第7章-原子吸收和原子荧光光谱法PPT课件
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原子荧光光谱法基本原理ppt课件
1、原子荧光光谱法基本原理
原子荧光是原子蒸气受具有特征波长的光源照射后，其中一 些自由原子被激发跃迁到较高的能态，然后去活化回到某一 能态（常常是基态）而发射出特征光谱的物理现象。
当激发辐射的波长与产生的荧光波长相同时，称为共振荧光， 它是原子荧光分析中最主要的分析线。各元素都有其特定的 原子荧光光谱，根据原子荧光强度的高低可测得试样中待测 元素含量。这就是原子荧光光谱分析。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
一、基本原理
1、原子荧光光谱法基本原理 2、氢化物发生原理
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
仪器供电源为（22022）V；频率（501）Hz单相 交流电，应良好接地。
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五、仪器条件
气源要求
仪器使用时要用到氩气（Ar）；纯度应大于 99.99%，同时购置氩气分压表（可用氧气分压 表替代），主压表表头：0～25MPa，分压表表 头：0～3.0MPa，供给仪器的氩气压力为0.20～ 0.26MPa
整机管路安装
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五、仪器条件
环境条件
环境温度5℃～35℃，最适宜温度为15℃～30℃ 。 环境相对湿度不大于80%。 仪器应放置在平稳的工作台上，不得有阳光直射及强 烈电磁干扰。 仪器不应放置于具有强烈腐蚀(强酸,强碱)气体的环境 中。
原子荧光是原子蒸气受具有特征波长的光源照射后，其中一 些自由原子被激发跃迁到较高的能态，然后去活化回到某一 能态（常常是基态）而发射出特征光谱的物理现象。
当激发辐射的波长与产生的荧光波长相同时，称为共振荧光， 它是原子荧光分析中最主要的分析线。各元素都有其特定的 原子荧光光谱，根据原子荧光强度的高低可测得试样中待测 元素含量。这就是原子荧光光谱分析。
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一、基本原理
1、原子荧光光谱法基本原理 2、氢化物发生原理
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仪器供电源为（22022）V；频率（501）Hz单相 交流电，应良好接地。
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五、仪器条件
气源要求
仪器使用时要用到氩气（Ar）；纯度应大于 99.99%，同时购置氩气分压表（可用氧气分压 表替代），主压表表头：0～25MPa，分压表表 头：0～3.0MPa，供给仪器的氩气压力为0.20～ 0.26MPa
整机管路安装
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五、仪器条件
环境条件
环境温度5℃～35℃，最适宜温度为15℃～30℃ 。 环境相对湿度不大于80%。 仪器应放置在平稳的工作台上，不得有阳光直射及强 烈电磁干扰。 仪器不应放置于具有强烈腐蚀(强酸,强碱)气体的环境 中。
原子吸收光谱法和原子荧光光谱法
（3）通带宽度（W）：指光线通过单色器出射狭缝
的谱线宽度，它是由单色器的狭缝宽度（S） 和倒色 散率（D）决定。当倒色散率（D）一定时，可通过 选择狭缝宽度（S）来确定：
W=DS
第31页/共62页
五、检测系统
主要由检测器、放大器、对数变换器、显示记录 装置组成。
作用：将待测光信号转换成电信号，经过检波放大、 数据处理后显示结果。
第35页/共62页
三、电离干扰
来源：
高温导致原子电离，从而使基态原子数减少， 吸光度下降。
消除：
加入消电离剂（主要为碱金属元素），产生大
量电子，从而抑制待测原子的电离。如大量KCl 的
加入可抑制Ca的电离，
K Ca++ e
K+e Ca
第36页/共62页
四、光谱干扰
主要有谱线干扰和背景干扰两种 1、谱线干扰和抑制
第34页/共62页
二、化学干扰
来源：待测元素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：
1. 加入释放剂：SO42-、PO43-对Ca2+的干扰----加入La(III)、
Sr(II) ----释放Ca2+； 2. 加入保护剂（配合剂）:
• PO43-对Ca2+的干扰---加入EDTA----CaY（稳定但易破坏） • 含氧酸中Mg 和Al 形成MgAl2O4---使A急剧下降-----加8-羟
基喹啉作保护剂。
3. 加入缓冲剂或基体改进剂：主要对GFAAS。例如加入EDTA可 使Cd的原子化温度降低。 4. 化学分离：溶剂萃取、离子交换、沉淀分离等。
激发态基态，发射出一定频率的辐射。
的谱线宽度，它是由单色器的狭缝宽度（S） 和倒色 散率（D）决定。当倒色散率（D）一定时，可通过 选择狭缝宽度（S）来确定：
W=DS
第31页/共62页
五、检测系统
主要由检测器、放大器、对数变换器、显示记录 装置组成。
作用：将待测光信号转换成电信号，经过检波放大、 数据处理后显示结果。
第35页/共62页
三、电离干扰
来源：
高温导致原子电离，从而使基态原子数减少， 吸光度下降。
消除：
加入消电离剂（主要为碱金属元素），产生大
量电子，从而抑制待测原子的电离。如大量KCl 的
加入可抑制Ca的电离，
K Ca++ e
K+e Ca
第36页/共62页
四、光谱干扰
主要有谱线干扰和背景干扰两种 1、谱线干扰和抑制
第34页/共62页
二、化学干扰
来源：待测元素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：
1. 加入释放剂：SO42-、PO43-对Ca2+的干扰----加入La(III)、
Sr(II) ----释放Ca2+； 2. 加入保护剂（配合剂）:
• PO43-对Ca2+的干扰---加入EDTA----CaY（稳定但易破坏） • 含氧酸中Mg 和Al 形成MgAl2O4---使A急剧下降-----加8-羟
基喹啉作保护剂。
3. 加入缓冲剂或基体改进剂：主要对GFAAS。例如加入EDTA可 使Cd的原子化温度降低。 4. 化学分离：溶剂萃取、离子交换、沉淀分离等。
激发态基态，发射出一定频率的辐射。
原子荧光和原子吸收
原子荧光和原子吸收一、原理。
1. 原子吸收。
- 原子吸收光谱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的分析方法。
当光源发射的某一特征波长的光通过原子蒸气时，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)，吸光度与被测元素的含量成正比。
2. 原子荧光。
- 原子荧光光谱法是通过测量待测元素的原子蒸气在辐射能激发下所产生的荧光发射强度，来测定待测元素含量的一种发射光谱分析方法。
原子荧光的产生是当气态原子受到强特征辐射时，由基态跃迁到激发态，再去活化回到基态时，发射出与激发光波长相同或不同的荧光。
二、仪器结构。
1. 原子吸收。
- 原子吸收光谱仪主要由光源、原子化器、单色器、检测器等部分组成。
- 光源：提供待测元素的特征辐射，常用的有空心阴极灯等。
空心阴极灯能发射出强度大、稳定性好且谱线宽度窄的特征谱线。
- 原子化器：将试样中的待测元素转化为基态原子蒸气，有火焰原子化器（如空气 - 乙炔火焰原子化器）和非火焰原子化器（如石墨炉原子化器）等。
火焰原子化器操作简单、快速，适用于多种元素的测定；石墨炉原子化器灵敏度高，可测定痕量元素，但分析速度相对较慢。
- 单色器：将待测元素的共振线与邻近谱线分开，以防止干扰。
- 检测器：将光信号转换为电信号并进行测量，常用的有光电倍增管等。
2. 原子荧光。
- 原子荧光光谱仪主要由激发光源、原子化器、光学系统、检测系统等部分组成。
- 激发光源：提供足够的能量使原子产生荧光，常用的有高强度空心阴极灯、无极放电灯等。
- 原子化器：与原子吸收类似，有火焰原子化器和电热原子化器等，作用是将样品转化为原子态。
- 光学系统：包括聚光镜、单色器等，用于聚焦和分离荧光信号。
- 检测系统：将荧光信号转换为电信号并进行测量，如光电倍增管等。
三、分析性能。
1. 灵敏度。
- 原子吸收：对于大多数元素，火焰原子化法的灵敏度适中，一般可达到ppm级（10 - 6g/mL）；石墨炉原子化法灵敏度很高，可达到ppb级（10 - 9g/mL）甚至更低。
原子吸收光谱法或原子吸收分光光度法
图7.11 空心阴极灯的构造
(二)放电机理
由于受宇宙射线等外界电离源的作用,空心阴极灯
中总是存在极少量的带电粒子。当极间加上300 ~ 500V
电压后,管内气体中存在着的极少量阳离子向阴极运动,
并轰击阴极表面,使阴极表面的电子获得外加能量而逸
出。逸出的电子在电场作用下，向阳极作加速运动， 在运动过程中与充气原子发生非弹性碰撞，从而产生 能量交换，使惰性气体原子电离产生二次电子和正离 子。
原子吸收线的半宽度很窄,因此,要求光源发射出
比吸收线半宽度更窄的、强度更大的而且稳定的锐线
光谱,才能得到准确的结果。空心阴极灯、蒸气放电
灯和高频无极放电灯等光源,均具备上述条件,但目前
广泛使用的是空心阴极灯。空心阴极灯是一种阴极呈
空心圆柱形的气体放电管。
图7.10 空心阴极灯
(一)空心阴极灯的构造
图7.2 2500K下,不应该指出,从图中可以看出,Nj/N0总是很小的,就是 说,处于激发态的原子数与处于基态的原子数相比,可以 忽略不计。所以,对于原子吸收来说,可以认为处于基态 的原子数近似地等于所生成的总原子数N。
(三)原子吸收线的轮廓和变度
第三节 原子吸收光谱仪器
原子吸收分光光度计由光源、原子化器、单色 器、检测器四个上要部分组成,如图所示：
图7.7 单光束原子吸收光度计示意图
实验装置
图7.8 原子吸收的实验装置
图7.9 原子吸收分光光度计示意图
一、锐线光源
锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的 光源,如空心阴极灯。在使用锐线光源时,光源发射线半 宽度很小,并且发射线与吸收线的中心频率一致。这时 发射线的轮廓可看作一个很窄的矩形,即峰值吸收系数 K 在此轮廓内不随频率而改变,吸收只限于发射线轮 廓内。这样,一定的K0即可测出一定的原子浓度。
原子吸收光谱详解
不确定性，ΔE由下式估算： ΔE = h/(2πτ)
τ-激发态原子的寿命；τ 越小，宽度越宽。ΔvN约相当于10-5
nm 数量级。 2. 多普勒宽度ΔνD
由于原子在空间作无规则热运动所导致的，故又称为热 变宽。 当处于热力学平衡时， Doppler变宽可用下式表示：
VD 7.162107 V0
T M
3
原子吸收光谱分析的基本原理
A
B
E3
E2
A 产生吸收光谱 B 产生发射光谱
பைடு நூலகம்
E0 基态能级
E1
E1 第一激发态能级
E2 第二激发态能级
E3 第三激发态能级
E0
1．共振发射线： 电子从基态跃迁到能量最低的激发态时要吸收一
定频 率的光，它再跃迁回基态时，则发射出同样频率的光(谱线)，
这种谱线称为共振发射线 。
Iv=I0 e-KvL
Kv 吸收系数
以Kv与 作图： 表征吸收线轮廓(峰)的参数：
中心频率0 (峰值频率) ：最大吸收系数对应的频率； 半 宽 度：Δ。
6
原子吸收光谱分析的基本原理
谱线变宽
1. 自然宽度ΔvN 在无外界影响下，谱线仍有一定宽度，这种宽度称为自
然宽度。 根据量子力学的Heisenberg测不准原理，能级的能量有
-K L
0
0
A
1 lg e-K L
lg eK0L
0.434K0L
Ni/N0=gi/g0e-(Ei-E0)/kT
式中， g0 ， gi分别为基态和激发态统计权重。
对共振线（E0=0），有
Ni/N0=gi/g0e-Ei/KT
当 T< 3000K 时，Ni/N0都很小，不超过1% ,故
τ-激发态原子的寿命；τ 越小，宽度越宽。ΔvN约相当于10-5
nm 数量级。 2. 多普勒宽度ΔνD
由于原子在空间作无规则热运动所导致的，故又称为热 变宽。 当处于热力学平衡时， Doppler变宽可用下式表示：
VD 7.162107 V0
T M
3
原子吸收光谱分析的基本原理
A
B
E3
E2
A 产生吸收光谱 B 产生发射光谱
பைடு நூலகம்
E0 基态能级
E1
E1 第一激发态能级
E2 第二激发态能级
E3 第三激发态能级
E0
1．共振发射线： 电子从基态跃迁到能量最低的激发态时要吸收一
定频 率的光，它再跃迁回基态时，则发射出同样频率的光(谱线)，
这种谱线称为共振发射线 。
Iv=I0 e-KvL
Kv 吸收系数
以Kv与 作图： 表征吸收线轮廓(峰)的参数：
中心频率0 (峰值频率) ：最大吸收系数对应的频率； 半 宽 度：Δ。
6
原子吸收光谱分析的基本原理
谱线变宽
1. 自然宽度ΔvN 在无外界影响下，谱线仍有一定宽度，这种宽度称为自
然宽度。 根据量子力学的Heisenberg测不准原理，能级的能量有
-K L
0
0
A
1 lg e-K L
lg eK0L
0.434K0L
Ni/N0=gi/g0e-(Ei-E0)/kT
式中， g0 ， gi分别为基态和激发态统计权重。
对共振线（E0=0），有
Ni/N0=gi/g0e-Ei/KT
当 T< 3000K 时，Ni/N0都很小，不超过1% ,故
原子吸收光谱
0
I 0 e -K Ld
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。
11
A lg
e
e
0
I 0 d
0
I 0 e -K Ld
A lg
1 e - K L
lge K 0 L 0.434K 0 L
谱线变宽
1. 自然宽度ΔvN 在无外界影响下，谱线仍有一定宽度，这种宽度称为自 然宽度。 根据量子力学的Heisenberg测不准原理，能级的能量有 不确定性，ΔE由下式估算： Δ E = h/(2πτ ) τ -激发态原子的寿命；τ 越小，宽度越宽。ΔvN约相当于10-5 nm 数量级。 2. 多普勒宽度ΔνD 由于原子在空间作无规则热运动所导致的，故又称为热 变宽。 当处于热力学平衡时， Doppler变宽可用下式表示：
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 e 2 K0 N0 f D mc
2 π ln2 e 2 A 0.434 N 0 fL kLN0 D mc
在实验条件一定的情况下，被测元素的浓度c 与原子蒸气中基态原子的总数保持一定的比例 关系： N0 = a c 所以在实验条件一定，各有关参数都是常数的 情况下，吸光度为： A=Kc 上式就是原子吸收分光光度分析的理论基础
第七章 原子吸收和原子荧光光谱法
Atomic Absorption Spectrometry, AAS & Atomic Fluorescent Spectrometry, AFS
1
第一节 原子吸收光谱分析概述
定义：原子吸收光谱法是一种基于在蒸气状态被测元素原子 对其共振辐射吸收进行定量分析的方法。 1802年，英国科学家 W. H. Wollaston在研究太阳连续光谱时， 发现太阳光谱的暗线。
原子荧光光谱法PPT课件
可用氩气来稀释火焰，减小猝灭现象。.源自6三．原子荧光光谱仪
原子荧光仪分为两类，色散型和非色散型。 荧光仪与原子吸收仪相 似，但光源与其他部件不在一条直线上，而是900 直角，而避免激发光 源发射的辐射对原子荧光检测信号的影响。
滤光片 非色散型
激发光源：空心阴极灯或氙 弧灯
原子化器：与原子吸收法相同
色散系统：色散型-光栅 非色散型-滤光片
原子荧光光谱法
Atomic Fluorescence Spectrometry(AFS)
.
1
一、概述
原子荧光光谱法的特点
(1) 有较低的检出限，灵敏度高。 (2) 干扰较少，谱线比较简单。 (3) 仪器结构简单，价格便宜。 (4) 分析校准曲线线性范围宽，可达3～5个数量级。 (5) 由于原子荧光是向空间各个方向发射的，比较容易
色散型
检测系统：光电倍增管
数据处理和仪器控制系统
氢化物发生系统
.
7
氢化物（蒸气）发生 原子荧光法
原理
As、Sb、Bi、Se、Te、Pb、Sn、Ge 8个 元素可形成气态氢化物，Cd、Zn形成气态 组分，Hg形成原子蒸气。
气态氢化物、气态组分通过原子化器原子 化形成基态原子，基态原子蒸气被激发而 产生原子荧光
光学系统
简化结构；光程短； 增强荧光信号强度
.
原子荧光仪器2结2 构
通道
单道、双道、三道、四道 优势： 多元素同时测定；单道增强
多通道设计
.
原子荧光仪器2结3 构
检测器
日盲光电倍增管
检测波长范围： 160nm~320nm
.
原子荧光仪器2结4 构
制作多道仪器，因而能实现多元素同时测定。
(6) 缺点 存在荧光淬灭效应、散射光干扰等问题；
原子荧光仪分为两类，色散型和非色散型。 荧光仪与原子吸收仪相 似，但光源与其他部件不在一条直线上，而是900 直角，而避免激发光 源发射的辐射对原子荧光检测信号的影响。
滤光片 非色散型
激发光源：空心阴极灯或氙 弧灯
原子化器：与原子吸收法相同
色散系统：色散型-光栅 非色散型-滤光片
原子荧光光谱法
Atomic Fluorescence Spectrometry(AFS)
.
1
一、概述
原子荧光光谱法的特点
(1) 有较低的检出限，灵敏度高。 (2) 干扰较少，谱线比较简单。 (3) 仪器结构简单，价格便宜。 (4) 分析校准曲线线性范围宽，可达3～5个数量级。 (5) 由于原子荧光是向空间各个方向发射的，比较容易
色散型
检测系统：光电倍增管
数据处理和仪器控制系统
氢化物发生系统
.
7
氢化物（蒸气）发生 原子荧光法
原理
As、Sb、Bi、Se、Te、Pb、Sn、Ge 8个 元素可形成气态氢化物，Cd、Zn形成气态 组分，Hg形成原子蒸气。
气态氢化物、气态组分通过原子化器原子 化形成基态原子，基态原子蒸气被激发而 产生原子荧光
光学系统
简化结构；光程短； 增强荧光信号强度
.
原子荧光仪器2结2 构
通道
单道、双道、三道、四道 优势： 多元素同时测定；单道增强
多通道设计
.
原子荧光仪器2结3 构
检测器
日盲光电倍增管
检测波长范围： 160nm~320nm
.
原子荧光仪器2结4 构
制作多道仪器，因而能实现多元素同时测定。
(6) 缺点 存在荧光淬灭效应、散射光干扰等问题；
《原子吸收原理》课件
《原子吸收原理》PPT课件
目
CONTENCT
录
• 原子吸收原理概述 • 原子吸收光谱法的基本原理 • 原子吸收光谱法的应用 • 原子吸收光谱法实验技术 • 原子吸收光谱法的优缺点 • 原子吸收光谱法案例分析
01
原子吸收原理概述
定义与特性
定义
原子吸收原理是指原子吸收特定波长的光，从而产生能量跃迁的 现象。
与原子的种类、浓度和温度等因 素有关。
80%
光谱线宽度
受热运动和碰撞的影响，导致光 谱线发生自然宽度和加宽。
原子吸收光谱的特性
谱线特征
每种元素都有独特的原子吸收 光谱，可用于元素的定性和定 量分析。
光谱线强度
与待测元素的浓度呈线性关系 ，但受背景干扰、光源强度和 光学系统性能等因素影响。
光谱线形状
用，为药物质量控制提供了有力保障。
THANK YOU
感谢聆听
缺点
需要高温高压条件
原子吸收光谱法需要高温高压条件， 对于某些不稳定元素或难以产生原子 蒸气的元素，测定较为困难。
需要标准样品
原子吸收光谱法需要标准样品进行校 准，对于某些难以获取标准样品的元 素，测定较为困难。
光谱线宽影响精度
原子吸收光谱法的光谱线宽较宽，可 能会影响测定精度，需要高精度仪器 才能实现高精度测定。
受自然宽度和加宽效应的影响 ，导致光谱线呈现不同的形状 。
原子吸收光谱的测量
测量原理
测量仪器
通过测量待测元素原子对特定光子的 吸收程度，推算待测元素的浓度。
主要包括原子吸收光谱仪和原子荧光 光谱仪等。
测量方法
主要有标准曲线法、标准加入法和内 标法等。
03
原子吸收光谱法的应用
目
CONTENCT
录
• 原子吸收原理概述 • 原子吸收光谱法的基本原理 • 原子吸收光谱法的应用 • 原子吸收光谱法实验技术 • 原子吸收光谱法的优缺点 • 原子吸收光谱法案例分析
01
原子吸收原理概述
定义与特性
定义
原子吸收原理是指原子吸收特定波长的光，从而产生能量跃迁的 现象。
与原子的种类、浓度和温度等因 素有关。
80%
光谱线宽度
受热运动和碰撞的影响，导致光 谱线发生自然宽度和加宽。
原子吸收光谱的特性
谱线特征
每种元素都有独特的原子吸收 光谱，可用于元素的定性和定 量分析。
光谱线强度
与待测元素的浓度呈线性关系 ，但受背景干扰、光源强度和 光学系统性能等因素影响。
光谱线形状
用，为药物质量控制提供了有力保障。
THANK YOU
感谢聆听
缺点
需要高温高压条件
原子吸收光谱法需要高温高压条件， 对于某些不稳定元素或难以产生原子 蒸气的元素，测定较为困难。
需要标准样品
原子吸收光谱法需要标准样品进行校 准，对于某些难以获取标准样品的元 素，测定较为困难。
光谱线宽影响精度
原子吸收光谱法的光谱线宽较宽，可 能会影响测定精度，需要高精度仪器 才能实现高精度测定。
受自然宽度和加宽效应的影响 ，导致光谱线呈现不同的形状 。
原子吸收光谱的测量
测量原理
测量仪器
通过测量待测元素原子对特定光子的 吸收程度，推算待测元素的浓度。
主要包括原子吸收光谱仪和原子荧光 光谱仪等。
测量方法
主要有标准曲线法、标准加入法和内 标法等。
03
原子吸收光谱法的应用
大连理工分析化学课件-第7章 原子吸收光谱法
火焰原子化法：
3
cDL A
石墨炉原子化法：
V 3
mDL
A
第六节
原子吸收光谱法的应用
元素的原子吸收法测定
碱金属
碱土金属
有色金属
贵金属
如：人发中钴的测定。浓硝酸消解，萃取分离。 灯电流为6 mA，光谱通带为0.2 nm。测定Co 240.7 nm的吸光度。检出限为0.02 mg/L， RSD<6%，回收率 94.0% ~ 102.0%。
化学干扰的抑制（了解）
通过在标准溶液和试液中加入某种光谱化学缓 冲剂来抑制或减少化学干扰：
释放剂：与干扰元素生成更稳定化合物使待测 元素释放出来。
例：锶和镧可有效消除磷酸根对钙的干扰，因 为锶和镧与磷酸根形成更稳定的化合物。
保护剂：与待测元素形成稳定的络合物，防止 干扰物质与其作用。
例：测定钙时，加入EDTA生成EDTA-Ca2+，避 免磷酸根与钙作用。
洛伦兹变宽（碰撞变宽）：由于原子相互 碰撞使能量发生稍微变化。
定量基础
钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2 nm 。而原子吸收线的半宽度：10-3 nm。
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。
若将原子蒸气吸收的全部
能量，即谱线下所围面积
测量出（积分吸收），则
是一种绝对测量方法，现
在的分光装置无法实现。
定量基础（续）
峰值吸收：峰值吸收系数K0与火焰中待测元素的 基态原子数N0成正比。
前提是：采用温度不太高的稳定的火焰原子化器 和使用锐线光源辐射。
（1）光源的发射线与吸收线的v0一致。 （2）发射线的Δv<吸收线的 Δv。 空心阴极灯可发射锐线光源。
第7章+原子吸收与原子荧光光谱法
空心阴极灯（HCL）是由玻璃管制成的封闭着低 压气体的放电管。主要是由一个钨棒阳极和一个空心 圆筒状阴极，内充氖或氩等惰性气体组成。
阴极为空心圆柱形，由待测元素的高纯金属和合 金制成。阳极为钨棒，上面装有钛丝或钽片作为吸气 剂，吸收灯内少量杂质气体（如H2、O2、CO2等）。 制作时先抽成真空，然后再充入少量氖或氩等惰性气 体。惰性气体的作用是 载带电流、使阴极产生溅射 及激发原子发射特征的锐线光谱。
原子的能级与跃迁和元素的特征谱线 1. 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 2.第一激发态基态 发射出同样频率的辐射。 产生共振发射线（也简称共振线） 发射光谱 3.各种元素的原子结构和外层电子排布不同: 特征谱线 最易发生，吸收最强，最灵敏线,分析线。 利用待测原子蒸气对同种元素的特征谱线（共振 线）的吸收可以进行定量分析。原子吸收光谱位于光 谱的紫外区和可见区。
如果采用发射线半宽度比吸收线半宽度小得多的锐 线光源，并且发射线与吸收线中心一致，如下图：
这样就不需要用高分辨率的单色器，而只要将其 与其它谱线分离，就能测出峰值吸收系数。
(二)峰值吸收测量法 1955年沃尔什提出以锐 线光源作为激发光源，用测 定峰值吸收代替积分值的方 法，使这一难题获得解决。 锐线光源——是指给出 的发射线宽度要比吸收线宽 度窄，即发射线的△e小于 吸收线的△a 。 ☺ 以峰值吸收测量代替积分吸收测量的必要条件：
2、空心阴极灯的发明
1955年澳大利亚物理学家瓦尔西发表了一篇论文 “Application of atomic absorption spectrometry to analytical chemistry”, 解决了原子吸收光谱的光源问题。 50年代末原子吸收商品仪器问世。
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原子吸收是由基态原子对共振线的吸收而得到
的，对于一条原子吸收线，由于谱线有一定的宽度， 所以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。
K0 1/2K0
2020年9月28日Fra bibliotek发射线
吸收线
Δ
Δ为谱线半宽度,10－3－10－
2nm
0
0为中心频率
3
谱线变宽的原因：
A.自然变宽，与激发态原子的平均寿命有关，
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1
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 谱线的吸收作用来进行定量分析。
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2
7.2 原子吸收光谱的谱线轮廓 与谱线变宽
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。
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4. 原子化条件
（1）火焰原子化法
火焰的选择与调节是影响原子化效率的重要 因素。
5. 进样量
进样量过小，信号太弱；过大，在火焰原子 化法中，对火焰会产生冷却效应；在石墨炉原子 化法中，会使除残产生困难。在实际工作中，通 过实验测定吸光度值与进样量的变化，选择合适 的进样量。
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二、分析方法
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
7.1 原子吸收光谱的基本原理
原子吸收光谱法是以测量气态基态原子外层电 子对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，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，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。
对于大多数元素，共振线就是灵敏线。
4
C.压力变宽，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。
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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7.3 原子吸收光谱的定量分析
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空心阴极灯
无极放电灯
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B. 原子化器：火焰和非火焰原子化器 火焰原子化器： 选择火焰时须考虑火焰本身对光的吸收、
元素特性。 火焰成分：
空气—乙炔焰，常用，短波紫外区有吸收 乙炔—氧化二氮，温高，难原子化元素适用
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火焰原子化器由以下四个部分组成： 喷雾器：将试液变成细雾
干燥一般在105 ~ 125℃的条件下进行。
灰化要选择能除去试样中基体与其它组分而被测元素不 损失的情况下，尽可能高的温度。
原子化温度选择可达到原子吸收最大吸光度值的最低温 度。
净化或称清除阶段，温度应高于原子化温度，时间仅为 3 ~ 5s，以便消除试样的残留物产生的记忆效应。
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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，杂 校准曲线上用内插法求出被测元素的含量。
A
Ax
O
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Cx
C
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2. 标准加入法 分取几份相同量的被测试液，分别加入不同量的被测元
光谱干扰：来自光源和原子化器
消除：减小狭缝宽度、换灯、改变火焰、更 换谱线。
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7.6 分析方法
一、测量条件的选择
1. 分析线 通常选择元素的共振线作为分析线。在分析被测元素浓
度较高试样时，可选用灵敏度较低的非共振线作为分析线。
2. 狭缝宽度 狭缝宽度影响光谱通带与检测器接收辐射的能量。狭缝
A = KCL
在一定的条件下，吸光度与待测溶液的 浓度的关系遵循朗伯-比尔定律。
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7.4 原子吸收光谱仪
A.光源：空心阴极灯、无极放电灯等
对AAS光源的要求：
a）发射稳定的共振线，且为锐线； b）强度大，没有或只有很小的连续背景； c）操作方便，寿命长。
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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。
B.多普勒变宽，又称热变宽，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，使观测者接受到很多频率稍有不同的光，
于是产生谱线变宽。一般可达10-3nm，是谱线变
宽的主要因素。
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宽度的选择要能使吸收线与邻近干扰线分开。当有干扰线进 入光谱通带内时，吸光度值将立即减小。不引起吸光度减小 的最大狭缝宽度为应选择的合适的狭缝宽。
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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。
雾化器：除去大雾滴，与燃气充分混合 燃烧器：干燥、熔化、蒸发、离解 火焰
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火焰原子化器
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非火焰原子化器—石墨炉 三个组成部分： 电源：低电压，大电流 炉体：水冷外套 石墨管
操作程序：干燥、灰化、原子化、去残渣 优点：注入的试样几乎全部原子化，原子化率高 缺点：重现性较差。
对于低温、中温火焰，适合的元素可使用乙 炔-空气火焰；在火焰中易生成难离解的化合物及
难溶氧化物的元素，宜用乙炔-氧化亚氮高温 火焰；分析线在220nm以下的元素，可选 用氢气-空气火焰。
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（2）石墨炉原子化法 石墨炉原子化法要合理选择干燥、灰化、原子化及净化
等阶段的温度和时间。
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石墨炉
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C 分光系统：光栅, 可将被测元素的共振吸收 线与邻近谱线分开。
D 检测系统：光电倍增管
单道单光束
单道双光束
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7.5 干扰的消除
物理干扰：电离、粘度 消除：改变火焰、加添加剂、稀释
化学干扰：难离解化合物、络合物、电离 消除：分离、标准加入、加添加剂