原子吸收(1)
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⒊读数装置:光电倍增管输出的信号经过放大,检 波后就可以分别采用表头、检流计、数字显示或记录仪进 行读数。电子计算机的应用,使原子吸收分光光度法的自 动化程度大大提高。
五、原子吸收分光光度计的类型
单光束分光光度计 按光束数分类
双光束分光光度计
按调制电源 方式分类
直流调制分光光度计 交流调制分光光度计
强的火焰有利于这些元素的原子化。显然,既提高火焰温 度又利用火焰气氛,对于消除待测元素与共存元素之间因 形成难熔、难挥发、难解离的化合物所产生的干扰更加有 利。
⑶加入释放剂
待测元素和干扰元素在火焰中生成稳定的化合物时, 加入另一种物质使之与干扰元素生成更稳定、更难挥发的 化合物,从而使待测元素从干扰元素的化合物中释放出来 。加入的这种物质叫释放剂。
大多数元素皆适用
金属和不易氧化的 元素
三、分光系统
分光系统是由光栅、凹面镜和狭缝组成,单色器 的作用是将待测元素的共振线和临近的谱线分开。单色 器的性能主要由色散率和集光本领来决定。色散率是指 色散元件将波长相差很小的两条谱线分开所成的角度 (角色散率)或两条谱线投射到焦面上的距离(线色散 率)的大小。原子吸收光谱法测定中既要将谱线分开, 又要有一定的出射光强度才便于测定,也就是单色器既 要有一定的分辨率,同时又要有一定的集光本领。若光 源强度一定,就需要选用适当的光栅色散率与狭缝配合, 构成适合测定的光谱通带来满足上述要求。
按波道数分类
单道分光光度计 双道分光光度计 多道分光光度计
(一) 单道单光束原子吸收分光光度计
优点:结构简单,光能集中,辐射损失少,灵敏 度较高,能满足一般分析要求。 缺点:不能消除光源波动引起的基线漂移。
(二)单道双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光学系统
光源发射出的元素共振线光束被旋转切光器 分解成强度相等的两束光,两光束交替进入单色 器和检测器,检测器输出的信号是两光束的强度 比或吸光度之差。单道双光束型原子吸收分光光 度计可以消除光源和检测器不稳定引起的基线漂 移,但它仍不能消除原子化不稳定和背景产生的 影响。
⒉能辐射锐线,即发射线的半宽度比吸收线的半宽度窄 得多。
⒊辐射的光强必须稳定且背景小。 放电机理 在电场作用下,空心阴极内开始辉光放电;空心阴
极发射出的电子高速奔向阳极,并与灯内填充的惰性气体 原子发生碰撞,使其电离,产生的正离子又在电场的作用 下加速向阴极撞击,使空心阴极内衬的金属物质发生阴极 溅射。这些被溅射出来的原子蒸气与其它粒子(电子、离 子、原子)相互碰撞而被激发,于是阴极发射出元素特征 光谱。
二、原子化器
原子化器的作用是待测元素转化为吸收特征辐射线的基 态原子。其性能直接影响测定的灵敏度和重现性。对其要 求如下:
⒈灵敏度要高。使试样原子化的效率尽可能高,并 且在测定区内有适当长的停留时间。
⒉准确度要好且记忆效应要小,背景发射等的影响 要尽可能小。
⒊稳定性高,数据重现性好,噪声要低。
原子化器通常分为两大类型,一是火焰原子化器, 一是非火焰原子化器。下面介绍火焰原子化器。
2.吸收线的变宽 (1)自然宽度
在无外界条件影响时,谱线的固有宽度称为自 然宽度,以ΔνN或ΔλN表示。激发态原子的平均寿命 越短,能级宽度越宽,谱线的自然宽度越大。一般 共振线的自然宽度ΔλN为10-6-10-5 nm。
(2)多普勒 ( Doppler ) 变宽 多普勒变宽是由原子在空间作相对热运动引起
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,在火焰中待分析元素氧化成难 熔化合物是其中一个原因。化学干扰比较复杂,须针对特 定的样品和实验条件进行具体分析。
消除化学干扰的方法主要有以下几种: ⑴利用高温火焰 火焰温度直接影响着样品的熔融、蒸发和解离过程。许 多在低温火焰中出现的干扰,在高温火焰中可以部分或完 全的消除。 ⑵利用火焰气氛 对于易形成难熔、难挥发氧化物的元素,使用还原性
激发态的能量较高,很不稳定,其寿命约为10-7~10-8s, 即在一瞬间,电子又会自发地从高能级跃迁回到低能级, 同时向各个方向辐射出一定能量的光子。这一过程就是 原子发射过程。
基态原子被激发所吸收的能量,等于相应激发态原子 跃迁回到基态所发射出的能量,此能量等于原子的两能 级能量差:
3
2
激发态
1
⑷加入保护剂 加入一种试剂同被测元素生成稳定但易挥发的化合物 ,可保护待测元素不受干扰,这种试剂叫保护剂。 例如加入EDTA络合钙后,磷酸根就不再与钙形成磷 酸钙而干扰测定。同理,8-羟基喹啉、水杨酸及乙酰丙 酮均可抑制铝对锌、钙等元素的干扰。
⑸加入缓冲剂 向试样和标准溶液中加入过量的干扰元素,使干扰
温度/K
2200 2300 2600 3200
乙炔-空气火焰的种类 火焰的氧化还原性取决与燃气和助燃气的比例。
火焰的种类
富燃火焰 化学计量火
焰 贫燃火焰
燃助比 约1:3 约1:4 约1:6
火焰的性质 火焰状态
还原性
层次模糊 呈亮黄色
中性
层次清楚 蓝色透明
氧化性
火焰发暗 高度缩小
应用范围 易氧化而形成难解 离氧化物的元素
⒉原子吸收光谱法的工作过程
⒊原子吸收光谱法的特点
特点:⑴灵敏度高;⑵选择性好;⑶准确性高;⑷应 用范围广。
缺点:⑴测定不同元素时,一般需要更换空心阴极灯。 ⑵对于共振线处于真空紫外区的元素和固体试样的直接 测定,目前尚存在一定困难。
应用原子吸收光谱法进行测定,须要知道基态原子与 温度的关系;原子吸收光谱的特征以及原子吸收的测量。
第四节 原子吸收光谱法的干扰及其抑制
一、物理干扰及其抑制
物理干扰是由于试液和标准溶液的物理性 质的差异,引起进样速度、进样量、雾化效率、 原子化效率的变化所产生的干扰。属于这一类 干扰的因素有:溶液的黏度、表面张力、密度、 溶剂的蒸汽压和雾化气体的压力等。
消除物理干扰的方法:
(1)配制与待测试样溶液相似组成的标 准溶液,并且在相同的实验条件下进行 测定。如果试样的组成不详,采用标准 加入法可以消除物理干扰。
A Kc (5)
上式表明在一定工作条件下,当吸收厚度 一定时,峰值吸收测量的吸光度与被测元素的 含量成线性关系。这是原于吸收光谱定量分析 法的基础。
第三节 原子吸收光谱仪器
火焰原子吸收分光光度计示意图
一、光源—空心阴极灯 光源的作用是辐射待测元素的特征光谱,以供吸收
测量之用。对其有如下要求: ⒈能辐射待测元素的共振线,并且 具有足够的强度。
最低第一激发态
共振吸收线
1
基态
l
I0
气态基 Iv
态原子
(二)吸收线的轮廓与变宽 1.吸收线的轮廓
吸收线的轮廓:是指谱线强度Iυ 或吸收系数Kυ 与频率υ的吸收曲线。 以吸收线的中心频率ν0,(或中心波长λ0)和半宽度Δν (或Δλ)来表征。
中心频率对应的吸收系数
K0称为峰值吸收系数。在吸
收线轮廓上,峰值吸收的一 半处的频率或波长称为吸收 线的半宽度,简称为吸收线 宽度。原子吸收线的宽度约 为10-3-10-2n高。热力学平衡时,激发态原子数 Ni 与基 态原于数 N0 符合Boltzmann分布定律:
N j g j exp( Ei )
N0 g0
kT
三、原子吸收法的测量
(一)积分吸收测量法:测量气态基态原子吸收共 振线的总能量的方法。根据光的吸收定律和爱因斯 坦辐射量子理论,谱线的积分吸收与基态原子密度 的关系由下式表达:
对于给定的元素来讲:
上式表明,积分吸收与原于密度成正比。如 果能求得积分吸收,便可求得待测定元素的浓度。 这是一种绝对测量方法,现在的分光装置无法实 现。
(二)峰值吸收测量法
在原子吸收分析中使用锐线光源来测量谱线的峰值吸收。
以峰值吸收测量代替积分 吸收测量的必要条件是:
1. 锐线光源辐射的发射 线与原子吸收线的中心频率υ0 (或波长λ0)完全一致; 2. 锐线光源发射线的半宽度比吸 收线的半宽度更窄。
(2)尽可能避免使用黏度大的硫酸、磷 酸来处理试样;当试液浓度较高时,适 当的稀释试液也可以抑制物理干扰。
二、化学干扰及其抑制
化学干扰是指试样溶液在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,还和火 焰类型、火焰温度、火焰状态、观察部位等因素有关。
影响不再变化,进而抑制或消除干扰元素对测定结果的 影响。这种干扰物质称为缓冲剂。需要指出的是,缓冲 剂的加入量,必须大于吸收值不再变化的干扰元素的最 低限量。应用这种方法往往明显地降低灵敏度。
火焰原子化器
预混合型原子化器 1-火焰 2-燃烧器 3-撞击球 4-毛细管 5-雾化器 6-
试液 7-废液 8-雾化室9-空气或N2O
1. 雾化器 是火焰原子化器的核心构件之一,其作用是将 试液吸入并使其雾化。
2. 雾化室 它的作用有三个:a. 使较大雾粒沉降、凝聚 从废液口排出;b. 使雾粒与燃气、助燃气均匀混合形 成气溶胶,再进入火焰原子化;c. “缓冲”稳定混合气 气压,产生稳定火焰。
的谱线变宽,又称热变宽。以ΔνD或ΔλD表示。谱线 的多普勒变宽宽度由下式决定.
D 7.16 107 0
T Ar
或
D 7.16 107 0
T Ar
式中:T是绝对温度,Ar是相对原子质量。温度
升高,原子的相对热运动剧烈,热变宽增大。通常 ΔλD为10-4-10-3nm,它是谱线变宽的主要因素。
第三章 原子吸收光谱法
(Atomic absorption spectrometry)
第一节 概 述 ⒈原子吸收光谱法,又称原子吸收分光光度法,简 称原子吸收法,简写AAS。 所谓原子吸收,是指气态基态原子对于同种原子发 射出来的特征光谱辐射具有吸收能力的现象。 要将其用于分析测定,首先必须将试样溶液中的待 测元素原子化;同时还要一个光强稳定的光源,并能给出 同种原子特征的光辐射,使之通过一定的待测元素原子区 域,从而测量其吸光度。根据吸光度的大小,计算出待测 元素的含量。
第二节 原子吸收光谱法的原理
一、原子吸收线
(一)原子吸收线的产生
原子是由带有一定数目正电荷的核和相同数目的 核外电子组成,核外电子以一定的规律在不同的轨道 中运动,每一轨道都具有确定的能量,称为原子能级。 当核外电子排布具有最低能级时,原子的能量状态叫 基态,基态是最稳定的状态。
当原子的最外层电子吸收—定能量的光子而由基态跃 迁到较高的能级上时,原子的能量状态叫激发态。基态 原子被激发的过程,也就是原子吸收的过程。
(3)碰撞变宽(压力变宽)
碰撞变宽是由同种辐射原子间或辐射原子与其它 粒子间相互碰撞而产生的。 (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。 (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。
二、基态原子数与原子化温度的关系
四、检测系统 检测系统由三部分组成 ⒈检测器:其作用是将单色器分出的光信号进行光
电转换。在原子吸收分光光度法中常用光电倍增管作检测 器。使用光电倍增管时,不要让太强的光照射,否则会引 起“疲劳效应”,使灵敏度降低。通常工作电压宜选择在 最高工作电压的1/3∽2/3范围内。
⒉放大器:仪器主要采用同步检波放大器即相敏放 大器。这种放大器的选频效果好,信噪比高,因为与光源 同步,可以减少光源信号频率漂移造成的影响。
3. 燃烧器 它的作用是产生火焰,使进入火焰的试样气溶 胶蒸发和原子化。
4. 火焰 火焰是使试样中被测元素原子化的能源。同时应 有适当高的温度。既保证被测元素原子化,又要避免 发生电离和激发。
(1)火焰的种类和性质 燃气和助燃气的不同,火焰的温度也不同。
火焰类型
丙烷-空气焰 氢气-空气焰 乙炔-空气焰 乙炔-氧化亚氮焰
峰值吸收:
I I 0 exp( K l )
(1)
A lg I 0 I
0.434 K l
(2)
由于峰值吸收测量是在中心频率0两旁很窄
(d 0)的范围内的积分吸收测量,此时,K=K0。
在原子吸收中,谱线变宽主要受多普勒效应影响,则:
(3)
将式(1)、(2)代入式(1)得:
(4)
将各常数合并,得:
五、原子吸收分光光度计的类型
单光束分光光度计 按光束数分类
双光束分光光度计
按调制电源 方式分类
直流调制分光光度计 交流调制分光光度计
强的火焰有利于这些元素的原子化。显然,既提高火焰温 度又利用火焰气氛,对于消除待测元素与共存元素之间因 形成难熔、难挥发、难解离的化合物所产生的干扰更加有 利。
⑶加入释放剂
待测元素和干扰元素在火焰中生成稳定的化合物时, 加入另一种物质使之与干扰元素生成更稳定、更难挥发的 化合物,从而使待测元素从干扰元素的化合物中释放出来 。加入的这种物质叫释放剂。
大多数元素皆适用
金属和不易氧化的 元素
三、分光系统
分光系统是由光栅、凹面镜和狭缝组成,单色器 的作用是将待测元素的共振线和临近的谱线分开。单色 器的性能主要由色散率和集光本领来决定。色散率是指 色散元件将波长相差很小的两条谱线分开所成的角度 (角色散率)或两条谱线投射到焦面上的距离(线色散 率)的大小。原子吸收光谱法测定中既要将谱线分开, 又要有一定的出射光强度才便于测定,也就是单色器既 要有一定的分辨率,同时又要有一定的集光本领。若光 源强度一定,就需要选用适当的光栅色散率与狭缝配合, 构成适合测定的光谱通带来满足上述要求。
按波道数分类
单道分光光度计 双道分光光度计 多道分光光度计
(一) 单道单光束原子吸收分光光度计
优点:结构简单,光能集中,辐射损失少,灵敏 度较高,能满足一般分析要求。 缺点:不能消除光源波动引起的基线漂移。
(二)单道双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光学系统
光源发射出的元素共振线光束被旋转切光器 分解成强度相等的两束光,两光束交替进入单色 器和检测器,检测器输出的信号是两光束的强度 比或吸光度之差。单道双光束型原子吸收分光光 度计可以消除光源和检测器不稳定引起的基线漂 移,但它仍不能消除原子化不稳定和背景产生的 影响。
⒉能辐射锐线,即发射线的半宽度比吸收线的半宽度窄 得多。
⒊辐射的光强必须稳定且背景小。 放电机理 在电场作用下,空心阴极内开始辉光放电;空心阴
极发射出的电子高速奔向阳极,并与灯内填充的惰性气体 原子发生碰撞,使其电离,产生的正离子又在电场的作用 下加速向阴极撞击,使空心阴极内衬的金属物质发生阴极 溅射。这些被溅射出来的原子蒸气与其它粒子(电子、离 子、原子)相互碰撞而被激发,于是阴极发射出元素特征 光谱。
二、原子化器
原子化器的作用是待测元素转化为吸收特征辐射线的基 态原子。其性能直接影响测定的灵敏度和重现性。对其要 求如下:
⒈灵敏度要高。使试样原子化的效率尽可能高,并 且在测定区内有适当长的停留时间。
⒉准确度要好且记忆效应要小,背景发射等的影响 要尽可能小。
⒊稳定性高,数据重现性好,噪声要低。
原子化器通常分为两大类型,一是火焰原子化器, 一是非火焰原子化器。下面介绍火焰原子化器。
2.吸收线的变宽 (1)自然宽度
在无外界条件影响时,谱线的固有宽度称为自 然宽度,以ΔνN或ΔλN表示。激发态原子的平均寿命 越短,能级宽度越宽,谱线的自然宽度越大。一般 共振线的自然宽度ΔλN为10-6-10-5 nm。
(2)多普勒 ( Doppler ) 变宽 多普勒变宽是由原子在空间作相对热运动引起
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,在火焰中待分析元素氧化成难 熔化合物是其中一个原因。化学干扰比较复杂,须针对特 定的样品和实验条件进行具体分析。
消除化学干扰的方法主要有以下几种: ⑴利用高温火焰 火焰温度直接影响着样品的熔融、蒸发和解离过程。许 多在低温火焰中出现的干扰,在高温火焰中可以部分或完 全的消除。 ⑵利用火焰气氛 对于易形成难熔、难挥发氧化物的元素,使用还原性
激发态的能量较高,很不稳定,其寿命约为10-7~10-8s, 即在一瞬间,电子又会自发地从高能级跃迁回到低能级, 同时向各个方向辐射出一定能量的光子。这一过程就是 原子发射过程。
基态原子被激发所吸收的能量,等于相应激发态原子 跃迁回到基态所发射出的能量,此能量等于原子的两能 级能量差:
3
2
激发态
1
⑷加入保护剂 加入一种试剂同被测元素生成稳定但易挥发的化合物 ,可保护待测元素不受干扰,这种试剂叫保护剂。 例如加入EDTA络合钙后,磷酸根就不再与钙形成磷 酸钙而干扰测定。同理,8-羟基喹啉、水杨酸及乙酰丙 酮均可抑制铝对锌、钙等元素的干扰。
⑸加入缓冲剂 向试样和标准溶液中加入过量的干扰元素,使干扰
温度/K
2200 2300 2600 3200
乙炔-空气火焰的种类 火焰的氧化还原性取决与燃气和助燃气的比例。
火焰的种类
富燃火焰 化学计量火
焰 贫燃火焰
燃助比 约1:3 约1:4 约1:6
火焰的性质 火焰状态
还原性
层次模糊 呈亮黄色
中性
层次清楚 蓝色透明
氧化性
火焰发暗 高度缩小
应用范围 易氧化而形成难解 离氧化物的元素
⒉原子吸收光谱法的工作过程
⒊原子吸收光谱法的特点
特点:⑴灵敏度高;⑵选择性好;⑶准确性高;⑷应 用范围广。
缺点:⑴测定不同元素时,一般需要更换空心阴极灯。 ⑵对于共振线处于真空紫外区的元素和固体试样的直接 测定,目前尚存在一定困难。
应用原子吸收光谱法进行测定,须要知道基态原子与 温度的关系;原子吸收光谱的特征以及原子吸收的测量。
第四节 原子吸收光谱法的干扰及其抑制
一、物理干扰及其抑制
物理干扰是由于试液和标准溶液的物理性 质的差异,引起进样速度、进样量、雾化效率、 原子化效率的变化所产生的干扰。属于这一类 干扰的因素有:溶液的黏度、表面张力、密度、 溶剂的蒸汽压和雾化气体的压力等。
消除物理干扰的方法:
(1)配制与待测试样溶液相似组成的标 准溶液,并且在相同的实验条件下进行 测定。如果试样的组成不详,采用标准 加入法可以消除物理干扰。
A Kc (5)
上式表明在一定工作条件下,当吸收厚度 一定时,峰值吸收测量的吸光度与被测元素的 含量成线性关系。这是原于吸收光谱定量分析 法的基础。
第三节 原子吸收光谱仪器
火焰原子吸收分光光度计示意图
一、光源—空心阴极灯 光源的作用是辐射待测元素的特征光谱,以供吸收
测量之用。对其有如下要求: ⒈能辐射待测元素的共振线,并且 具有足够的强度。
最低第一激发态
共振吸收线
1
基态
l
I0
气态基 Iv
态原子
(二)吸收线的轮廓与变宽 1.吸收线的轮廓
吸收线的轮廓:是指谱线强度Iυ 或吸收系数Kυ 与频率υ的吸收曲线。 以吸收线的中心频率ν0,(或中心波长λ0)和半宽度Δν (或Δλ)来表征。
中心频率对应的吸收系数
K0称为峰值吸收系数。在吸
收线轮廓上,峰值吸收的一 半处的频率或波长称为吸收 线的半宽度,简称为吸收线 宽度。原子吸收线的宽度约 为10-3-10-2n高。热力学平衡时,激发态原子数 Ni 与基 态原于数 N0 符合Boltzmann分布定律:
N j g j exp( Ei )
N0 g0
kT
三、原子吸收法的测量
(一)积分吸收测量法:测量气态基态原子吸收共 振线的总能量的方法。根据光的吸收定律和爱因斯 坦辐射量子理论,谱线的积分吸收与基态原子密度 的关系由下式表达:
对于给定的元素来讲:
上式表明,积分吸收与原于密度成正比。如 果能求得积分吸收,便可求得待测定元素的浓度。 这是一种绝对测量方法,现在的分光装置无法实 现。
(二)峰值吸收测量法
在原子吸收分析中使用锐线光源来测量谱线的峰值吸收。
以峰值吸收测量代替积分 吸收测量的必要条件是:
1. 锐线光源辐射的发射 线与原子吸收线的中心频率υ0 (或波长λ0)完全一致; 2. 锐线光源发射线的半宽度比吸 收线的半宽度更窄。
(2)尽可能避免使用黏度大的硫酸、磷 酸来处理试样;当试液浓度较高时,适 当的稀释试液也可以抑制物理干扰。
二、化学干扰及其抑制
化学干扰是指试样溶液在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,还和火 焰类型、火焰温度、火焰状态、观察部位等因素有关。
影响不再变化,进而抑制或消除干扰元素对测定结果的 影响。这种干扰物质称为缓冲剂。需要指出的是,缓冲 剂的加入量,必须大于吸收值不再变化的干扰元素的最 低限量。应用这种方法往往明显地降低灵敏度。
火焰原子化器
预混合型原子化器 1-火焰 2-燃烧器 3-撞击球 4-毛细管 5-雾化器 6-
试液 7-废液 8-雾化室9-空气或N2O
1. 雾化器 是火焰原子化器的核心构件之一,其作用是将 试液吸入并使其雾化。
2. 雾化室 它的作用有三个:a. 使较大雾粒沉降、凝聚 从废液口排出;b. 使雾粒与燃气、助燃气均匀混合形 成气溶胶,再进入火焰原子化;c. “缓冲”稳定混合气 气压,产生稳定火焰。
的谱线变宽,又称热变宽。以ΔνD或ΔλD表示。谱线 的多普勒变宽宽度由下式决定.
D 7.16 107 0
T Ar
或
D 7.16 107 0
T Ar
式中:T是绝对温度,Ar是相对原子质量。温度
升高,原子的相对热运动剧烈,热变宽增大。通常 ΔλD为10-4-10-3nm,它是谱线变宽的主要因素。
第三章 原子吸收光谱法
(Atomic absorption spectrometry)
第一节 概 述 ⒈原子吸收光谱法,又称原子吸收分光光度法,简 称原子吸收法,简写AAS。 所谓原子吸收,是指气态基态原子对于同种原子发 射出来的特征光谱辐射具有吸收能力的现象。 要将其用于分析测定,首先必须将试样溶液中的待 测元素原子化;同时还要一个光强稳定的光源,并能给出 同种原子特征的光辐射,使之通过一定的待测元素原子区 域,从而测量其吸光度。根据吸光度的大小,计算出待测 元素的含量。
第二节 原子吸收光谱法的原理
一、原子吸收线
(一)原子吸收线的产生
原子是由带有一定数目正电荷的核和相同数目的 核外电子组成,核外电子以一定的规律在不同的轨道 中运动,每一轨道都具有确定的能量,称为原子能级。 当核外电子排布具有最低能级时,原子的能量状态叫 基态,基态是最稳定的状态。
当原子的最外层电子吸收—定能量的光子而由基态跃 迁到较高的能级上时,原子的能量状态叫激发态。基态 原子被激发的过程,也就是原子吸收的过程。
(3)碰撞变宽(压力变宽)
碰撞变宽是由同种辐射原子间或辐射原子与其它 粒子间相互碰撞而产生的。 (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。 (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。
二、基态原子数与原子化温度的关系
四、检测系统 检测系统由三部分组成 ⒈检测器:其作用是将单色器分出的光信号进行光
电转换。在原子吸收分光光度法中常用光电倍增管作检测 器。使用光电倍增管时,不要让太强的光照射,否则会引 起“疲劳效应”,使灵敏度降低。通常工作电压宜选择在 最高工作电压的1/3∽2/3范围内。
⒉放大器:仪器主要采用同步检波放大器即相敏放 大器。这种放大器的选频效果好,信噪比高,因为与光源 同步,可以减少光源信号频率漂移造成的影响。
3. 燃烧器 它的作用是产生火焰,使进入火焰的试样气溶 胶蒸发和原子化。
4. 火焰 火焰是使试样中被测元素原子化的能源。同时应 有适当高的温度。既保证被测元素原子化,又要避免 发生电离和激发。
(1)火焰的种类和性质 燃气和助燃气的不同,火焰的温度也不同。
火焰类型
丙烷-空气焰 氢气-空气焰 乙炔-空气焰 乙炔-氧化亚氮焰
峰值吸收:
I I 0 exp( K l )
(1)
A lg I 0 I
0.434 K l
(2)
由于峰值吸收测量是在中心频率0两旁很窄
(d 0)的范围内的积分吸收测量,此时,K=K0。
在原子吸收中,谱线变宽主要受多普勒效应影响,则:
(3)
将式(1)、(2)代入式(1)得:
(4)
将各常数合并,得: