原子吸收光谱法(AAS)
原子吸收光谱法测定试样中的钾元素含量
原子吸收光谱法测定试样中的钾元素含量
原子吸收光谱法（AAS）是一种常用的精确测量元素含量的分析方法。
使用AAS 测定试样中的钾元素含量，需要进行以下步骤：
1. 准备样品：将需要测定钾元素含量的样品制备成溶液，并加入预处理剂和稀释液，使其符合仪器要求的测试浓度范围。
2. 调整AAS：根据试样的特性和钾元素的测试要求，调整AAS仪器，包括选择正确的灯源、滤光片、扬声器位置和测量距离等。
3. 标定AAS：使用标准品的气体或溶液标定AAS仪器，以确保精确性和准确性。
4. 测量样品：将处理后的样品注入AAS仪器，测量样品中钾元素的含量，并记录数据。
5. 分析结果：根据AAS仪器的分析结果，计算出试样中钾元素的含量，并进行统计分析。
需要注意的是，在进行AAS测定时，必须保持样品的稳定性和一致性，并进行适当的控制和校准，以确保测试结果的准确度和可靠性。
检测元素含量的检测方法
检测元素含量的检测方法
检测元素含量的方法有很多种，下面列举几种常见的方法：
1. 原子吸收光谱法（AAS）：通过测量样品溶液中特定元素在特定波长的电磁辐射的吸收程度，从而确定元素的含量。
2. 原子发射光谱法（AES）：通过激发样品中的元素，使其产生特定波长的辐射光，然后测量辐射光的强度来确定元素含量。
3. X射线荧光光谱法（XRF）：通过样品受到X射线激发后发射出特定能量的荧光光谱，测量荧光光谱的强度来确定元素含量。
4. 电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）：通过将样品转化为离子态，然后进入电感耦合等离子体激发，产生辐射光谱，测量光谱的强度来确定元素含量。
5. 质谱法（MS）：通过将样品中的元素或化合物转化为带电粒子，并在磁场中进行质量分析，从而确定元素含量。
需要根据具体的样品以及元素来选择合适的检测方法，并在实验室条件下进行实施。
原子吸收分光光度法
20102010-8-2
样品的预处理问题对于仪器分析最终 的结果起着至关重要的作用，它是仪器分 析及药物分析中极其重要的一部分，也是 仪器分析中非常困难和劳动力密集的一个 环节。对于什么样的样品该用什么样的方 法预处理并没有一个一定之规。对于“ 法预处理并没有一个一定之规。对于“我 手头的样品需采用什么方法处理” 手头的样品需采用什么方法处理”这样的 问题，通常需要化学工作者凭借多年的工 作经验，通过反复的多次实验， 才能得到 回答。
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八、原子吸收分光光度计的使用规程
1、开启计算机、打开分光光度计主机，输入
用户名和密码，运行AAWin软件。 用户名和密码，运行AAWin软件。 2、仪器进入初始化。 3、选择元素灯。 4、测量参数调整，并寻峰。 5、开启助燃气和燃烧气，调整原子化器位置。 、开启助燃气和燃烧气，调整原子化器位置。 6、进行样品测量设置。
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六、测定条件的选择：
3．原子化条件：
火焰法主要是选择适当的火焰。对于分析线在 200nm以下的元素，不宜选用乙炔火焰。对于易 200nm以下的元素，不宜选用乙炔火焰。对于易 电离的元素，宜选用低温火焰。而对于易生成难离 解化合物的元素，则宜选用高温火焰。 石墨炉法则应选择合适的干燥、灰化和原子化温 度。
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火焰原子化器
常用的原子化器是预混合型火焰原子 化器、电热石墨炉原子化器、阴极溅射原 子化器、和石英原子化器。 预混合型火焰原子化器由雾化器、预 混合室、缝式燃烧器及相应的气路组成。 雾化器是关键部件，其作用是将试样雾化 成直径为微米级的气溶胶。雾化效率直接 影响元素的测定灵敏度。
原子吸收光谱
原子吸收光谱（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS)，即原子吸收分光光度法，是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为基础的分析方法，是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法。
此法是20世纪50年代中期出现并在以后逐渐发展起来的一种新型的仪器分析方法，它在地质、冶金、机械、化工、农业、食品、轻工、生物医药、环境保护、材料科学等各个领域有广泛的应用。
该法主要适用样品中微量及痕量组分分析。
中文名原子吸收光谱外文名Atomic Absorption Spectroscopy简称AAS应用领域地质、冶金、机械、化工别称原子吸收分光光度分析检测器光电倍增管基本原理原子吸收光谱原理图每一种元素的原子不仅可以发射一系列特征谱线，也可以吸收与发射线波长相同的特征谱线。
当光源发射的某一特征波长的光通过原子蒸气时，即入射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，原子中的外层电子将选择性地吸收其同种元素所发射的特征谱线，使入射光减弱。
特征谱线因吸收而减弱的程度称吸光度A，与被测元素的含量成正比：式中K为常数；C为试样浓度；I0v为原始光源强度;Iv为吸收后特征谱线的强度。
按上式可从所测未知试样的吸光度，对照着已知浓度的标准系列曲线进行定量分析。
由于原子能级是量子化的，因此，在所有的情况下，原子对辐射的吸收都是有选择性的。
由于各元素的原子结构和外层电子的排布不同，元素从基态跃迁至第一激发态时吸收的能量不同，因而各元素的共振吸收线具有不同的特征。
原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。
基本定义（Atomic Absorption Spectrometry,AAS）又称原子吸收分光原子吸收分光光度计基本构造示意图光度分析。
原子吸收光谱分析是基于试样蒸气相中被测元素的基态原子对由光源发出的该原子的特征性窄频辐射产生共振吸收，其吸光度在一定范围内与蒸气相中被测元素的基态原子浓度成正比，以此测定试样中该元素含量的一种仪器分析方法。
原子吸收光谱法(AAS)
局限性：测不同的元素需不同的元 素灯，不能同时测多元素，难熔元 素、非金属元素测定困难。
原子吸收光谱法基本原理
1.原子的能级与跃迁
基态第一激发态,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 激发态基态,发射出一定频率的辐射。 产生共振吸收线（也简称共振线） 发射光谱
原子吸收光谱法基本原理
A kc
原子吸收分光度计
原子吸收分光度计
原子吸收分光度计
光源
原子化器
单色器
检测系统
思考：光学系统（单色器）为什么在原子化器和检 测系统之间？
光 源
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。
2.元素的特征谱线
（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
原子吸收光谱法基本原理
从光源发射出具有待测元素特征 谱线的光，通过试样蒸气时，被蒸气 中待测元素的基态原子所吸收，吸收 的程度与被测元素的含量成正比。故 可根据测得的吸光度，求得试样中被 测元素的含量。
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。
单色器
•作用：将待测元素的吸收线与邻近线分开
•组件：色散元件 ( 棱镜、光栅 ) ，凹凸镜、 狭缝等
检测系统
•作用: 将待测元素光信号转换为电信号， 经放大数据处理显示结果。 •组件: 检测器、放大器、对数变换器、显 示记录装置。
原子吸收光谱法如何测定金属
原子吸收光谱法如何测定金属原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectroscopy，简称AAS）是一种常用于测定金属及其离子的分析方法。
它利用金属原子对特定波长的光吸收的特性来确定样品中金属的浓度。
本文将介绍AAS的基本原理、仪器设备以及实验操作步骤。
一、基本原理AAS的基本原理是利用金属原子在吸收特定波长的光时产生特征的光吸收现象。
当吸收光线经过样品中的金属原子时，根据杰贝特-朗伯定律，被吸收的光强与样品中金属原子的浓度成正比关系。
通过测定吸收光的强度可以确定样品中金属原子的浓度。
二、仪器设备进行原子吸收光谱测定金属需要以下仪器设备：1.原子吸收光谱仪：包括光源、进样器、光栅、光电倍增管等部件。
2.电子天平：用于准确称量样品。
3.雾化器：将液态样品转化为气溶胶状态供光谱仪测定。
4.标准溶液：用于校准仪器和制备样品的不同浓度标准溶液。
三、实验操作步骤进行原子吸收光谱测定金属的实验主要包括以下步骤：1.样品处理：将待测金属样品溶解在适当溶剂中，并过滤除去悬浮物和杂质。
2.准备标准曲线：准备一系列浓度递增的标准溶液，并利用原子吸收光谱仪分别测定它们的吸光度。
3.扣除背景：测定雾化剂或溶剂的吸光度作为背景信号，并将样品的吸光度减去背景信号。
4.测定样品吸光度：利用原子吸收光谱仪测定样品的吸光度，并记录下来。
5.绘制标准曲线：将浓度与吸光度绘制成图表，得到标准曲线。
6.测定样品浓度：根据样品的吸光度和标准曲线，确定样品中金属的浓度。
四、注意事项在进行原子吸收光谱测定金属时，需要注意以下事项：1.样品的处理过程应确保完全溶解和去除杂质，以避免对吸光度测定的影响。
2.标准溶液的浓度应尽可能覆盖待测样品中金属的浓度范围，以获得准确的测定结果。
3.背景信号的扣除要准确可靠，以保证测定结果的准确性。
4.在测定过程中，要及时记录样品和标准溶液的吸光度值，并注意仪器的校准和维护。
五、应用领域原子吸收光谱法广泛应用于环境监测、食品安全、医药生化和金属材料等领域。
铅的含量测定方法
铅的含量测定方法铅是一种普遍存在于环境中的重金属元素，长期暴露在铅中可能对人体健康产生不良影响。
因此，对于水、土壤、食品等中的铅含量进行测定是十分重要的。
测定铅的含量可以采用多种方法，下面将介绍几种常用的含量测定方法。
一、原子吸收光谱法（AAS）：原子吸收光谱法是一种普遍应用的重金属元素测定的方法之一。
该方法利用样品中的铅原子吸收特定波长的光线来进行测定。
在进行测定之前，需要先将样品进行溶解处理，然后利用火焰、石墨炉等装置进行原子化，最后用特定波长的光源进行吸收测定。
原子吸收光谱法操作简单、准确度较高，适用于各种类型的样品测定。
二、原子荧光光谱法（AFS）：原子荧光光谱法是一种敏感度较高的测定方法，可以用于测定水、土壤、食品等中的铅含量。
该方法是利用样品中的铅原子受激光激发后发出特定波长的荧光来进行测定。
原子荧光光谱法具有高选择性和灵敏度，适用于痕量铅测定。
三、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）：电感耦合等离子体质谱法是一种高灵敏度、高选择性的测定方法，可以用于各种类型的样品中的铅含量测定。
该方法是将样品中的铅离子通过电感耦合等离子体产生并通过质谱仪进行检测。
电感耦合等离子体质谱法具有极高的灵敏度和准确度，是痕量铅测定的理想方法。
四、色谱法：色谱法是一种利用色谱柱分离目标物质并进行定量分析的方法。
可以根据色谱法的不同类型，包括气相色谱法（GC）和液相色谱法（HPLC）。
色谱法操作简单、分辨率高，可以用于各种类型的样品中的铅含量测定。
除了上述的几种方法外，还有电化学方法、荧光光谱法、X射线荧光光谱法等多种测定方法可以用于测定铅的含量。
需要根据具体的样品性质和要求选择合适的测定方法。
总的来说，对于环境中铅含量的测定，可以根据样品性质和要求选择合适的测定方法，从而确保测定的准确性和可靠性。
在进行测定时，需要注意样品的前处理、仪器的选择和操作标准，以确保测定结果具有可比性和可信度。
希望以上介绍的方法可以对大家有所帮助。
原子吸收光谱法
4.2.2 原子化系统
火焰原子化的特点与局限性 特点：简单，火焰稳定，重现性好，精密度高，应 用范围广。 缺点：原子化效率低、只能液体进样
4.2.2 石墨炉原子化器
石墨炉原子化法(GFAAS)
4.2.2 原子化系统
特点：
采用直接进样和程序升温方式，原子化温度曲线是 一条具有峰值的曲线。
4.4.4 原子吸收光谱定量分析方法
标准加入曲线法
Ax= k C A0= k（C0 + Cx） Cx= AxC0/（A0-Ax）
标准加入法能消除 基体干扰， 不能消背景 干扰。 使用时，注意要 扣除背景干扰。
原子吸收光谱实验在410进行
谢谢大家！
4.1.2 原子吸收谱线的轮廓
碰撞变宽：原子核蒸气压力愈大，谱线愈宽。 同种粒子碰撞——赫尔兹马克(Holtzmank)变宽, 异 种粒子碰撞——称罗论兹（Lorentz）变宽。10-2 Å
场致变宽：在外界电场或磁场的作用下，引起原子
核外层电子能级分裂而使谱线变宽现象称为场致变宽。 由于磁场作用引起谱线变宽，称为Zeeman (塞曼)变宽。
4.4.4 原子吸收光谱定量分析方法
标准曲线法 最常用的分析方法。标准曲线法最重要的是绘 制一条标准曲线。 配制一组含有不同浓度被测元素的标准的标准 溶液,在与试样测定完全相同的条件下，依浓 度由低到高的顺序测定吸光度。绘制吸光度A 对浓度c的校准曲线。 测定试样的吸光度值，在标准曲线上用内插法 求出被测元素的含量。
4.4.1 仪器操作条件的选择
光谱通带的选择 光学系统指是狭缝宽度(S/mm)的选择。 光 谱 通 带 主 要 取 决 于 单 色 器 的 倒 线 色 散 率 (D ， nm.mm-1)。 光谱通带的计算式为： W=D×S。光谱通带的宽窄 直接影响分析的检出限、灵敏度和线性范围。 对于碱金属、碱土金属，可用较宽的光谱通带，而 对于如铁族、稀有元素和连续背景较强的情况下， 要用较小的光谱通带。
原子吸收光谱法(AAS)原理及应用No.30003
目录1什么是原子吸收光谱法 (2)2基本原理 (2)3原子吸收理论 (2)3.1Boltzmann分布定律 (2)3.2原子吸收光谱的产生 (2)4原子吸收谱线的轮廓 (2)4.1谱线的轮廓 (2)4.2谱线的变宽因素 (3)4.3积分吸收与峰值吸收 (3)4.4锐线光源 (3)5原子吸收的特点 (4)6仪器结构 (4)6.1光源 (4)6.2原子化系统 (5)6.3分光系统 (5)6.4检测与数据处理系统： (5)7性能参数 (6)7.1灵敏度：有相对灵敏度和绝对灵敏度两种。
(6)7.2．检测极限：指仪器所能检出的元素的最低浓度或最小质量。
(6)7.3回收率： (6)8定量方法 (7)8.1标准曲线法： (7)8.2标准加入法： (7)9干扰及消除 (7)9.1化学干扰 (7)9.2电离干扰 (8)9.3背景吸收干扰 (9)9.4光谱干扰 (10)9.5物理干扰 (10)9.6其他干扰 (10)9.7如何排除干扰 (10)10测定条件的选择目的:获得灵敏、重现性好和准确的结果 (11)10.1吸收线的选择 (11)10.2光谱通带宽度的选择 (12)10.3空心阴极灯工作电流的选择 (12)10.4火焰原子化器原子化条件的选择 (12)10.5石墨炉原子化器原子化条件的选择 (12)11朗伯比尔定律 (12)11.1朗伯-比尔定律的意义 (12)11.2朗伯-比尔定律定义 (12)11.3朗伯-比耳定律成立的条件 (13)11.4偏离朗伯-比尔定律的原因 (13)Author :Harrison1什么是原子吸收光谱法原子吸收光谱法AAS(Atomic Absorption Spectrometry)是基于气态和基态原子核外电子层对共振发射线的吸收进行元素定量分析的方法。
2基本原理自然界中的每一种物质在其组成上都具有独特的原子结构和外层电子排列，当原子被激发以后也会因为原子的不同使得电子具有不同的跃迁，同时，也会辐射出不同波长的光，也就是说，每种元素在激发后都会有具有自身特征的光谱线，而原子吸收光谱法正式通过这一特征进行元素的分析过程。
《仪器分析》第十二章_原子吸收光谱法
当采用锐线光源时，测量是在原子吸收线附近一定频 率范围内进行，即
I 0 I d
0
I I 0e
K l
I e
0
K l
d
锐线光源的很小，可以近似用峰值吸收系数K0 来表 示原子对辐射的吸收，因此有吸光度A为：
I0 A lg lg I
质的强谱线。
空心阴极灯光的强度与灯的工作电流有很大关系。增
大灯电流，可以增加发射强度。但是，灯电流过大，会导 致一些不良现象，如阴极溅射增强，产生密度较大的电子 云，灯本身发生自蚀现象；加快内充气体的“消耗”而缩 短寿命；阴极温度过高，使阴极物质熔化；放电不正常，
灯光强度不稳定灯。灯电流太小，灯光强低，稳定性和信
（2）峰值吸收 1955年Walsh提出，在温度不太高的稳定火焰情况下，
峰值吸收系数与被测元素的原子浓度也成正比。通常情况下，
吸收轮廓决定于多普勒变宽，吸收系数为
2 ( 0 ) ln 2 D 2
K K 0e
K0 2 D
D 是多普勒 半宽度
K d mc N
于分析化学的原因。
e 2
0
f
m 是电子质量，f是振子强度，即能被入射 辐射激发的每个原子的平均电子数，正比 于原子对特定波长光的吸收概率。
若能测定积分吸收，则可以求出原子浓度。但是，测定谱 线宽度仅仅10-3nm的积分吸收，需要分辨率很高的色散仪器，
难以做到，这也是100多年前发现原子吸收现象却一直未能用
空心阴极灯工作原理：
当正、负两电极间施加适当的直流电压(300V—500V)
时，便开始放电，阴极发射的电子在电场作用下，高速射
12.原子吸收光谱法(AAS)
过程 试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，离解（还原）等过程产生大量基态原子
雾化器 将试样溶液转为雾状
雾化室
将雾状溶液与燃气充分混合而形成更细的气溶胶并进入燃烧器 目前多用超声波雾化器等新型装置
火焰原子化器 原子化器
雾化
燃烧器
产生火焰并使试样蒸发和原子化的装
对火焰的基本要求
燃烧速度，是指火焰由着火点向可燃混凝气 其他点传播的速度，供气速度过大，导致吹 灭，供气速度不足将会引起回火
邻近线背景校正
如果知道干扰来源，可在标准液和样品 中加入同样且大量的干扰物质)
背景校正方法 氘灯背景校正（连续光源背景校正）
塞曼效应背景校正
来源 试样粘度、表面张力的不同使其进入火焰的速度或喷雾效率改变引起的干扰
消除 可通过配制与试样具有相似组成的标准溶液或标准加入法来克服
来源
待测元素在原子化过程中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。
精密度RSD% 火焰法 <1%，石墨炉法 2~5%
分析方法
标准曲线法 标准加入法
加一次标准加入法 曲线外推法 要求：标准曲线必须为过原点的直线
分析线的选择 通常选共振线（最灵敏线或且大多为最后线），但不是绝对的
灯电流选择
在保证光源稳定且有足够光输出时，选用最小灯电流（通常是最大灯电流的1/2~2/3） 最佳灯电流通过实验确定
AFS本质上仍是发射光谱
基本原理
共振荧光：发射的荧光波长等于激发光的波长
荧光类型 非共振荧光
荧光强度 Ⅰf
直跃荧光：从激发态直接跃迁至高于基态的亚稳态或基态所发射的荧光。
阶跃荧光：受激发的气态原子先以非辐射形式失去部分能量回到较低激发态或者受 激原子获得非辐射能后再直接回到较低激发态所发射的荧光
AAS原子吸收光谱法
2、Doppler变宽：它与相对于观察者的原子的无规则热运动有关。又称热变宽。
• 3、压力变宽：吸收原子与外界气体分子之间的相互作用引起的变 宽，又称为压变宽。它是由于碰撞使激发态寿命变短所致。外加 压力越大，浓度越大，变宽越显著。 • a. Lorentz变宽：待测原子之间的碰撞，又称共振变宽；但由于 AAS分析时，待测物浓度很低，该变宽可勿略。 b. Holtzmark变宽：待测原子与其它原子之间的碰撞。 • 外界压力增加－－谱线中心频率ν0位移、形状和宽度发生变化---发射线与吸收线产生错位----影响测定灵敏度。 • 温度在1500-30000C之间，压力为1.013×10-5Pa ---热变宽和压变 宽有相同的变宽程度； • 火焰原子化器--压变宽为主要；石墨炉原子化器--热变宽为主要。 • 4 、 场 致 变 宽 (field broadening) ： 包 括 Stark 变 宽 ( 电 场 ) 和 Zeeman 变宽(磁场) • 5、自吸与自蚀：光源中同种气态原子吸收了由阴极发射的共振线 所致。与灯电流和待测物浓度有关。
五、积分吸收与峰值吸收系数
1、 积分吸收 在原子吸收光谱中，无论是光源辐射的发射线还是吸收线都有一定 的宽度，亦即L－B定律(A＝KVcL)用于描述AAS的A与C的关系是不 准确的。 因此必须用积分吸收来描述： πe 2
∫ Kν dν
=
e为电子电荷；m为电子质量；f为振子强度，为受到激发的每个原子 的平均电子数，与吸收几率成正比。
克服方法：
加入释放剂： SO42-、PO43-对Ca2+的干扰----加入La(III)、Sr(II)---释放Ca2+； 加入保护剂(配合剂): 1） PO43-对Ca2+的干扰---EDTA----CaY(稳定且易破坏) ； 2） 含氧酸中Mg、Al-----MgAl2O4---使吸光度急剧下降----加入8-羟基喹啉作保护剂。 加入缓冲剂或基体改进剂：主要对GFAAS，如加入EDTA可使Cd 的原子化温度降低。 化学分离。
原子吸收光谱AAS
定义
原子吸收光谱法（AAS）：又称原子吸收分光光度法，是 基于待测物质的基态原子对特征谱线的吸收而建立的一种
分析方法，是定性或定量测定样品中痕量和超痕量金属元 素的有效方法。
原子蒸气
出射光Iv
入射光I0
4
二、原子吸收光谱分析基本理论
共振吸收线：电子从基态跃迁至第一激发态（能量最低的 激发态）所产生的吸收谱线称为共振吸收线，简称共振线。
采用火焰原子化装置时，劳伦兹变宽是主要的；当采用无 火焰原子化装置时，多普勒变宽占主要地位。综合上述因 素，实际原子吸收线的宽度约为10-3 nm 数量级。
14
三、原子吸收光谱仪
火焰原子化器
单色器
空心阴极灯
雾化器和雾化室 光电倍增管
光 源
原 子 化 系 统
分 光 系 统
检 测 系 统
数据处理和仪器控制
28 28
火焰原子化器特点
优点： （1）原子吸收分析条件稳定，重现性好，相对标准偏差
小；1％或更好； （2）分析速度快； （3）应用元素范围广，空气-乙炔火焰可以测定30多种元
素，氧化亚氮－乙炔火焰测定70多种元素； （4）操作方法简便，易掌握。
29
火焰原子化器特点
缺点： （1）样品利用效率低，10%～15%，大部分样品变为废
原子吸收光谱的产生：当适当波长的光通过含有基态原子 的蒸气时，且入射辐射的频率相当于原子中的外层电子由 基态跃迁到较高能态所需能量的频率时，基态原子就可以 吸收某些波长的光而从基态被激发到激发态，发生共振吸 收，从而产生原子吸收光谱。
I0
原子蒸汽
Iv
厚度L（吸收）
5
原子吸收光谱的产生
E3
E2
原子吸收光谱AAS的原理与应用
原子吸收光谱AAS的原理与应用原子吸收光谱（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）是一种广泛应用于分析化学的方法，用于测定样品中金属元素的含量。
它基于原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推断样品中金属元素的浓度。
原子吸收光谱的原理基于原子的能级结构。
在一个原子中，电子存在于不同的能级上。
当原子的电子从较低能级跃迁到较高能级时，必须吸收与能级差相等的能量。
这个能量可以通过向原子中输入特定波长的光来提供。
当光照射到样品中的金属原子时，如果光的波长适合金属原子的能级跃迁，光就会被原子选择性地吸收。
通过测量吸收光的强度，可以推断出样品中金属元素的浓度。
在AAS中，常用的光源是空心阴极灯（Hollow Cathode Lamp，HCL），它是一个具有需要测量元素的阴极的玻璃管。
当施加电压后，阴极放电并激发阴极表面相应元素的原子，产生特定波长的光。
这些光通过一个具有样品和光滤波器的火焰，然后被单色仪选择出特定波长，最后通过光电二极管测量吸收光的强度。
吸收光的强度与样品中金属元素的浓度成正比。
原子吸收光谱具有许多重要的应用。
首先，它广泛用于环境分析领域。
通过测量土壤、水体、大气等样品中的金属元素，可以了解这些样品中的污染物含量，从而评估环境的质量。
其次，AAS在食品分析中也有重要应用。
通过测量食品中的金属元素浓度，可以评估食品的安全性和质量。
此外，AAS在药物研发、冶金工业、矿产资源勘探等领域也具有广泛的应用。
虽然AAS是一种广泛应用的分析方法，但它也存在一些限制。
首先，AAS只能测定单一金属元素的浓度，不适用于多元素分析。
其次，AAS对样品的前处理要求较高，需要将样品溶解并进行适当的稀释。
此外，AAS 对样品中其他化合物也具有一定的选择性，需要进行干扰的消除或修正。
总结起来，原子吸收光谱是一种重要的分析方法，用于测定样品中金属元素的含量。
它基于原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推断样品中金属元素的浓度。
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2005/7 马长华
第一节 概述
原子吸收分光光度法 （ AAS）又称为 原子吸收光谱法，简称原子吸收， 是基于被测元素的基态原子对其原子共 振辐射的吸收进行定量分析的方法。该 分析法示意图见图-1。
测定试样中某元素含量时，试样在原 子化器中被蒸发、解离为气态基态原子， 当用该元素的锐线光源发射出的特征辐 射，照射该元素的气态基态原子区时， 元素的特征辐射因被气态基态原子吸收 而减弱，经过色散系统和检测系统后， 测得吸光度，根据吸光度与被测定元素 的浓度线性关系，从而进行元素的定量 分析。
当用锐线光源作原子吸收测定时，所得 吸收值A与原子蒸气中待测元素的原子数 总数N成正比, 在一定的喷雾和火焰条件 下， 溶液中待测元素的浓度与火焰中该 元素的基态原子有恒定的比例关系。则 有： A=KNL 其中 N∞C，令 K‘= K L A=K‘C
峰值积分值：测定某一波长处的吸光度 值，该值与被分析样的原子总数成正比， 现在多用。 积分吸收值：测定吸收线轮廓所包围的 面积，该值与气态原子浓度成正比。
火焰原子化的能力不仅取决于火焰温度，还与火焰的氧 化还原性有关。氧化还原性取决于燃气和助燃气的流量 比例，按燃助比可将火焰分为三种。 火焰的种类 燃助比 火焰性质 火焰状态 化学剂量火焰 约1∶4 中性 层次清楚 蓝色透明 富燃火焰 约1∶3 1 3 还原性 应用范围 大多数元素 皆适用
几种类型的火焰及温度
火焰类型 化学反应 温度/K
丙烷-空气焰 C3H8+5O2→3CO2+4H2O 2200 氢气-空气焰 H2+1/2O2→H2O H 2300 乙炔-空气焰 C2H2+5/2O2→2CO2+H2O 2600 乙炔－氧化亚氮焰 C2H2+5N2O→2CO2+H2O+5N2 3200
2多普勒变宽（Doppler） 用 ∆νD或∆λD表示， 又称温度变宽，它是由于原子的热运动所引起 的变宽，它是谱线变宽的主要因素。谱线多普 勒变宽由下式决定：
T ∆ν D = 7.16×10 ⋅ν0 M
−7
式中ν0 ：中心频率, T ν , T：绝对温度, M , M：原子量。 ∆ν0与温度的平方根成正比，与原子量的平方 根成反比。一般∆λD多在10-4～10-3nm内,是谱 线变宽的主要因素。
钠原子的原子结构 （1s）2（2s）2（2p）6（3s）1 基态：只有一个价电子，n=3；L=l1=0， S=s1=1/2；J=L+s=1/2 激发态：n=3；L=l1=1；S=s1=1/2； J1=L+s=3/2，J2=L+s—1=1/2（L-s） 钠原子的双线表示为： nMLJ Na 5890A 32S1/2—32P3/2 Na 5896A 32S1/2—32P1/2
（三）原子在各能级的分布
在热平衡状态，原子蒸气中处于基态和激发态 的原子数目与取决于能态的能量和体系的温度， 符合波尔兹曼（Boltzmann）分布定律
Nj g = e N0 g0
Ej −E0 j − KT
= e g0
gj
−∆E KT
= e g0
gj
−hν KT
Nj、No和gj、go是 激发态和基态的原子数和统 计权重。 T绝对温度， K波尔兹曼系数。
总自旋量子数S： 电子的自旋有正转和反转之 分。每个电子的自旋量子数，如取1/2和-1/2， 表征自旋方向。S的取值为0、±1/2、±1、 3/2 ±3/2．．．等 M为谱线多重性符号：等于２Ｓ+1。S为自旋 量子数。 J内量子数：核外电子运动时，轨道磁矩与自 旋磁矩产生偶合作用形成的能级裂分， J=L+s，L+s-1，…… ，L-s 它决定总角动量的大小。
第2节 基本原理
（一）原子光谱项nMLJ：表示原子中电子的特 定能级。 符号中n为主量子数；表示核外电子分布的层 次（壳层） N=1，2，3，4，5，6…… 对应符号；L，M，N，O，P，Q，… 决定原子体系主要能量 L为总角量子数；角量子数表示电子同一层次 中，有不同的轨道（能量） L=n-1 s，p，d，f…；决定电子运动的角动量 当n=1时，只有s态电子；n=2时，有s，p态； n=3时，有s，p，d……
(五)原子吸收定量原理
1原子吸收值与原子浓度的关系 从光源辐射出来的特征谱线（强度为I0）， 经过原子蒸气（长度为L）吸收后，光的 强度减弱为I，与分子吸收光谱一样，光 强减弱的程度符合光吸收的基本定律， 即 I
A = − lg I0 = 0.4343Kν L
式中，Kυ是基态原子对频率υ的单色光的 吸收系数。
雾化器（喷雾器） 膨胀室 形状为圆筒 形，直径约3～5cm, 长约10～20cm,一般 由耐腐蚀的金属、塑 料等材料制成 燃烧器是使试液雾粒、助燃气和燃烧气的混合 气体喷出并燃烧的装置，它实际上是一个气体 燃烧头。
图13-6 雾化器结构示意图
火焰：由燃料气（还原剂）与助燃气（氧化剂） 发生激烈的化学反应—燃烧而形成的。火焰的 作用是提供能量，使试液原子化。 试样雾滴在火焰中，经蒸发、干燥、离解（还 原）等过程产生大量基态原子。基态原子能对 特征的谱线产生选择性的吸收，因此火焰是原 子吸收分析的吸收池。 火焰温度取决于燃气与助燃气类型，常用空 气—乙炔火焰，最高温度2600K，能测35种元 素。
四、原子吸收线的形状
1 吸收线： 原子结构较分子结构简单，理论上应产生线状 光谱吸收线。实际上用特征吸收频率辐射光照 射时，获得一峰形吸收(有一定宽度)（图-2） 表征吸收线轮廓的参数有3个： （1）最大吸收系数K0(或称中心吸收系数) ； （2）中心频率ν0 (峰值频率) ：最大吸收系数 对应的频率； （3）半宽度∆ν：峰高一半（K0/2）时所对应 的频率范围。
三 原子化系统
原子化系统的作用：将试样中离子转变 成原子蒸气。分为火焰原子化和非火焰 原子化两类。 （一）火焰原子化装置 常用的火焰原子化装置为预混合式。预 混合式原子化系统主要装置为雾化器、 膨胀室和燃烧器，见图5。
火焰原子化装置主要由雾化器、膨胀 室、燃烧器构成
火焰原子化装置
图13-5 火焰原子化示意图
3000K 3.84×10-3 5.83×10-4 5.19×10-4 3.55×10-5 1.31×10-6 8.99×10-7 6.65×10-7 1.50×10-7 5.50×10-10
从上式和上表可知，在原子吸收中处于 激发态的原子数目是非常少的，N0可以 看作等于总原子数N。 原子吸收分析着眼于N0 ，数量大，且几 乎不受温度的影响；原子吸收分析几乎 不受温度变化的影响，这正是原子吸收 最令人感兴趣的特点之一。
共振线的自然宽度∆λN为10-6～10-5nm
（二）吸收峰变宽的主要原因 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∆νN或∆λN表示。它与 激发态原子的平均寿命（10-8～10-5s）和能级 宽度有关系。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。不同的谱 线具有不同的∆λN。对于大多数元素，共振线 的自然宽度∆λN为10-6～10-5nm。与谱线的其它 变宽宽度相比，自然宽度可以忽略不计。
表13-1 几种元素共振线的Nj/N0的值 共振线波长 gj/g0 激发能 Nj/N0 nm eV 2000K 2500K K 766.49 2 1.617 1.68×10-4 1.10×10-3 Na 589.0 2 2.104 0.99×10-5 1.14×10-4 Ba 553.56 3 2.239 6.83×10-6 3.19×10-5 Ca 422.67 3 2.932 1.22×10-7 3.67×10-6 Fe 371.993.332 2.29×10-5 1.04×10-7 Ag 328.07 2 3.778 6.03×10-10 4.48×10-8 Cu 324.75 2 3.817 4.82×10-10 4.04×10-8 Mg 285.21 3 4.346 3.35×10-11 5.20×10-9 Zn 213.86 3 5.795 7.45×10-15 6.22×10-12
光源 样品 光谱 原理
UV 与 AAS比较 连续 锐线 分子 原子 溶液 蒸气 连续光谱 线光谱 光的吸收 T=It/I0
原子吸收光谱法的特点 1 具有较高灵敏度。大多数元素为10-6数 量级，采用无火焰原子吸收法可更高， 达10-13g/ml数量级。 2 选择性好、抗干扰能力强。 原子吸收带很窄，互相重叠干扰可能小。 3 准确度、精密度高 1%—3% 4 仪器简单、操作方便 5 使用范围广 直接测定70多种元素， 它已成为一种常规的分析测试手段，得 到广泛的应用。
磁量子数m：运动的电子在磁场的作用 下将发生不同的取向 m=0，±1，±2，±3，±4，…±L。 m有2L+1个值，即在磁场中有2L+1取向。 m决定电子运动的角动量沿磁场方向的 分量。
对于多电子原子而言，电子的运动状态 比单电子复杂得多。用总量子数表示。 在物理意义上也有所不同。 内层电子的总角动量和总磁矩为零，一 般只考虑价电子。 用四个量子数n，L，s，J可以推断原子 中可能存在的电子组态。 原子光谱项中nMLJ
基本原理
原子光谱项nMLJ：五或六种量子数描述原子核 外电子的状态，原子光谱项用四种。 原子吸收线的产生：共振线 最强最灵敏 原子在各能级的分布：处于激发态的原子数很 少，可忽略不记。AAS实际上是测定总原子数。 原子吸收线的形状： 定量原理： A∝C
第三节 原子吸收分光光度计
一、原子吸收分析的流程 原子吸收分光光度计一般由光源、原子化 器、单色器和检测器四部分组成
第2节 基本原理
（二）原子吸收线的产生 根据原子结构理论，当基态原子吸 收了一定辐射后，基态原子被激发跃 迁到不同的较高能态，产生不同的原 子吸收线。 如果吸收的辐射能使电子从基态跃 迁至第一激发态（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。