07-原子吸收分光光度法(AAS)和等离子发射光谱(ICP) 材料研究方法

《材料研究方法》课程

♦学习目的及重要性

♦课程讲义及参考书(记好课堂笔记)♦学习方法(多看期刊杂志和举一反三)♦课程实验(部分内容)

♦课程进度及考试(笔试)

原子吸收分光光度法

一、方法原理

二、仪器装置

三、分析方法（标准曲线）

四、干扰及消除

五、实验技术

六、分析例

一、方法原理二、仪器装置三、分析方法（标准曲线）四、干扰及消除五、实验技术六、分析例

原子吸收分光光度计有单光束、双光束、双波道、多波道等多种结构形式。以单光束型仪器为例，其仪器主要由以下四部分组成：发射待测元素的锐线光谱的空心阴极灯；使试样蒸发成原子蒸气的火焰原子化系统；分离谱线的光学系统和信号检出、放大及读数的检测系统

原子吸收分光光度仪用途：测试物质中各元素的含量

火焰原子化法是常用的方法之一，即试样先经化学处理制成溶液后，经高效率的喷雾装置以微细均匀的雾珠状态进入火焰，并在火焰高温下蒸发解离而形成原子蒸气。

非火焰原子化器是

利用电热、阴极溅

射或者激光等手

段，在一个较小空

间内使试样进行原

子化的装置。一般

灵敏度较火焰法高

三~四个数量级

石墨炉原子化器

理论上和实践上都以证实，原子蒸气对共振辐射的吸收理论上和实践上都以证实，原子蒸气对共振辐射的吸收

程度是和其中的基态原子数成正比，也即同原子浓度成

原子吸收光谱分析的特点

(1)用火焰作原子化光源时，测量再现性较好，准确度好；

(2)对各元素的分析灵敏度较高(PPb级)；

(3)操作较易、应用广泛(如生物环境试样等)，测定快速;

(4)仪器装置小型，且组装也简单；

(5)分析试样的利用率较高；

(6)使用无火焰装置时，不须采取防止气体爆炸的措施

仪器操作条件的选择

原子吸收分光光度分析的灵敏度与准确度在很大程度上取决于所使用仪器的操作条件，因此，实际分析时必须严格地选择和控制仪器的各项操作参数。

由于所用仪器的种类繁多，具体的分析要求又各不相同，很难对各项仪器操作参数作明确的规定。应当在参考的基础上通过自己的条件试验来确定各项操作条件的最佳值。

下面仅介绍一些选择操作条件的简要原则

单光束型原子吸收分光光度计装置示意图

1⎯空心阴极灯及其电源；

2⎯火焰原子化系统；

3⎯光学系统；4⎯检测系统

(一) 空心阴极灯电流的选择

提高灯电流，增大发射强度，有利于改善信噪比。但是，另一方面，谱线宽度随之增大，自吸收显著，不利于测定灵敏度。过高的灯电流还会使发射不稳定和缩短灯的使用寿命。

当选用较小的灯电流时，谱线宽度小，输出稳定，测定灵敏度高。但是，如发射强度太弱，必须采用较宽的狭缝和较高的光电倍增管高压及放大器增益，这就使噪音增强，信噪比变坏。在选择灯电流时须兼顾

试液含20 微克/毫升Co 灯电流对Co的消光值的影响

（二）吸收线的选择

每个元素都有若干条吸收线，常选用最灵敏的共振线进行分析。但有些元素(如镍、钴等)的最灵敏线并不是共振线。此外，当存在光谱干扰，待测元素浓度过高或最灵敏线位于远紫外或红外区时，也可选用次灵敏线或其它线

分光狭缝为2.5Å

用高强度灯时，不同硅线的工作曲线

（三）火焰类型与状态的选择

火焰类型的选择与测定灵敏度及干扰情况有很大关系。目前应用广泛的火焰主要是以下两种：空气—乙炔火焰，适用于玻陶材料中大多数常见元素的测定，是最为常见的一种火焰；温度更高的氧化亚氮—乙炔火焰，用于一些易生成难熔氧化物的元素(如A1、Si、Ti、B、Zr等)的测定，这些元素是玻陶材料中的重要组分。改变燃气和助燃气的流量比，可改全火焰的燃烧状态。不少元素用富燃性火焰测定时灵敏度较高，但碱金属的测定以贫燃性火焰为宜。

溶液是6微克/毫升Cr

空气流量固定

消光值与燃气流量的关系曲线

（四）吸收高度的选择

吸收高度是指光束通过火焰的高度。通常用改变燃烧器高度来使光束通过火焰的不同部位，又称为燃烧器高度。

改变燃气流量，火焰状态发生变化，火焰中最大吸收高度也随之变化。此外，干扰元素存在与否，也会使吸收高度省些不同。所以，最好是通过条件试验得出在喷入一定浓度的标准溶液时，吸光度随燃烧器高度变化的曲线，由此确定最合适的吸收高度。

值

光

消

离灯口的距离，英寸

在空气-乙炔火焰中，10微克在异丙醇溶液中吸收的增值

（五）狭缝宽度的选择

狭缝宽度直接决定单色器的光谱通带。因此，选择狭经宽度的原则是在单色器能够避开最邻近的非共振线时，尽可能选用较宽的狭缝。所以，对于共振线附近几乎没有其他谱线的元素，如钙、镁、锌等，狭缝宽度不要求那么严格，可以选用光谱通带1毫微米左右的狭缝宽度。

另一方面，对于谱线复杂的铁、钴、镍等元素，则须选用较狭的狭缝宽度，以便使共振线与其他谱线分开，或者使其他谱线的影响减至最小。但是狭缝宽度过小，光强度太弱，信噪比变坏，倒不如仍采用较宽的狭缝，以提高光强，得到相对说来较好的信噪比。所以应当根据具体情况作出选择。

分析方法

原子吸收分光光度定量分析的常用方法有标准曲线法、直接比较法、紧密内插法及内标准法等。

其基本原理都是利用吸光度和浓度之间的线性函数关系，由标准溶液的已知浓度求得试样溶液的浓度。

以标准曲线法为例，先配制一系列不同浓度的、与试样溶液基体组成相近的标准溶

液，测量吸光度，绘制吸光

度-浓度标准曲线。同时，在

仪器相同的条件下测得试样

溶液的吸光度Dx ，直接在标

准曲线上查得试样溶液中待

测元素的浓度Cx 。在测定标

液和试液时，应保持仪器工

作条件的一致与稳定。

分析方法（标准曲线法）

分析时要注意：

(1) 标准溶液的配制；

(2) 固体样品的溶解或有机

物的分解