第二章 原子吸收光谱法
原子吸收光谱法
低温原子化法：低温原子化法也称为化学原子化法 ，包括冷原子化法和氢化物发生法。
一般冷原子化法与氢化物发生法可以使用同一装置 。
冷原子化法：直接测量Hg 氢化物发生法：氢化物发生器生成金属或类金属元
素氢化物，进入原子化器。
第四节 干扰及其消除方法
物理干扰：由于溶液的物理性质（如粘度、表面张力、密度和蒸 气压等）的变化引起的试液抽吸过程、雾化过程和蒸发过程的比 例不同。消除物理干扰的主要方法是配制与被测试样相似组成的 标准溶液，或采用标准加入法。
电离干扰：在高温下，原子电离成离子，而使基态原子数目减少 ，导致测定结果偏低，此种干扰称电离干扰。消除办法是向试液 中加入过量比待测元素电离电位低的其他元素（通常为碱金属元 素）。例如，测钙时可加入过量的KCl溶液消除电离干扰。钙的 电离电位为6.1eV，钾的电离电位为4.3eV。由于K电离使钙离子 得到电子而生成原子。
｛ C2H2：空气
> ¼ 富燃火焰 ≈¼ 中性火焰 化学计量火焰
< ¼ 贫燃火焰
根据燃气和助燃气的种类不同常用的有以下火焰：
乙炔-空气火焰； 氢-空气火焰； 乙炔-氧化亚氮火焰。
① Al,Ti,Ta,Zr等易形成难解离氧化物，不宜使用
② As 193.64,197.20nm；Se 196.09nm 不易使用 乙炔—空气火焰 是原子吸收测定中最常用的火焰，该火焰 燃烧稳定，重现性好，温度较高，可达23000C ，对大多数元
化学干扰：被测元素与共存组分发生化学反应，生成更稳定的 化合物，影响被测元素的原子化。由于PO43-的存在，钙与其形 成了磷酸钙、焦磷酸钙等化合物，这些化合物其键能很高，在 火焰中不易分解产生钙原子，结果偏低。消除方法：加入干扰 抑制剂的方法，如加入锶盐后Sr与PO43-反应生成比磷酸钙更加 稳定的化合物，从而释放出钙原子，消除了磷酸根离子对钙的 干扰。
原子吸收光谱法
原子吸收光谱法1、原子吸收光谱的基本原理是什么，为什么采用锐线光源？答：原子吸收法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。
任何元素的原子都是由原子核和绕核运动的电子组成，原子核外电子按其能量的高低分层分布而形成不同的能级，因此，一个原子核可以具有多种能级状态。
能量最低的能级状态称为基态能级（E0=0），其余能级称为激发态能级，而能最低的激发态则称为第一激发态。
正常情况下，原子处于基态，核外电子在各自能量最低的轨道上运动。
如果将一定外界能量如光能提供给该基态原子，当外界光能量E恰好等于该基态原子中基态和某一较高能级之间的能级差ΔE时，该原子将吸收这一特征波长的光，外层电子由基态跃迁到相应的激发态，而产生原子吸收光谱。
核外电子从基态跃迁至第一激发态所吸收的谱线称为共振吸收线，简称共振线。
由于基态与第一激发态之间的能级差最小，电子跃迁几率最大，故共振吸收线最易产生。
对多数元素来讲，它是所有吸收线中最灵敏的，在原子吸收光谱分析中通常以共振线为吸收线。
若测定溶液中某金属的量，需先将金属离子化合物在高温下解离成原子蒸气，两种形态间存在定量关系。
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，使得特征谱线的光强度减弱。
光强度的变化符合朗伯-比耳定律，在此基础上再进行定量分析。
与分子光谱的带状光谱不同，原子吸收光谱理论上是线状光谱，但由于自然宽度、多普勒宽度、压力变宽、自吸变宽、场致变宽等，使得谱线具有一定的宽度。
从理论上来说，可以通过计算在吸收线轮廓内，吸收系数的积分称为积分吸收系数，简称为积分吸收，它表示吸收的全部能量。
但实际上，测定该值需要分辨率非常高的色散仪器，很难实现。
1955年澳大利亚学者沃尔森(Walsh) 提出，在温度不太高的稳定火焰条件下，峰值吸收系数与火焰中被测元素的原子浓度也正比。
因此，目前一般采用测量峰值吸收系数的方法代替测量积分吸收系数的方法。
原子吸收光谱法
15:35
（2）谱线的热变宽 又称多普勒（ Doppler ）变宽，它是由于原子在空间 作热运动而引起的。
从物理学原理可知，从一个运动的原子发出的光，如果运动方 向离开观察者，则在观察者看来，其频率要比静止原子所发出 的光频率低，反之，如果原子向着观察者运动，则其频率要比 静止原子发出的光的频率高，这就是多普勒效应。 原子吸收分析法中，气体中的原子是处于无规则热运动中，有 的向着检测器方向运动，使光能增大，波长变短一点。有的背 向检测器运动，光能减弱，波长变长一点，一长一短，使谱线 变宽。这种频率分布和气体中原子的热运动的速度分布相符。
§5-1概述
一、方法简介 原子吸收光谱法 (又名原子吸收分光光度法 ) 是基于测量 试样所产生的原子蒸气对特定谱线的吸收程度，来确定试 样中待测元素的浓度或含量的方法。
原子吸收现象是1859年德国物理学家基尔霍夫发现的,1955年澳 大利亚物理学家A.Walsh提出峰值吸收测量法,从理论上解决了 15:35 定量问题,这一方法才得以应用.
1.14 10 4
从以上计算可以看出，与基态原子数相比，激发态原子数可忽 略不计。
即 N0≈N总
由此我们可以得到结论： （1）基态原子数等于总原子数。
15:35 （ 2）原子吸收法受温度影响不大。
二、吸收轮廓及变宽原因 1．吸收轮廓 从能级跃迁的观点看，吸收线与发射线应是一条严格的几何线， 但实际上是有一定宽度的。我们把吸收线或发射线的强度按频 率的分布叫谱线轮廓。如图5-2所示。 图中最大吸收对应的 频率 ν 0 称为峰值吸收
15:35
§5-2 原子吸收法的基本原理 一、基态原子数与火焰温度的关系 根据热力学原理，在一定温度下达到热力学平衡状态时，基态 和激发态的原子数之比与热力学温度的关系，可以用玻尔茨曼公 式描述： E j E0
原子吸收光谱法原理
原子吸收光谱法原理
原子吸收光谱法是一种常用的分析技术，用于确定物质中的元素含量。
该方法基于原子在特定波长的光照射下发生能级跃迁的现象，利用元素特征波长的吸收峰的强度来测量样品中元素的浓度。
以下是原子吸收光谱法的原理。
1. 原子的能级结构：原子由电子围绕着原子核的轨道运动组成。
电子在这些轨道上具有不同的能量，称为电子能级。
当原子受到外部的能量激发时，电子会从低能级跳跃到高能级，形成激发态。
2. 能级跃迁：原子的电子在吸收能量后，会跃迁到高能级。
当电子从高能级返回到低能级时，必须释放出能量。
这个能量的差别可以以光子形式释放出来，其波长与能级差相关。
3. 吸收光谱：在原子吸收光谱实验中，使用的是特定波长的光源，通常为中性或离子化的金属蒸汽灯。
这些光源会发出特定波长的光，射入样品中。
4. 样品吸收：样品中的元素原子会吸收与其能级差相匹配的波长的光。
当光通过样品时，部分光会被吸收，其吸收强度与元素的浓度成比例。
5. 检测：通过测量样品吸收光的强度，可以确定元素的浓度。
一般使用光电器件来测量吸收光的强度。
可以采用单光束或双光束系统进行测量。
6. 标准曲线：为了确定未知样品中元素的浓度，常常使用标准曲线进行定量分析。
通过测量一系列已知浓度的标准溶液的吸收峰强度，可以绘制出吸收峰强度与浓度之间的关系曲线。
利用这个曲线，可以根据样品的吸光度值来确定其浓度。
总之，原子吸收光谱法利用原子能级跃迁的现象，通过测量样品对特定波长光的吸收来测量元素的浓度。
该技术广泛应用于元素分析和环境监测等领域。
原子吸收光谱法
单道双光束
原子吸收光谱仪
一、光源（空心阴极灯）
1、构造 阴极: 钨棒作成圆筒形，筒内熔入被测元素 阳极: 钨棒装有钛、 锆、 钽金属作成的阳极 管内充气：氩或氖称载气极间加压500-300伏，要求 2稳流电源供电。 、锐线光产生原理
溅射出的被测元素原 子大量聚集在空心阴极内 , 与其它粒子碰撞而被激发 , 发射出相应元素的特征谱线。
温度越高， Ni / N0值越大，即激发态原子数随温度升 高而增加，而且按指数关系变化； 但是，即使在高温下， Ni /N0值也很低，即蒸气 中基态原子数近似地等于总原子数。 如： Na 589.0 nm线， gi / g0 = 2, Ei=2.104 eV
K=2000时, Ni /N0=0.99× 10-5
二、基态原子数与激发态原子数的关系
根据热力学的原理，在一定温度下达到热平 衡时，基态与激发态的原子数的比例遵循 Boltzman分布定律。
Ni / N0 = gi / g0 exp(- Ei / kT) 激发能 统计权重 表示能级 的简并度
激发态 与基态 原子数
Boltzman 常数
热力学 温度
一、 测量条件选择
1、分析线，查手册，随空心阴极灯确定。
2、狭缝宽度 W=DS没有干扰情况下，尽量增加W，增强辐射 能。
3、灯电流，按灯制造说明书要求使用。
4、原子化条件。
二、分析方法
1. 校准曲线法
标准溶液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，根据试样的吸光度直 接求出被测元素的含量。
（2）氢化物原子化法
适用于Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se和Te等元素。 在一定的酸度下，将被测元素还原成极易挥发与分解的 氢化物，如AsH3 、SnH4 、BiH3等。这些氢化物经载气 送入石英管后，进行原子化与测定。
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
原子吸收光谱法原子吸收光谱法是一种常见的分析化学技术，用于定量分析样品中金属元素的含量。
这种方法利用了原子在特定波长的光线照射下吸收特定能量的特性。
本文将介绍原子吸收光谱法的原理、应用及其在分析化学领域的重要性。
## 一、原理介绍原子吸收光谱法的原理基于原子在吸收特定波长的光线后，电子从基态跃迁到激发态的过程。
当样品中的金属元素被蒸发成原子并通过火焰或电热等方法激发后，特定波长的光被通过样品，吸收特定能量的光线被原子，其吸收量与原子浓度成正比。
利用测量被吸收的光的强度，可以推断出样品中金属元素的含量。
## 二、仪器构成原子吸收光谱法的仪器通常包括光源、样品室、单色器、检测器等部分。
光源产生特定波长的光线，样品室用于蒸发样品中的金属元素成原子，单色器用于选择特定波长的光线，检测器用于测量被吸收的光线的强度。
这些部件共同作用，构成了原子吸收光谱仪，可用于样品中金属元素含量的定量分析。
## 三、应用领域原子吸收光谱法在环境监测、食品安全、医学诊断等领域有着广泛的应用。
例如，它可以用于检测饮用水中的重金属污染物，监测环境中的有害元素含量，确保环境质量安全。
在食品安全方面，原子吸收光谱法可用于检测食品中的微量元素，如铁、锌等，确保食品质量符合标准。
此外，在医学诊断中，原子吸收光谱法可以用于分析生物样本中微量元素的含量，为疾病诊断提供重要依据。
## 四、优势与局限性原子吸收光谱法具有高灵敏度、高精确度和宽线性范围的优势，能够准确测定样品中微量金属元素的含量。
然而，它也有局限性，例如不能同时测定多种元素，需要事先了解样品中金属元素的成分，且对样品制备要求较高。
## 五、发展趋势随着科学技术的不断发展，原子吸收光谱法也在不断完善和发展。
近年来，原子吸收光谱法与其他分析技术相结合，如原子荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法等，提高了分析的灵敏度和准确性。
此外，随着纳米技术的发展，原子吸收光谱法在纳米材料分析方面也有了广阔的应用前景。
原子吸收光谱法
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一、背景知识
• 3)积分吸收与峰值吸收
• (1)积分吸收法。原子吸收是由基态原子对共振线的吸收而得到的。
由于任何谱线都有一定的宽度，所以可将一条原子吸收线，看成是由
若干极为精细的、频率相差甚小的光波所组成。因此，测量气态基态
原子对共振线的吸收应是测量对整个谱线轮廓的吸收。将这条曲线进
• 若半宽度固定时，则峰值吸收系数越大，积分吸收就愈大，即峰值吸 收系数与积分吸收成正比。因此
• 式中，b取决于谱线变宽的原因，将式(2-2)代入式(2-4}可得:
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一、背景知识
• 在一定条件下，式中b、△v和 均为常数，则 • 激发态原子数Ni与基态原子数N0，的比值符合波尔兹曼分布定律，即 根据公式可知，当原子化器温度不同时，Ni与N0的比值不同，以表2-1所
• 实际分析时，要求测定的并不是蒸气中的原子浓度，而是被测试样中 某元素的含量，在给定的实验条件下，被测元素的含量。与蒸气相中 原子浓度N之间保持一稳定的比例关系:
• 因此式(2-10)可写作 • 当实验条件一定时，K、σ和L均为常数，式(2-12)可简化为: • 4.原子吸收光谱法的特点 • (1)测定灵敏度高。火焰原子化法的检测限可达每毫升10-6g，无火焰
• 二、员工培训规划的含义及要求
• 员工培训规划在企业培训管理活动中具有极为重要的地位和作用。它 是在培训需求分析的基础上，从企业总体发展战略的全局出发，根据 企业各种培训资源的配置情况，对计划期内的培训目标、对象和内容 、培训的规模和时间、培训评估的标准、负责培训的机构和人员、培 训师的指派、培训费用的预算等一系列工作所作出的统一安排。
原子吸收光谱分析-基础化学试验教学示范中心
锐线光源
1）光源的发射线与吸收线的V0一致。
2）发射线的ΔV1/2比吸收线的 ΔV1/2更窄。
I t I 0e
K L
使用锐线光源进行吸收测量时,
2 ln 2 e 2 Kv= K 0 0.434 N0 f vD mc
I0 2 ln 2 e 2 A lg 0.434 K 0 L 0.434 N0 f L I vD mc
第二章 原子吸收光谱分析
Atomic absorption spectrometry(AAS )
§8-1 概述
generalization
一、历史 二、分析过程 三、特点
11:08:03
§8-1 概述 一. 历史
1802年，Wollaston发现原子吸收现象 1955年，Walsh奠定原子吸收光谱法的基础 20世纪60年代以后迅速发展。
对于原子吸收来说，大多数元素在火焰中处于激发态 原子数可以忽略。
火焰中绝大多数是基态原子数，因此可以用基态原子 数代表待测元素的原子总数，它正比于待测元素的浓度。
A = k NO L NO ∝N∝c A= K'c
——原子吸收光谱分析的定量基础
§8-3 原子吸收 分光光度计
一、流程 二、光源 三、原子化系统 四、单色器 五、检测系统
M
ν 0：谱线的中心频率；T：温度，M：元素的原子量 压力变宽：由于吸光原子与蒸气中原子或分子相互碰撞而导 致的谱线变宽。 劳伦兹变宽：待测原子和其他原子碰撞。 赫鲁兹马克变宽：同种原子碰撞。
在一般分析条件下压力变宽主要是劳伦兹变宽。
三.积分吸收和峰值吸收
在原子吸收分析中，要准确 测量原子吸收值，必须测出吸收 谱线下所包围的整个面积，即对 吸收曲线进行积分。
原子吸收光谱法
实际分析时,要求测定的并不是蒸 气相中的原子浓度，而是被测试样中 某元素的含量，在给定的实验条件下, 被测元素的含量与蒸气相中原子浓度 N之间保持一稳定的比例关系时。
这 里
K " 0.43K ' )
有
N αc
( N0 N )
A K " αcL
在实验条件一定时, K ",和 L 均 为常数，则上式可写为 A kc 这是原子吸收测量的基本关系式
Nj N0 Pj P 0
e Ej / kT
在原子光谱Pj/P0和Ej都是已知值, Nj 随热力学温度T而变。 N
0
①
T
Nj N0
② 在同一温度下，Ej→小 ν→小 入（共振线波长）→大。
常用的光焰温度
T 3000K
元素激发能 大多数共振线
Nj N0 100% 1%
E j 10ev
二、原子吸收光谱法的实验装置 原子吸收分光度计主要有四部分组成（如 图4 —1（a）所示）：
① 锐线光源
② 原子化器
③ 分光系统
④ 检测系统
三、原子吸收光谱法与紫外可见分光
光度法比较 原子吸收光谱和紫外可见光谱同 属吸收光谱，他们的异同点如下:
§4.1 基本原理 一、吸收线的产生 （原子吸收光谱的产生）
由热力学可知,在一定温度下，当达到 热力学平衡（指温度、压力和浓度不再发 生变化）后，其中激发态原子数与基态原 子数之间的关系可用玻兹曼方程表示:
Nj N0
pj p0
e
( E j E0 ) / kt
原子吸收光谱法
原子吸收光谱法(一) 概述原子吸收光谱法(Atomic Absorption Spectrometry, AAS) 也称原子吸收分光光度法。
它是根据物质的基态原子蒸气对特征辐射的吸收作用来进行元素定量分析的方法。
由于该分析法具有灵敏度高、抗干扰能力强、精密度高、选择性好、仪器简单、操作方便等特点，所以20世纪60年代以后，原子吸收光谱分析法得到迅速发展，并且愈来愈趋于成熟，它是测定微量或痕量的灵敏而可靠的分析方法。
现在能够测定70多钟元素，它已成为一种常规的分析测试手段，得到广泛的应用。
原子吸收分光光度法和紫外-可见分光光度法在原理上有类似之处，都是利用物质对辐射的吸收来进行分析的方法。
而且两者的吸收机理完全不同，紫外-可见分光光度法测量的是溶液中的分子(或离子)的吸收，一般为宽带吸收，吸收的带宽从几纳米到几十纳米适用的是连续光源；而原子吸收分光光度法测量的是气态基态原子的吸收，这种吸收为窄带吸收，吸收带宽仅为10-3nm数量级，使用的是锐线光源。
由于两种方法的吸收机理完全不同，因而在试样的处理技术、试验方法和对仪器的要求等方面也不同。
原子吸收光谱分析的基本过程如下：如欲测定试样中谋元素含量，用该元素的锐线光源发射出特征辐射，试样在原子化器中被蒸发、解离为气态基态原子，当元素的特征辐射通过该元素的气态基态原子区时，原子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。
(二)基本原理根据原子结构理论，当基态原子吸收了一定的辐射之后，基态原子被激发跃迁到不同的能态，产生不同的原子吸收线。
如果吸收的辐射能使基态原子跃迁到能量最低的激发态的时，产生的吸收线叫共振吸收线，简称共振线。
不同的元素由于原子结构不同，对辐射的吸收都是有选择性的，不同元素有不同的共振吸收线。
共振吸收线是元素的特征谱线，在原子吸收光谱分析中，常用元素最灵敏的第一共振吸收线作为分析线。
原子吸收光谱法
原子吸收光谱法
原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectrometry,AAS）是一种基于物质的原子蒸气对同种原子发射的特征辐射（谱线）的吸收作用而建立起来的分析方法。
它可以用来对元素进行定量分析。
在一个典型的实验中，液体或固体样品在火焰或石墨炉中被雾化。
然后自由原子暴露在光下，通常由空心阴极灯产生，并经历从基态到激发电子态的电子转变。
灯产生的光是由要测定的同一元素的激发原子发出的，因此辐射能量直接对应于原子化样品吸收的波长。
一个单色器被放置在样品和检测器之间，以减少背景干扰。
在这里，检测器测量光束的强度并将其转换为吸收数据。
原子吸收光谱法具有准确度高、灵敏度高、选择性好、抗干扰能力强等优点，并且设备操作简单、分析速度快。
它广泛应用于地质、冶金、机械、化工、农业、食品、轻工、生物医药、环境保护、材料科学等各个领埴。
原子吸收光谱法
原子吸收光谱法原子吸收光谱，又称原子分光光度法，是基于待测元素的基态原子蒸汽对其特征谱线的吸收，由特征谱线的特征性和谱线被减弱的程度对待测元素进行定性定量分析的一种仪器分析的方法。
分析过程：用（锐线光源）同种原子发射的特征辐射照射试样溶液被雾化和原子化的原子蒸气层，测量（特征辐射）透过的光强或吸光度，根据吸光度对浓度的关系计算试样中被测元素的含量。
原子吸收分光光度计，物质产生原子蒸气对特定谱线的吸收作用进行定量分析的装置。
一、基本原理原子吸收光谱法 (AAS)是利用气态原子可以吸收一定波长的光辐射，使原子中外层的电子从基态跃迁到激发态的现象而建立的。
由于各种原子中电子的能级不同，将有选择性地共振吸收一定波长的辐射光，这个共振吸收波长恰好等于该原子受激发后发射光谱的波长。
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，在线性范围内与被测元素的含量成正比：A=KC式中K为常数；C为试样浓度；K包含了所有的常数。
此式就是原子吸收光谱法进行定量分析的理论基础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。
由此可作为元素定性的依据，而吸收辐射的强度可作为定量的依据。
AAS现已成为无机元素定量分析应用最广泛的一种分析方法。
该法主要适用样品中微量及痕量组分分析。
二、谱线轮廓原子吸收光谱线并不是严格几何意义上的线，而是占据着有限的相当窄的频率或波长范围，即有一定的宽度。
原子吸收光谱的轮廓以原子吸收谱线的中心波长和半宽度来表征。
中心波长由原子能级决定。
半宽度是指在中心波长的地方，极大吸收系数一半处，吸收光谱线轮廓上两点之间的频率差或波长差。
原子吸收光谱法 (2)
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一、概述
原子吸收光谱法：基于原子蒸气对其特征谱线吸收进展的定 量分析方法。 优点： (1) 检出限低，ng ml-1〔火焰原子吸收〕；
(2)石墨炉法 mDL=3SB/Sm 〔单位：ng或pg 〕 SB：标准偏差 Sc〔Sm〕：待测元素的灵敏度，即工作曲线的斜率
。
二、测定条件的选择
1．分析线 一般选待测元素的共振线作为分析线，测量高浓度时，也
可选次灵敏线。 2．光谱通带〔可调节狭缝宽度改变〕
无邻近干扰线〔如测碱及碱土金属〕时，选较大的通带， 反之〔如测过渡及稀土金属〕，宜选较小通带。 3．空心阴极灯电流
3.空心阴极灯的工作原理
• 施加几百伏电压时，便产生“阴极溅射〞效应，使阴极 外表的金属原子溅射出来，溅射出来的金属原子再与电子 、惰性气体原子及离子发生碰撞而被激发，于是阴极内辉 光中便出现了阴极物质的特征光谱。 • 用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯。 • 空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。
cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO ……
分别测得吸光度为：AX，A1，A2，A3，A4……。 以A对浓度增量c做图得一直线，图中cX点即待测溶液浓 度。
该法可消除基体干扰； 不需要参比样品。
四、应用
应用广泛，微量金属元素测定的首选方法(非金属元素可采 用间接法测量)。
K 00.43 2 π 4vlDn 2m e2N c 0f A = k N0 b N0 ∝N∝c
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电子与惰性气体碰撞，使气体原子电离。在电场的作用
下，惰性气体的离子（正离子）向阴极运动。由于阴极附 近的电位梯度大，正离子被大大加速而具有很大的能量，
当正离子轰击阴极表面时，阴极表面的金属原子从晶格中
溅射出来，大量聚集在空心阴极中，再与电子、惰性气体 的原子、离子等碰撞而被激发，产生阴极物质的线光谱。
1、灵敏度
（1）灵敏度（S）：指在一定浓度时，测定值（吸
光度）的增量（△A）与相应的待测元素浓度（或质
量）的增量（△c或△m）的比值，即：
Sc
A c
Sm
A m
二、原子吸收分析的灵敏度和检出极限
（2）特征浓度与特征质量：是指对应与1%净吸收
（It-Is）/ It = 1/100的待测元素质量浓度（c）或质 量（mc），或对应于0.0044吸光度的待测 炉原子化法中通常使用特征质量。计算式分别为：
大，火焰的热量除了用于分解盐类外，还要用于蒸发大量水 分，降低了火焰的温度，使原子化效率下降，灵敏度降低。 最佳试液提取量应使测定灵敏度最高。 一般来讲，试液提取量选择在3～6 mL/min范围内，具有最佳
的灵敏度。
三、燃气、助燃气、燃烧器高度的最佳水平
3、燃烧器高度
燃烧器高度选择方法：固定其他实验条件，由低到高
c
0 .0 0 4 4 B A
mc
0 .0 0 4 4 m B A
二、原子吸收分析的灵敏度和检出极限
2、检出极限（检出限）
检出限（D）指的是:在适当置信度下，能检测出的 待测元素的最小质量浓度或最小质量。用接近于空 白的溶液，经若干次（10～20次）重复测定所得吸 光度的标准偏差σ 的3倍求得。
二、灯电流的选择
选择灯电流的原则：在保证有足够强度和稳定的光
谱输出条件下，应尽量选用较低的灯电流。对大多
数元素来讲，灯电流选择在空心阴极灯额定电流的
40%～60%左右较为合适。
三、燃气、助燃气、燃烧器高度的最佳水平
1、火焰的种类及燃助比
选择最佳燃助比方法：通常是固定助燃气流量在一
适当值，逐步改变燃气流量，测定在不同燃助比火
④ 曲线的斜率太小或太大都将引起较大的误差。
一、定量分析方法
3、浓度直读法
应用浓度直读法应注意的问题：
① 仪器必须用标准溶液反复校正后再进行测定。
② 整个测量范围内吸光度和浓度间应有良好的 线性关系。 ③ 保证仪器工作条件稳定。 ④ 标准溶液与试样溶液应在操作条件完全相同
下进行测定。
二、原子吸收分析的灵敏度和检出极限
吸收线宽度小。
第三节 原子吸收分光光度计的结构
一、光源－空心阴极灯
（一）对光源的要求
所使用的光源必须满足的要求：
1、能发射待测元素的共振线。
2、能发射锐线光。
3、发射的光必须具有足够的强度，稳定且背景小。
最常用光源：空心阴极灯
一、光源－空心阴极灯
（二）空心阴极灯
1、结构
一、光源－空心阴极灯
2、工作原理 在阴极和阳极间加上100～400V的直流电压，即可产
一、光源－空心阴极灯
3、主要指标
谱线的宽度、强度、稳定度和背景等。
4、电源要求
稳流电源：电流稳定度：0.1～0.5%左右
输出电流：0～50mA
输出电压：450～500V
二、原子化系统
（一）火焰原子化装置
1、雾化器： 2、燃烧器： 3、火焰： 火焰分类：（按燃气和助燃气比例不同）
(1)中性火焰（化学计量火焰）：
1、选择性好，干扰少。
2、灵敏度高。用火焰原子吸收分光光度法可测 到10-9 g/mL数量级。用石墨炉原子吸收分光光度 法可测到10-13 g/mL数量级。 3、测定的范围广。可测70多种元素。
4、操作简便，分析速度快。用途广泛。
第一节 概述
第二节 原子吸收分光光度法的基本原理
一、共振线和吸收线 1、基 态： 2、激发态： 3、共振发射线： 4、共振吸收线： 5、共振线： 6、元素的特征谱线： 7、分析线：
依次改变燃烧器高度，测定在不同高度下，待测元素
标准溶液的吸光度，绘制A-燃烧器高度曲线，吸光度
最大时的高度为最佳燃烧高度。
4、占空比
第六节 原子吸收分光光度法中的干扰及抑制
一、化学干扰及抑制
（1）加入释放剂
（2）加入保护剂
（3）加入缓冲剂（饱和剂）
（4）电离缓冲剂
二、光谱干扰与抑制
三、物理干扰及抑制
K vdv
e2
mc
N 0F KN
0
三、原子吸收分光光度法的定量基础
A lg I0 I K N 0b
'
A K c
K 为在一定实验条件下是常数。此式即为原子吸收
'
分光光度法进行定量分析的基础。但要注意应用 的前提条件是，低浓度，发射线的中心频率与待
测原子吸收线的中心频率相同且发射线宽度要比
Ax A0 A x
c0
一、定量分析方法
使用标准加入法时应注意事项：
① 待测元素的浓度与其对应的吸光度应呈线性关系。 ② 为了得到较为精确的外推结果，最少采用四个点来做外 推曲线，并且第一份加入的标准溶液与试样溶液的浓度之 比要适当，即要求第一份加入量产生的吸光度约为试样原 吸光度的一半。 ③ 本法只能消除基体效应带来的影响，不能消除背景吸收 等的影响。
第七节 原子吸收分光光度计的操作
以AA7000型原子吸收分光光度计为例来介绍
1、启动前的准备
2、元素灯的安装与更换
3、狭缝燃烧器的安装与调整
4、点火操作
焰中待测元素溶液的吸光度，绘制A-燃助比关系曲
线，吸光度最大时的燃助比为最佳燃助比。
三、燃气、助燃气、燃烧器高度的最佳水平
2、试液提取量
试液提取量：是指单位时间内被吸入火焰中的试液体积，一 般以mL/min为单位。试液提取量太小时，火焰中待测基态原
子数相对较少，吸光度值较小，灵敏度低。若试液提取量过
(2)富燃火焰： (3)贫燃火焰：
二、原子化系统
（二）石墨炉原子化装置
三、分光系统
四、检测系统
1、检测器：
2、放大器：
3、对数变换器：
4、读数显示装置：
第四节 定量分析方法及方法评价
一、定量分析方法
1、标准曲线法
2、标准加入法
Ax K c
'
A0 K ( c 0 c x )
'
cx
一、吸收线的选择
2、光谱通带
光谱通带是指:单色器出射光束波长区间的宽度，以Vλ表 示，其单位为nm。Vλ的大小取决于单色器的色散率和狭缝宽
度，即: Vλ＝DS
狭缝选择方法：固定其他实验条件，依次改变狭缝宽度，测 量在不同的狭缝宽度时，待测元素标准液或试液的吸光度，绘 制A-S曲线。开始，随着狭缝的增加，A逐渐增量大并达到一 大值。狭缝继续增大时，其他干扰谱线或非吸收光进入光谱通 带内，吸光度将立即减小，故吸光度最大时狭缝宽度为合适狭 缝宽度。
二、基态与激发态原子的分配
Ni N0 gi g0
Ei E0 KT
e
Ni，N0——激发态和基态的原子数 对共振线来说，电子是从基态（E0＝0）跃迁到第一 激发态，上式可以写成
Ni N0 gi g0
Ei KT
e
三、原子吸收分光光度法的定量基础
三、原子吸收分光光度法的定量基础
A
D 3 S
B 3
A
二、原子吸收分析的灵敏度和检出极限
3、回收率
（1）利用含量已知的标准物质进行测定：
R 含量测定值 含量真实值
（2）利用加入标准样品法测定：
R 加标样测定值－未加标样测定值 标准加入量
第五节 最佳仪器条件的选择
一、吸收线的选择
1、分析线 分析线选择方法：固定其他实验条件，从适合波 长开始，依次改变波长，测量在不同的波长处，待 测元素标准液的吸光度，绘制A-λ 曲线，找出具有 最大吸光度的波长，并考虑在此波长处有无干扰情 况，若无干扰，则可以确定该波长的谱线为分析线。
第二章 原子吸收分光光度法
培训学习目标：通过本章的学习，使高级化学检 验工掌握原子吸收分光光度法的基本原理；熟悉
原子吸收分光光度计的构造、使用和维护保养的
方法；掌握定量分析方法中的标准曲线法、标准
加入法、内标法；掌握方法评价指标；了解仪器
测定条件的选择及干扰的来源及其消除方法。
第一节 概述
原子吸收分光光度法的特点：