据带入计算。 注意在高浓度时，标准曲线易发生 弯曲，压力变宽影响所致；
孰先孰后呢？ （动画）
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二、原子吸收光谱仪的使用与调校—以Cu为例
1．初步固定的测量条件 波长：324.75nm，灯电流：2mA，狭缝宽度：0.4mm，空气流量： 50L/min，压力：0.2MPa，C2H2流量：1.6L/min，压力：0.08MPa， 燃烧头高度，高压 2. 波长的调节 微调，使信号值达最大 3．空心阴极灯 预热15min； 灯位置的调节：使信号值最大
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第四章 原子吸收光谱 分析法
atomic absorption spectrometry,AAS
一、分析条件选择 二、原子吸收光谱仪的 使用与调校 三、定量分析方法
第三节 分析条件的选择 与应用
choice of analytical condition and application
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原子吸收光谱分析基本原理
外界电场、带电粒子、离子形成的电场及磁 场的作用使谱线变宽的现象；影响较小；
一般的情况下，谱线的宽度可以认为主 要是由于多普勒效应与压力变宽两个因素引 起的。
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三.积分吸收和峰值吸收
1.积分吸收
钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2 nm。 而原子吸收线半宽度：10-3nm。如图：
实际工作中用空心阴极灯作为锐线光 源，这是原子吸收测量的必要条件。
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2.锐线光源
narrow-line source
所谓锐线光源就是能发射出谱线半宽度很 窄的发射线的光源。
锐线光源需要满足的条件：
（1）光源的发射线与吸收线的ν0一致 （2）发射线的Δν1/2 小于吸收线的 Δν1/2
原因：△λ=10-3 nm ，若λ取600nm，单色器分辨
率R =λ/△λ=6×105 ) 长期以来无法解决的难题！
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后来，A.Walsh提出以锐线光源代替连续光 源，即必须用一个与吸收线中心频率相同，半宽 度比吸收线更窄的发射线作为光源，只有这样， 才解决了原子吸收光谱法的测量难题。
定量分析：基于物质所产生的原子蒸气对特定谱
线的吸收强度来进行定量分析。
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二.谱线的轮廓与谱线变宽
实际上用共振线照射时，获得一峰形吸收(具有 一定宽度)。可以看成是由极为精细的许多频率相差 甚小的光波组成的，有谱线轮廓。
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1.表征吸收线轮廓(峰)的参数 链接
由：It = I0 e -Kvb ， 透射光强度 It 和吸 收系数及辐射频率 有关。 以Kv 对 作图
2 π ln 2 e2
K0 D mc N0 f
原子吸收光谱分析-1
1965年上海复旦大学陈树乔等组装成功了实 验室型原子吸收光谱仪器，用于教学实验。 1969年北京矿冶研究院、北京有色研究院与 北京科学仪器厂合作研制了WFD-Y1型单光束火 焰原子吸收分光光度计。 1970年WFD-Y1仪器全体设计装调人员转入 北京第二光学仪器厂(今北京瑞利仪器公司的前 身)，并于当年实现了我国第一台火焰原子吸收 分光光度计上市。 1971年地质部地矿局南京仪器室与地质部地 矿所8室合作生产了单光束火焰原子吸收分光光 度计。 2013-5-13 17 原子吸收光谱分析
2013-5-13 原子吸收光谱分析 6
2.原子吸收光谱分析在国外的发展
尽管早在两百多年前就已经发现了原子吸收 现象，但在之后的一百五十年间，这种发现仅仅 应用于天文观察领域内，在分析化学领域中一直 未能得到重视和应用，其根本原因是仪器制造上 的困难。但1939年伍德森(T. T. Woodson)还是利 用原子吸收现象测定了空气中汞的含量。 上个世纪初，原子结构和原子光谱理论的建 立，使得火焰原子发射光谱分析得到了迅速的发 展，制造了大量的原子发射光谱仪器，测定了大 量的样品中碱金属和碱土金属的含量。这些原子 发射光谱仪的出现尤其是原子光谱理论的建立， 促进了原子吸收理论的发展。
2013-5-13 原子吸收光谱分析 10
1959年，里沃夫(Б .В .Л ь в о в )提出 了电加热装置，将样品溶液在石墨坩埚内快速加 热汽化，再通入预先加热到高温的石墨管中，大 大延长了原子在测定区域内的停留时间，其灵敏 度大大提高，可达10-12~10-14g。为表彰里沃夫对 开创和发展石墨炉原子吸收光谱分析法方面所做 出的杰出贡献, 1997年在澳大利亚墨尔本召开的 第30届国际光谱学大会上授予他第二届CSI奖。 1968年，马斯曼(H. Massmann)对里沃夫提 出的电加热装置进行了重大改进，采用半封闭条 件下使样品溶液在石墨管内低电压大电流直接加 热，分阶段将石墨炉温度升至原子化温度，大大 简化了石墨炉。
原子吸收光谱分析
三、原子吸收线
（一）原子吸收线的产生 当通过基态原子的光辐射具有的能量 h 恰好等
于原子由基态 → 激发态所含有的能量ΔE时，基态 原子吸收光辐射产生原子吸收光谱（线）
ΔE=h=hc/ 不同种类的原子有不同的原子结构，由基态 → 激发态所需的能量差不同，吸收的光辐射的频率或 波长不同。 Na（基态）吸收波长为589.0 nm Mg（基态）吸收波长为285.2 nm
❖ 光谱项（spectral term）是描述这些量子能级 的形式。
❖ n2S+1LJ ❖ n：主量子数
表示核外电子分布的层数
❖ S：总自旋量子数 表示价电子自旋量子数的矢量和
❖ L：总角量子数 表示电子轨道形状
❖ J ：内量子数
表示价电子组合得到的L与S的矢量和
❖ 2S+1：光谱项的多重性（*****)
+
Kvdv
π e2 mc
N0
f
如果将公式左边求出，即谱线下所围面积测量出（积分吸
收）。即可得到单位体积原子蒸气中吸收辐射的基态原子数
N0。
这是一种绝对测量方法，现在的分光装置无法实现。 △=10-3nm，若取600nm，单色器分辨率R=/△=6×105 钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2nm。而原子吸 收线半宽度：10-3nm。如图：
4.火焰原子化装置
❖ 全消耗型原子化器，将试样 直接喷入火焰
原子吸收
第三节 原子吸收光谱分析定量方法
1. 校准曲线法 配制一组含有不同浓度被测元素的标准 溶液，在与试样测定完全相同的条件下， 按浓度由低到高的顺序测定吸光度值。绘 制吸光度对浓度的校准曲线。测定试样的 吸光度，在校准曲线上用内插法求出被测 元素的含量。
3. 灯电流 空心阴极灯的发射特性取决于工作电流。 灯电流过小，放电不稳定，光输出的强度小； 灯电流过大，发射谱线变宽，导致灵敏度下降， 灯寿命缩短。选择灯电流时，应在保持稳定和 有合适的光强输出的情况下，尽量选用较低的 工作电流。一般商品的空极阴极灯都标有允许 使用的最大电流与可使用的电流范围，通常选 用最大电流的1/2 ~ 2/3为工作电流。实际工作 中，最合适的电流应通过实验确定。空极阴极 灯使用前一般须预热10 ~ 30 min。
在火焰原子吸收光谱分析中，分析方法的灵 敏度、准确度、干扰情况和分析过程是否简 便快速等，除与所用仪器有关外，在很大程 度上取决于实验条件。因此最佳实验条件的 选择是个重要的问题。本实验在对钠元素测 定时，分别对灯电流、狭缝宽度、燃烧器高 度、燃气和助燃气流量比（助燃比）等因素 进行选择。
灵敏度测定条件的选择 石墨炉原子吸收法常用绝对量表示，特征质量的计 算公式为
第一节 原子吸收光谱法基本原理
• 原子吸收光谱的产生
原子的核外电子层具有各种不同的电子能 级。最外层的电子在一般情况下，处于最 低的能级状况，整个电子也处于最低能级 状态——基态。 机理：基态原子的最外层电子得到能量以后，就
会发生电子从低能态向高能态的跃迁。
• 原子吸收光谱的特征 共振线和吸收线
化学干扰 来源：被分析物与共存元素发生化学反应生成难 挥发的化合物所引起的干扰，主要影响原子化效 率，使待测元素的吸光度降低。 消除方法： 1. 加入释放剂 2. 加入保护剂（配合剂） 3. 加入缓冲剂或基体改进剂 4. 化学分离：溶剂萃取、离子交换、沉淀分离等
原子吸收光谱分析基本原理
原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）是一种常用于定量分析的分析方法。
其基本原理是利用原子或离子对特定波长的光进行选择性吸收，从而得到样品中特定元素的浓度信息。
以下是AAS 基本原理的详细解释。
1.原子吸收谱线：当样品中的原子或离子处于基态时，它们会吸收特定波长的光，产生具有特征波长和强度的吸收峰。
这些吸收峰是由原子或离子的电子从基态跃迁至激发态，然后再跃迁至基态时所产生的。
每种元素具有不同的、特定的吸收谱线，因此可以通过测量特定波长的光的强度来确定样品中特定元素的浓度。
2.选择性吸收：AAS是一种选择性吸收分析方法，它只测量特定波长光的吸收情况。
这是通过使用特定波长的光源和窄缝光栅来实现的。
光源产生特定波长的光束，经过光栅的分离和选择，只允许特定波长的光通过，最终到达检测器。
这样就确保只有与特定元素吸收谱线相对应的光被测量。
3.原子化和气体吸收池：在AAS中，样品首先必须被转化为气相的原子或离子。
这是通过将样品以高温原子化炉或火焰中的火花器实现的。
在原子化过程中，样品中的化合物、离子或者分子被转化为气体态的原子或离子。
然后，这些气体原子或离子会进入一个气体吸收池中，该池设有特定波长的光源。
4.吸收测量和浓度计算：进入气体吸收池的原子或离子会吸收特定波长的光。
吸收的光强度与样品中特定元素的浓度成正比，这是AAS用于定量分析的基础。
检测器记录吸收的光强度，通常使用光电倍增管或光电二极管。
校准曲线或标准加入法可以用于根据测得的吸收强度反推样品中特定元素的浓度。
总结起来，原子吸收光谱分析基于原子或离子对特定波长的光的选择性吸收，通过测量吸收光的强度来计算样品中特定元素的浓度。
该分析方法需要对样品进行原子化和选择性吸收实验装置中的气体吸收池中完成。
仪器分析第五章原子吸收光谱法
仪器分析第五章原⼦吸收光谱法第五章原⼦吸收光谱法Chapter FiveAtomic Absorption SpectrumFor Short：AAS第⼀节基本原理⼀、原⼦吸收光谱分析概述1、原⼦吸收光谱的起源18世纪初，⼈们便开始观察和研究原⼦吸收光谱-----太阳光谱中的暗线。
1955年，澳⼤利亚物理学家⽡尔西发表了著名论⽂“原⼦吸收光谱在化学分析中的应⽤”，奠定了原⼦吸收光谱分析法的理论基础。
1955年，原⼦吸收光谱作为⼀种分析⽅法开始应⽤。
并在60年代得到迅速发展和普及。
2、什么是原⼦吸收光谱？溶液中的⾦属离⼦化合物在⾼温下能够解离成原⼦蒸⽓，两种形态间存在定量关系。
当光源发射出的特征波长光辐射通过原⼦蒸⽓时，原⼦中的外层电⼦吸收能量，特征谱线的光强度减弱。
光强度的变化符合朗伯-⽐⽿定律，进⾏定量分析。
它是基于物质所产⽣的原⼦蒸⽓对特征谱线的吸收作⽤来进⾏定量分析的⼀种⽅法。
原⼦与分⼦⼀样,吸收特定能量后,产⽣基态→激发态跃迁；产⽣原⼦吸收光谱，即共振吸收。
原⼦由基态→第⼀激发态的跃迁,最易发⽣。
每种原⼦的核外电⼦能级分布不同，当产⽣由基态→第⼀激发态的跃迁时，吸收特定频率的辐射能量。
⼆、共振线：共振吸收线——电⼦从基态跃迁⾄第⼀激发态所产⽣的吸收谱线称为共振吸收线（简称共振线）。
共振发射线——电⼦从第⼀激发态再跃回基态时，则发射出同样频率的辐射，对应的谱线称为共振发射线（也简称共振线）。
原⼦的共振线的吸收共振线称为元素的特征谱线，因为：各种元素的原⼦结构和外层电⼦排布不同。
所以不同元素的原⼦从基态激发成第⼀激发态（或由第⼀激发态跃回基态）时，吸收（或发射）的能量不同，因此各种元素的共振线各有其特征性。
共振线⼜称为元素的灵敏线，因为：这种从基态到第⼀激发态的跃迁最容易发⽣，因此对⼤多数元素来说，共振线是指元素所有谱线中最灵敏的谱线。
在原⼦吸收光度法中，就是利⽤处于基态的待测原⼦蒸⽓对从光源发射的共振发射线的吸收来进⾏分析的。
原子吸收分光光度计原理及基础知识
二、仪器构造
• 分析器（单色器）
将待测元素的共振线与邻近谱线分开。（有析器（单色器）：单光束与双光束(疑问) 单光束：光源需要一个短暂的时间到达稳定 双光束：光源分为样品光束和基准光束，一
基准光束会绕过样品池，且双光束仪器的 读数为2者之间的比例，即光强度的波动不 会影响读数的波动。相互间可增加稳定性。 因此光源不需稳定时间便可测试。
一、基本原理
遵循朗伯－比尔定律：光度分析中定量分析的基本 原理
数学表达式：A＝kbc A ——吸光度； K ——比例常数； B ——基态原子层的厚度（光程）； C ——蒸汽中基态原子的浓度。 朗伯定律：物质对光的吸收与物质的厚度成正比。 比尔定律：物质对光的吸收与物质的浓度成正比。
一、基本原理
• 原子发射 • 原子吸收
三、应用领域
2.在元素分析方面的应用
原子吸收光谱法拼接其本身的特点，现已广泛应用于 工业、农业、生化制药、地质、冶金、食品检验和环保领 域。该法已成为金属元素分析的最有力手段之一。而且在 许多领域已作为标准分析方法，如化学工业中的水泥分析、 玻璃分析、石油分析、电镀液分析、食盐电解液中杂质分 析、煤灰分析以及聚合物中无机元素分析；农业中的植物 分析、肥料分析、内脏以及试样分析、药物分析；冶金众 多的钢铁分析、合金分析；地球化学中的水质分析、大气 污染分析、土壤分析、岩石矿物分析；食品中微量元素分 析等
一、基本原理
• 原子发射：样品在高能热环境中有助于产
生激发态的原子，一般采用火焰或者等离 子体（石墨炉）提供所需要的热环境。尽 管如此，激发状态是不稳定，原子将自动 返回到基态，并发出光能。元素的发射光 谱包含一系列发射波长，这些发射波长是 不连贯的，即发射谱线；随被激发原子数 量的增加，发射谱线就越强。
原子吸收光谱基本原理
原子吸收光谱基本原理
原子吸收光谱是一种用于研究原子结构和元素组成的分析方法。
其基本原理是利用原子在特定波长的光辐射下吸收能量，并将其转化为原子内部的激发态，进而观察和测量吸收光的强度变化。
以下是原子吸收光谱的基本原理：
1. 激发态和基态：原子具有不同能级的状态，其中最低能级称为基态，而高于基态的能级称为激发态。
当给原子提供足够能量时，电子会从基态跃迁到激发态。
2. 能级跃迁：原子的能级之间存在一定的能量差，而这些能级之间的跃迁需要特定的能量。
当原子吸收特定波长的光时，光子的能量与能级之间的能量差相匹配，电子便会从低能级跃迁到高能级。
3. 波长选择性：每个元素都有其特定的电子结构和能级布局，因此它们对不同波长的光吸收具有选择性。
这些特定的吸收波长称为吸收线或谱线，可以用来识别和定量分析元素。
4. 实验测量：在实验中，通常将待测样品中的原子蒸发成烟雾或气体，并通过传输窗口引入光束。
然后，使用单色仪或光谱仪将白光分散成不同波长的光，其中包括待测元素谱线的特定波长。
当这些光通过样品时，被吸收的光会产生吸收谱线，其强度与待测元素的浓度成正比。
5. 谱线分析：测量吸收谱线的强度可以用来定量分析样品中待测元素的含量。
通过比较待测样品与已知浓度标准溶液的吸收
强度，可以绘制标准曲线或校准曲线，从而确定待测样品中元素的浓度。
总之，原子吸收光谱利用原子吸收光子能量的特性，通过测量吸收谱线的强度变化来分析样品中元素的含量。
这项技术被广泛应用于环境监测、食品安全、矿产资源勘探等领域。
原子吸收光谱法基本原理
原子吸收光谱法模块1 原子吸收光谱法基本原理仪器结构：光源；检测系统；分光系统；原子化系统一、 原子吸收法定义原子吸收法是一种利用元素的基态原子对特征辐射线的吸收程度进行定量的分析方法。
测定对象：金属元素及少数非金属元素。
二、原子吸收光谱的产生当有光辐射通过自由原子蒸气，且入射光辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态（一般情况下都是第一激发态）所需要的能量频率时，原子就要从辐射场中吸收能量，产生吸收，电子由基态跃迁到激发态，同时伴随着原子吸收光谱的产生。
原子吸收光谱是原子由基态向激发态跃迁产生的原子线状光谱。
分光法：分子或离子的吸收为带状吸收。
原子法：基态原子为线状吸收。
三、原子吸收光谱几个重要概念共振吸收线:当电子吸收一定能量从基态跃迁到第一激发态时所产生的吸收谱线，称为共振吸收线，简称共振线。
共振发射线：当电子从第一激发态跃回基态时，则发射出同样频率的光辐射，其对应的谱线称为共振发射线，也简称共振线。
分析线：用于原子吸收分析的特征波长的辐射称为分析线，由于共振线的分析灵敏度高，光强大常作分析线使用。
（亦称为特征谱线）四、原子吸收线的形状（光谱的轮廊 ）原子对光的吸收是一系列不连续的线，即原子吸收光谱。
原子吸收光谱线并不是严格几何意义上的线，而是具有一定的宽度。
νI ν0I 频率为ν0的入射光和透过光的强度νK 原子蒸气对频率ν0的入射光的吸收系数 L 原子蒸气的宽度吸收线轮廓——描绘吸收率随频率或波长变化的曲线。
发射线轮廓——描绘发射辐射强度随频率或波长变化的曲线。
原子吸收光谱的轮廓以原子吸收谱线的中心频率和半宽度来表征。
中心频率：曲线极大值对应的频率υ0 峰值吸收系数:中心频率所对应的吸收系数吸收线的半宽度：指在中心频率处，最大吸收系数一半处，吸收光谱线轮廓上A 、B 两点之间的频率差。
吸收曲线的半宽度△υ的数量级约为0.001~0.01nm五、影响原子吸收谱线变宽的原因（1）自然变宽ΔνN不同谱线有不同的自然宽度,在多数情况下,自然宽度约相当于10-5nm 数量级。
原子吸收光谱的基本原理
原子吸收光谱的基本原理
原子吸收光谱是由单个原子吸收紫外光进行谱线分析计量测定所采用的一种光谱技术。
它的基本原理是原子吸收既定量的紫外光，在激发几何条件下，利用光谱仪测量紫外光，可判断物质中元素的含量。
吸收光谱分析定量的原理是物质会吸收一定波长的外界光，吸收程度与物质中原子含量成比例，将原子含量与原子峰位置或峰高度联系起来，从而实现定量分析。
原子的激发原理是基于电子前进理论的结果。
电子前进理论认为，电磁波通过空气或其它物质时，在特定波长处会激发原子的电子，使其从低能级的原子态升至高能级的离子态，且所用的电磁波的波长和原子每次跃迁所需的能量相一致，于是就出现了原子吸收谱线，即原子吸收光谱。
由原子激发衍生出来的原子吸收光谱可以用来定量和定性分析.在样品中，原子被激发为高能状态，之后电子崩溃跃迁以较低的能级，而这些外部紫外光可在具体波长处激发这些原子，当激发发生时，原子将失去其能级并吸收一定的能量。
因此，根据激发进步理论和原子结构理论，原子将排列一系列的激发电子态，每一级的激发态和原子中的电子能级有关，只有特定的电磁波可以激发电子，消耗的能量作为原子的半宽或原子的谱线能量。
原子吸收光谱分析也受到单色外界激发而引发的同源谱线干扰的影响。
在实际应用中，应尽量减少激发强度，提高谱线能量信号和测定精度，从而避免此类可能的干扰现象。
总之，原子吸收光谱是一种基于电子前进理论的光谱技术，可以通过原子吸收的紫外光进行谱线的分析计量测定，从而实现物质中元素定量的测定。
原子吸收光谱法基本原理
原子吸收光谱法基本原理原子吸收光谱法是研究物质中金属元素含量的一种重要的分析技术。
它主要基于原子对特定波长的吸收现象，利用分光光度计测量吸收光强度来定量分析。
原子吸收光谱法可以分为火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法和火焰石墨炉原子吸收光谱法。
其中，火焰原子吸收光谱法是应用最为广泛的一种。
在火焰原子吸收光谱法中，试样首先被喷入一个气体火焰中，火焰的温度可以将试样转化为气态原子。
接下来，在火焰中通过一个光源将某种波长的光线照射到样品原子上，这些原子将吸收光线并从其基态跃迁到激发态。
在这个过程中，原子吸收的光谱线强度与样品中该金属元素的浓度成正比。
为了测量试样内金属元素的浓度，需要将一个已知浓度的标准溶液的光谱与试样的光谱进行比较。
比较它们的光谱线强度，利用相同波长的光线，则可以求出试样的金属元素浓度。
除了测量金属元素的含量，原子吸收光谱法还可以用于确定金属元素的存在形式和化学状态。
例如，为了分析溶液中某一特定的金属离子，可以添加某些化学试剂，使样品中存在的其他金属离子被屏蔽或掉落至样品溶液中。
这样，被测金属元素的吸收信号就能够在测量条件下显现出来。
值得注意的是，在进行原子吸收光谱法时，需要注意控制测量条件。
例如，需要考虑到光源强度、测量波长、样品的基体效应、气体火焰的温度等因素。
同时，还需要避免干扰物质的影响，如氧化物和硫化物等。
总的来说，原子吸收光谱法可以对各种样品中的金属元素含量进行非常准确的测量。
它具有灵敏度高、选择性好、重现性好、定量范围广，使用和操作方便等优点，因此被广泛应用于化学、物理、医疗、冶金、地质学、生物学等领域。
(精品)原子吸收光谱基本原理与分析方法PPT
比例系数x’是介质层衰减能力的量度，称之为
吸收系数
一、基本原理
如果被辐照的介质不是单一的物质，而是一种 吸收物质的非吸收介质溶 液，那么吸收系数 与其浓度c 成正比：
x' k' c
一、基本原理
Beer对Lambert定律作了详细的验证，如今主 要使用的形式为：
二、相关概念
谱线宽度 由于在每一能级上的几率分布和海森堡测 不准原理，共振线的自然宽度为10-5nm数 量极。谱线的自然宽度受多种因素影响， 例如原子的无序热运动和原子间的各种碰 撞，因此，实际的谱线宽度要稍宽一些。
二、相关概念
第一种影响，即原子的无序热运动的印 象使谱线轮廓呈原子速度的Maxwell分布 形状，它可用高斯函数来表达，即通常 说的多普勒效应。
tr 0 e x Nl
吸收的测量
如果将辐射通量这一概念用到原子吸收测 量中，Lambert-Beer定律可表示为：式中 Φ0和Φtr分别是通过长度为l的吸收层前 后N为的自辐由射原通子量总。数X。v为整光理谱为原：子吸收系数，
A log 0 tr
2.203 x
A log I0 k c d I tr
上式表明，吸光度A（透过率倒数的对数）正 比于吸收物质的浓度c和吸收层的厚度d。
一、基本原理
2．原子光谱 1900年Planck建立了光的吸收和发射的量子理论。 根据这一理论，原子只能吸收某一确定波长（频率） 的辐射，即原子只能吸收和释放某一确定的能量ε。
N l
吸收的测量
A log 1 log 0
tr
式中吸光度A即为测量值，是透过率τ的倒 数的对数。
原子吸收光谱分析基本原理.完美版PPT
例：钠原子，一个外层电子， S =1/2；因此： M =2( S ) +1 = 2；双重线； 碱土金属：两个外层电子， 自旋方向相同时， S =1/2 + 1/2 =1， M = 3；三重线； 自旋方向相反时， S =1/2 － 1/2 =0， M = 1；单重线；
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（1）各种元素的原子结构和外层电子排布不同 基态第一激发态: 跃迁吸收能量不同——具有特征性。
（2）各种元素的基态第一激发态 最易发生，吸收最强，最灵敏线。特征谱线。
（3）利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行定量分析
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四、谱线的轮廓和谱线变宽
shape and broadening of absorption line
1.光谱项符号
原子外层有一个电子时，其能级可由四个量子数决定： 主量子数 n；角量子数 l；磁量子数 m；自旋量子数 s； 原子外层有多个电子时，其运动状态用总角量子数L；总自 旋量子数S；内量子数J 描述；
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主量子数n:它决定体系的主要能量，同电子离原子核之间 的距离有关，n值越大，离核越远，能量也就越高。
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2. 能级图
元素的光谱线系常用能级 图来表示。最上面的是光谱 项符号；最下面的横线表示 基态；上面的表示激发态； 可以产生的跃迁用线连接；
线系：由各种高能级跃迁 到同一低能级时发射的一系 列光谱线；
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三、原子吸收光谱的产生
formation of AAS
1.原子的能级跃迁与共振线 基态激发态,吸收一定频率的辐射能量。 产生共振吸收线（简称共振线） 吸收光谱
总角量子数： L=∑ l
外层价电子角量子数的矢量和，(2 L +1)个
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二.谱线的轮廓与谱线变宽
实际上用共振线照射时，获得一峰形吸收(具有一 定宽度)。可以看成是由极为精细的许多频率相差甚 小的光波组成的，有谱线轮廓。
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1.表征吸收线轮廓(峰)的参数 链接
由：It = I0 e -Kvb ， 透射光强度 It 和吸 收系数及辐射频率 有关。 以Kv 对 作图
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2.锐线光源
narrow-line source
所谓锐线光源就是能发射出谱线半宽度很 窄的发射线的光源。
锐线光源需要满足的条件： （1）光源的发射线与吸收线的ν0一致 （2）发射线的Δν1/2 小于吸收线的 Δν1/2
提供锐线光源的方法：空心阴极灯
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3.峰值吸收
采用锐线光源 进行测量，则 Δνe<Δνa ，由图可见 ，在辐射线宽度范 围 内 ， Kν 可 近 似 认 为不变，并近似等 于峰值时的吸收系 数K0
第八章 原子吸收分光光度法
atomic absorption spectrometry,AAS
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本章的主要内容
第1节 原子吸收光谱分析基本原理 第2节 原子吸收分光光度仪 第3节 操作条件选择与应用 第4节 干扰的类型与抑制 第5节 AAS的定量分析方法
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本章的基本要求
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A
1 lg e-K L
lg eK0L 0.434K0L
在原子吸收中，谱线变宽主要 受多普勒效应影响，则：
2 π ln 2 e2
K0 D mc N0 f
2 π ln 2 e2
A 0.434 D mc N0 fL kLN0
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四、定量基础
A = k N0 L
了解原子吸收产生的基本原理 了解原子谱线的轮廓和影响谱线变宽
的因素 掌握火焰和石墨炉原子化的原理和过
程，并比较其优缺点 掌握AAS法的实验条件及定量方法
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第一节 原子吸收光谱法基本原理
basic principle of AAS
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一、概述
原子吸收现象：原子 蒸气对其原子共振辐射吸 收的现象。
局限性
难熔元素、非金属元素测定困难、不能同时 多元素测定。
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1.原子吸收光谱法
原子吸收光谱法是以测量气态的基态原子外 层电子对其共振线的吸收为基础的分析方法。
共振线：电子从基态跃迁至第一激发态时，要
吸收一定频率的光，所产生的吸收谱线称为共振 吸收线。(它再跃迁回基态时，发出同样频率的光 （谱线），这种谱线称为共振发射线)
中心频率O(峰值频率) ：最大吸收系数对应的频率 中心波长：λ(nm)
半宽度：ΔO 10－3－10－2nm
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2.吸收峰变宽原因
(1)自然宽度（natural width） ΔVN
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。不同谱线有不同的自然宽度，多数 情况下约为10-5nm 数量级。
若用一般光源照射时， 吸收光的强度变化仅为 0.5 %。灵敏度极差。
理论上：
Kvdv
π e2 mc
N0
f
10:3mc
N0
f
如果将公式左边求出，即谱线下所围面积测
量出（积分吸收）。即可得到单位体积原子蒸气
中吸收辐射的基态原子数N0。
绝对测量方法，
链接
但无法实现
原因：△λ=10-3 nm ，若λ取600nm，单色器分辨率
多普勒效应：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。
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根据光波红/蓝移的程度，可以计算出波源循着 观测方向运动的速度。恒星光谱线的位移显示恒星 循着观测方向运动的速度。除非波源的速度非常接 近光速，否则多普勒位移的程度一般都很小。所有 波动现象 (包括光波) 都存在多普勒效应。
(3)压力变宽pressure broadening （劳伦兹变宽或共振变宽，赫鲁兹马克变宽）ΔVL
又称碰撞变宽，由于吸光原子与蒸气中原子或 分子相互作用而引起的能级稍微变化，使发射或吸 收光量子频率改变而导致的谱线变宽。压力变宽通 常随压力增大而增大。
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(4)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。灯电流越大，自吸现象 越严重。
3.热变宽(多普乐效应)和压力变宽 4.定量分析基础：A = lg(I0/I) = K' c
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(2)热变宽（多普勒变宽Doppler broadening）ΔVD
由于原子在空间做无规则热运动所致。由于热运动 导致多普勒效应。一般可达10-3nm，是谱线变宽的主 要因素。
VD 7.162107 V0
T M
链接
M 为质点的原子量，T 为温度（K）， V0 为谱线中心频率。
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多普勒效应（Doppler effect）是为纪念奥地利物理学 家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒（Christian Johann Doppler）而命名的。多普勒认为，物体辐射的波长因 为光源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源 前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高 (蓝移 (blue shift))。在运动的波源后面，产生相反的效应。波 长变得较长，频率变得较低 (红移 (red shift))。波源的速 度越高，所产生的效应越大。
(5)场致变宽
外界电场、带电粒子、离子形成的电场及磁 场的作用使谱线变宽的现象；影响较小；
一般的情况下，谱线的宽度可以认为主 要是由于多普勒效应与压力变宽两个因素引 起的。
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三.积分吸收和峰值吸收
1.积分吸收
钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2 nm。 而原子吸收线半宽度：10-3nm。如图：
N0 ∝N∝c N0 基态原子数，N总原子数，c 待测元素浓度
所以： A = lg(I0/I) = K' c
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Summary of The key points
1.原子吸收光谱法是以测量气态的基态原子 外层电子对其共振线的吸收为基础的分 析方法。
2.锐线光源就是能发射出谱线半宽度很窄的 发射线的光源。
R =λ/△λ=6×105 ) 长期以来无法解决的难题！
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后来，A.Walsh提出以锐线光源代替连续光源 ，即必须用一个与吸收线中心频率相同，半宽度 比吸收线更窄的发射线作为光源，只有这样，才 解决了原子吸收光谱法的测量难题。
实际工作中用空心阴极灯作为锐线光 源，这是原子吸收测量的必要条件。
1802年发现； 澳大利亚物理学家 Walsh A（瓦尔西）著名 论文《原子吸收光谱法在 分析化学中的应用》奠定 了原子吸收光谱法的基础 ，之后迅速发展。
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特点
(1) 检出限低，10-10～10-14 g； (2) 准确度高，1%～5%； (3) 选择性高，一般情况下共存元素不干扰； (4) 应用广，可测70多个元素；
对于大多数元素，共振线就是灵敏线。
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2.原子吸收光谱法的用途
定性分析：每种原子只能激发到它特定的激发态，
所以每种原子所能吸收的光量子的能量是特定的， 即被吸收的光谱的波长特定。基于物质特定吸收 的光谱的波长来进行定性分析。
定量分析：基于物质所产生的原子蒸气对特定谱
线的吸收强度来进行定量分析。