原子光谱分析技术及其应用-AAS
原子吸收光谱法(AAS)
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
pe原子吸收aas
pe原子吸收aasPE原子吸收AAS概述:原子吸收光谱(AAS)是一种常用的分析技术，用于测定金属元素的含量。
在AAS中，样品中的金属元素原子吸收了特定波长的光线，通过测量吸收光的强度来确定金属元素的浓度。
本文将重点介绍PE原子吸收AAS的原理和应用。
一、原理:PE原子吸收AAS是指使用火焰或电石墨炉作为原子化器的AAS技术。
在火焰中，样品中的金属元素被气体燃烧产生的高温原子化，然后原子化的金属元素吸收特定波长的光线。
通过测量吸收光的强度，可以计算出样品中金属元素的浓度。
二、操作步骤:1. 样品制备: 将待测样品溶解或稀释至适当浓度，以便于AAS的测量。
2. 样品进样: 将制备好的样品注入AAS仪器的进样装置中。
3. 原子化: 样品进入火焰或电石墨炉，金属元素被原子化。
4. 吸收测量: 通过特定波长的光源照射样品，测量吸收光的强度。
5. 数据分析: 使用标准曲线或内标法等方法，计算出样品中金属元素的浓度。
三、优点和应用:1. 灵敏度高: AAS可以达到ppb甚至更低的测量限度，适用于对金属元素浓度要求较高的分析。
2. 选择性好: 通过选择不同的光源波长，可以准确测量不同金属元素的含量。
3. 应用广泛: PE原子吸收AAS广泛应用于环境监测、食品安全、药物分析等领域。
例如，可以用于测定水中重金属的含量，食品中微量元素的浓度等。
四、注意事项:1. 样品制备: 样品制备的过程中要注意避免污染和样品损失。
2. 内标法: 在测量过程中，可以引入内标法来提高分析的准确性和精确度。
3. 仪器校准: 使用标准物质进行仪器的校准，以确保测量结果的准确性。
4. 仪器维护: 定期进行仪器维护和保养，以保证仪器的正常运行和测量结果的可靠性。
总结:PE原子吸收AAS是一种常用的金属元素分析技术，具有灵敏度高、选择性好和应用广泛等优点。
在实际应用中，需要注意样品制备、仪器校准和维护等细节，以确保测量结果的准确性和可靠性。
通过PE原子吸收AAS技术，可以准确测量样品中金属元素的浓度，为环境监测、食品安全和药物分析等领域提供重要的数据支持。
原子吸收光谱法(atomic absorption spectrometry,简称AAS)
双光束型：来自光源的光束被分 成两束，一束作测量光束，通过 火焰；另一束作参比光束；交替 进入单色器到达光电倍增管检测 比较
– 特点：消除因光源波动造成的影响，
但不能抵消因火焰波动造成的影响
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四、定量分析方法
1、标准曲线法：吸光度—浓度标准曲线
– 方法：
配制一组含有不同浓度被测元素的标准溶液 在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。 测定试样的吸光度 查校准曲线上用内插法求出被测元素的含量。
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火焰原子化器和石墨炉原子化器可测定的元素
H Li Be Na Mg
火焰 火焰 & 石墨炉
He B C N O F Ne Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Zn Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
e- e-
e-
Dynode (9-13)
Quartz Window
*100 Million Amplification of Signal
Photomultiplier Tube Operation
三、原子吸收分光光度计
单光束型：空白溶液调透光率T 到100%。测试剂溶液的透射比
– 特点：仪器结构简单，不能消除因 光源波动造成的影响，基线漂移
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原子化器
原子化：将试样转变为原子蒸汽的过程
原子化器的功能：提供能量使试样干燥、蒸 发和原子化。同时入射光束在这里被基态原 子吸收，因此也可把它视为“吸收池”。
微量元素的检测方法
微量元素的检测方法微量元素是人体以及其他生物体内所需的一类元素，虽然其在体内所需量较小，但却起着非常重要的作用。
因此，对微量元素的检测方法的研究显得尤为重要。
本文将探讨微量元素的检测方法及其应用。
一、原子吸收光谱法（AAS）原子吸收光谱法是一种常用的微量元素检测方法。
该方法通过测量样品中微量元素的吸收光谱来确定其含量。
它的原理是将样品原子化后通过光学装置，使特定波长的光通过原子化的样品，并测定透射光或吸收光的强度。
根据光谱的强度可以推算出元素的含量。
二、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）电感耦合等离子体质谱是一种灵敏的微量元素检测方法。
该方法结合了电感耦合等离子体和质谱技术的优点，能够同时测定多种元素。
它利用等离子体中的高能电子来使样品原子化，并通过质谱仪来分析元素的含量。
ICP-MS在环境科学、生物医学等领域有着广泛的应用。
三、分光光度法分光光度法是一种经济、简便的微量元素检测方法。
它利用样品溶液对特定波长的光进行吸收，根据吸光度与浓度之间的关系来确定元素的含量。
该方法常用于血清、尿液等样品中微量元素的分析。
四、电化学法电化学法是另一种常用的微量元素检测方法。
根据微量元素在电极表面的电化学反应来测定其含量。
常用的电化学方法包括电位滴定法、控制电流伏安法等。
这些方法可以快速、准确地测定微量元素的含量。
除了上述的方法外，还有一些新兴的微量元素检测技术值得关注。
例如，纳米传感技术在微量元素检测中具有巨大的潜力。
纳米材料的表面积大、传感灵敏度高，可以用于设计高效的微量元素检测传感器。
此外，基于光纤技术的微量元素检测方法也在不断发展。
光纤的柔软性、高传导性能使得它可以用于设计各种形状的传感器，从而提高微量元素的检测精度。
总结起来，微量元素的检测方法包括原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱、分光光度法、电化学法等。
这些方法各具特点，可以根据需要选择合适的方法来进行微量元素的检测。
随着科技的不断发展，新的微量元素检测技术也不断涌现，为微量元素的研究和应用提供了更多可能性。
原子吸收光谱法和原子荧光光谱法介绍及应用
4.2.1.2 光学系统
➢ 单光束光学系统
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
原子吸收光谱法与 原子荧光光谱法介绍和应用
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
Alan Walsh
(1916-1998) 和他的原子吸 收光谱仪在一 起
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
4.1 原子吸收光谱法
➢原子吸收光谱法（AAS）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。
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
4.2 原子吸收分光光度计
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
4.2.1 仪器结构与工作原理
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
4.2.1.1 空心阴极灯
➢ 空心阴极灯(Hollow Cathode Lamp，HCL) ➢ 由待测元素的金属或合金制成空心阴极圈和钨或其
各个量子化能级上的分布遵循Boltzmann分布 定律：
Ni
gi
ΔEi
e kT
N0 g0
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
4.1.1 原子吸收光谱的产生
➢处于基态原子核外层电子，如果外界所提供 特定能量(E)的光辐射恰好等于核外层电子基 态与某一激发态(i)之间的能量差(ΔEi)时，核 外层电子将吸收特征能量的光辐射由基态跃 迁到相应激发态，从而产生原子吸收光谱。
➢ 选择性好：谱线比原子发射少，谱线重叠概率小 。 ➢ 灵敏度高：适用于微量和痕量的金属与类金属元素
定量分析。 ➢ 精密度(RSD%)高：一般都能控制在5%左右。 ➢ 操作方便和快速： 无需显色反应。 ➢ 应用范围广。 ➢ 局限性：不适用于多元素混合物的定性分析；对于
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(AAS).
第五讲 原子吸收光谱法(AAS)
原子吸收光谱法(atomic absorption spectroscopy,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 定波长的光辐射,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，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现在已成为无机元素定量分析应 用最广泛的一种分析方法．
原子吸收分析示意图
原子吸收分析特点
干扰少，准确度高 灵敏度高 测定范围广 操作简便，分析速度快 仪器结构简单
缺点: 光源；各元素的分析条件；非金属元素
分析原理
元素通过一定温度火焰后,变为原子蒸气.原 子蒸气对共振辐射的吸收程度和其中基态原 子数成正比亦即与原子浓度成正比. 和分光光度法的基本原理相似,原子吸收与 原子浓度的关系也符合朗伯-比尔定律.
A.
A lg
I0 I
KC
原子吸收光谱仪的构成
光源:提供特征锐线光谱 原子化器：产生原子蒸汽，使被测元素
原子化 分光系统：将被测分析线与光源其他谱
线分开，并阻止其他谱线进入检测器 检测系统： 数据处理系统
空心阴极灯的结构
原 子 化 器
测量条件的选择
吸收线的选择 灯电流的选择 火焰种类的选择 燃烧气和助燃气的流量 火焰高度 石墨炉原子化条件的选择
定量分析方法
标准曲线法 标准加入法 内标法
干扰及消除
物理干扰 光谱干扰 电离干扰 化学干扰 背景干扰
问题讨论
原子光谱方法在环境监测中的应用
原子光谱方法在环境监测中的应用随着环境污染问题的日益严重，环境监测变得越来越重要。
为了保护人类健康和生态平衡，科学家们不断寻找高效、准确的监测方法。
其中，原子光谱方法因其高灵敏度、高选择性和快速分析速度而在环境监测中得到广泛应用。
原子光谱方法主要包括原子吸收光谱（AAS）、原子发射光谱（AES）和原子荧光光谱（AFS）。
这些方法基于原子在特定能级间的能量转移过程，通过测量原子吸收、发射或荧光的特征谱线来分析样品中的元素。
首先，我们来看原子吸收光谱（AAS）。
AAS是一种常用的分析方法，可以用来检测各种金属元素，如铅、汞、镉等。
AAS的原理是利用原子在特定波长的光束中吸收能量，从而使原子从基态跃迁到激发态。
通过测量吸收光的强度，可以确定样品中金属元素的浓度。
AAS方法具有高灵敏度和高选择性，可以在低浓度下检测到目标元素，因此在环境监测中得到广泛应用。
其次，原子发射光谱（AES）是另一种常用的原子光谱方法。
与AAS不同，AES测量的是原子在激发态下发射的光线。
当原子从激发态返回到基态时，会释放出特定波长的光。
通过测量这些发射光的强度，可以确定样品中的元素浓度。
AES方法具有高分辨率和高准确性，可以同时检测多种元素，因此在环境监测中得到广泛应用。
最后，原子荧光光谱（AFS）是一种新兴的原子光谱方法。
AFS利用原子在特定波长的激光照射下产生荧光现象，通过测量荧光光的强度来确定样品中的元素浓度。
与AAS和AES相比，AFS具有更高的灵敏度和更低的检测限，可以在极低浓度下检测到目标元素。
AFS方法在环境监测中的应用主要集中在有毒金属元素的检测，如砷、汞等。
除了以上提到的原子光谱方法，还有其他一些衍生的技术，如原子荧光光谱-质谱联用（AFS-MS）和原子发射光谱-质谱联用（AES-MS）。
这些联用技术结合了原子光谱方法和质谱分析技术的优点，可以实现更高灵敏度和更准确的分析。
在环境监测中，原子光谱方法广泛应用于水、土壤、大气等不同介质中的元素分析。
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。
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。
原子光谱分析技术及其应用-AAS
2、标准样品的配制
标准样品的组成要尽可能接近未知试样的组成。溶液中总 含盐量对雾珠的形成和蒸发速度都有影响，其影响大小与盐类 性质、含量、火焰温度、雾珠大小有关，因此当含盐量在0.1% 以上时，在标准样品中也应加入等量的同一盐类，以期在喷雾 时和在火焰中发生的过程相似。在石墨炉高温原子化时，样品 中痕量元素与基体元素的含量比对测定的灵敏度和检出限有重 要影响，因此，对样品中的含盐量也应控制，一般希望痕量元 素与基体元素的含量比能达到0.1g /g。 标准溶液的浓度下限，取决于检出限。从测定精度的观 点出发，合适的浓度范围应该是在能产生0.2~0.8单位吸光度 或15～65％透过率之间的浓度。
C1、C2、C3为标准溶液， 加入不同量的被测元素， 工作曲线纵坐标上吸收 值A0，指示被测试样中 存在被测元素，工作曲 线与横坐标交点Cx和原 点的距离，即所测元素 在试液中的含量.
Cx= Ax*Cs/(As-Ax)
概
述
原子吸收光谱的原理 原子吸收光谱分析的仪器 原子吸收光谱的干扰与消除
实验技术
雾化、蒸发、分解试样，背景和噪声要低，
分子干扰少等
4. 原子吸收光谱分析仪器结构
（2）原子化器
• 常用的原子化器
为火焰原子化器， 操作简单，试样
原子化较稳定
石墨炉和石英管电热原子化器供分析不同类 型样品及不同元素时选用
4. 原子吸收光谱分析仪器结构
（3）单色器
• 是将光源发射的待测元素的分析线选出，波 长选择范围要求在190-900nm，分辨能力
二. 原子吸收光谱分析仪器结构
（1）光源
光源的作用是发射被测元素的特征光谱， 要求强度足够大、性能稳定、谱线宽度窄 的待测元素发射线、干扰谱线尽量少、 工作寿命足够长
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1.原子吸收光谱分析定义2.原子吸收光谱发展历史1802年 Wollaston发现太阳光谱中存在很多暗线。
1804~1820解释了暗线是太阳周围大气对太阳光辐射产生了吸收。
1860年系统研究了碱金属及碱土金属光谱，证实了Na产生的光通过Na蒸汽时会引起Na谱线的吸收，认为任何物质能发射特定的波长的辐射就能吸收该波长的辐射。
1939年报道了用原子吸收法测定空气中的汞。
1953年 Walsh建议使用原子吸收光谱分析法。
1955年 Walsh发表了著名论文《原子吸收光谱在化学分析中的应用》奠定了原子吸收光谱分析的理论基础。
由于激光、电子学、计算机等技术领域的发展，原子吸收光谱分析技术也日臻完善。
3.原子吸收光谱的原理与特点3.1原理3.1.1共振线和吸收线共振发射线：电子从激发态跃迁到基态所产生的发射谱线。
共振吸收线：电子从基态跃迁到激发态所产生的吸收谱线。
特征谱线：各种元素的原子结构和和外电子排布不同，不同元素的原子从基态激发至第一激发态（或由第一激发态跃迁返回基态）时，吸收（或发射）的能量不同，因而各种元素的共振线不同而各有其特征性，所以这种共振线是元素的特征谱线。
3.1.2吸收定律透过光的强度与原子蒸汽的厚度的关系，服从朗伯定律式中kν是基态原子对频率为ν的光的吸收系数。
3.1.3谱线轮廓及变宽的原因1.谱线轮廓：原子群从基态跃迁至激发态所吸收的谱线（吸收线）并不是绝对单色的几何线，而是具有一定的宽度。
Kν是光源辐射频率的函数，因此透射光的强度Iν随光的频率而变化。
最大吸收对应的频率V0称为峰值吸收频率或中心频率。
峰值吸收处的吸收系数K0称为最大吸收系数（或峰值吸收系数）。
在峰值吸收一半时（1/2K0），吸收线对应的频率范围称为谱线的半宽度。
表征吸收线的轮廓特征的值：中心频率和半宽度。
中心频率由原子的能级分布特征决定，而吸收线的半宽度除本身具有的自然宽度外，还受多种因素的影响。
实例解析——原子吸收光谱法(AAS)
实例解析——原子吸收光谱法（AAS）一、原理每一种元素的原子可以吸收与发射特征谱线，当光源发射的某一特征波长的光通过原子蒸气时，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）。
使入射光减弱。
吸光度A，与被测元素的含量成正比二、应用范围AAS现已成为无机金属元素定量分析应用最广泛的一种分析方法三、特点：优点：(1)检出限低，灵敏度高(2)准确度好(3)选择性好(4)分析速度快（相对）(5)应用范围广(6)仪器简单，操作方便缺点：难熔元素、大部分非金属元素测定困难，不能同时进行多元素的同时分析四、结构及选择光源、原子化器、单色器、检测器1、光源（发射特征共振辐射）（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。
（30分钟漂移不超过1%）（4）背景低（低于特征共振辐射强度的1%）空心阴极灯（HCL）：用一个与待测元素相同的纯金属制成，能发射出锐线光源锐线光源的条件：1、光源的发射线与吸收线的中心频率一致；2、发射线的半宽度小于吸收线的半宽度。
（1）辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯容易更换。
（2）每测一种元素需更换相应的灯。
2、原子化系统作用：将试样蒸发并使待测元素转变为基态原子蒸汽方法：火焰原子化法，非火焰原子化法——石墨管，激光火焰原子化器常用的火焰：乙炔—空气火焰，氢—空气火焰，乙炔—一氧化二氮火焰，范围2100℃～2400℃石墨炉原子化器范围2900℃～3000℃3、分光系统外光路：锐线光源和透镜或光栅内光路：单色器（将待测元素的共振线和临近线分开4、检测系统光电倍增管，检波放大器，读出装置五、分析条件的优化1．分析线的选择每种元素都有几条可供选择使用的吸收线。
一般选待测元素的共振线作为分析线，可以得到最好的灵敏度。
在测量高含量元素时，也可选次灵敏线。
2．单色器光谱通带的选择（调节狭缝宽度）光谱通带的选择以排除光谱干扰和具有一定透光强度为原则。
无邻近干扰线（如测碱及碱土金属）时，选较大的通带，以提高信噪比和测量精密度，降低检出限；反之（如测过渡及稀土金属），宜选较小通带，以提高仪器的分辨率，改善线性范围，提高灵敏度。
分析化学原子吸收光谱AAS
这样高的分辨率，对现代仪器不可能达到的！
如果用连续光谱作光源，所产生的吸收值将是微不足道的， 仪器也不可能提供如此高的信噪比！
尽管原子吸收现象早在18世纪就被发现，但一直未用于分析
1955年，Walsh 提出以“峰值吸收”代替“积分吸收”
发射线必须是“锐线”（半宽度很小的谱线）
pj和p0分别是激发态和基态的统计权重 k为玻尔兹曼常数（1.38×10-23J·K-1）
Ej = E激发 - E基态
（焦耳）
例：计算2500K和2510K时钠原子3p激发态和基态原子数的比值。
解：钠原子从3p激发态跃回3s基态时，能观察到两条发射谱线： 589.0和589.6nm，计算其能级差时，用其平均值589.3nm
AAS要求被测元素的原子尽可能多地处于基态； AES则要求在原子化过程中形成的原子被尽可能地激发
试样的引入方法
关键： 代表性、重现性、高效率地将试样引入分析系统， 保证原子光谱分析的准确度、精密度和低检测限
§4.2 原子光谱中的一些基本问题 原子光谱是线状光谱
问题：为什么原子光谱为线光谱，而分子光谱为连续光谱？ 对原子和离子来说，只存在电子绕核运动的电子能级
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，用于定量分析 例如：波长为 422.7 nm 的光量子能激发基态的钙原子， 而 Zn 原子基态能吸收 213.9 nm 的光量子
3）每种元素都具有一系列特定波长的吸收谱线——可用于定性分析
原子谱线的轮廓及变宽
原子谱线的轮廓
吸收线
I
发射线
0
峰值吸收的测量
1）二者中心频率相同，且发射线宽度被吸收线完全“包含”，即在可 吸
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有三个价电子可供激发，其中两个组成闭 合亚层，另一个孤立，使该组元素特征接 近碱金属族
（3）各族元素的光谱特征
第ⅣA族元素（C、Si、Ge、Sn、Pb）
比较容易激发，但核电荷的增加对电子控
制较强，激发电位有所增高，共振线位于
紫外区
（3）各族元素的光谱特征
*随层壳闭合程度增加，激发电位越来越高
跃迁几率大，谱线会减弱，故谱线的强弱
确定元素含量，是定量光谱分析的基础 。
（2）原子的激发
试样在常温下多为固态或液态，进行光谱分 析需转为气态； 试样经高温、溶解、汽化、解离成基态原子 （价电子在稳定轨道上运转的原子）； 使原子激发的方式有：热激发、光致激发、 电场激发。光谱分析属热激发。
（2）原子的激发
• 2、发展概况
• 二十世纪60一70年代，原子吸收光谱分析进 入大发展时期。据估计，1964年全世界有原子 吸收分光光度计400台，到l 972年，达到了 20000台以上。
• 现在原子吸收光谱分析仪已经成为最常规最经
典的成分分析仪器之一。
3、原子吸收光谱分析特点
（1）精密度高 将样品转为试液，与基体元素分离，减 少了对分析的干扰 （2）检出限低 石墨炉原子吸收光谱的检出线为1011 -10-14g，适于环境样品中痕量元素 及超纯物质中杂质成分的测定
原子吸收光谱分析一般原理
• 某元素的基态原子可吸收同种元素发出的特 征光辐射，吸收值与气体中待测元素的浓度 成正比；
法
*碱金属谱线简单，具双层结构（以波长相 差不大的双线形式出现）
（3）各族元素的光谱特征
碱土金属 *有两个可被激发的价电子，激发电位及电离 电位较碱金属增高 *碱土金属电离后，只剩一个价电子，与碱金 属电子结构相同，两者光谱特征亦相同 *第ⅢA族元素（B、Al、Ga、In、Tl）
短，周期表上ⅥA、ⅦA、Ⅷ族元素一般 在空气中的电弧难以激发，激发出来波 长也在紫外区 *通用的光谱仪不能测定惰性元素族、卤族、 和轻的非金属
（3）各族元素的光谱特征
过渡性元素（铁族、铂族、稀土族）
原子中可供激发的电子多，并存在电子未充满的 内层，元素光谱的能级特多能级间能量差小， 这些元素光谱多而密集
概
述
原子吸收光谱的原理 原子吸收光谱分析的仪器 原子吸收光谱的干扰与消除
实验技术
一、概述
1、发展简史 W．H．Wollastony(伍朗斯顿)于l802年在研究太阳光谱时 就发现了太阳光谱中的暗线，以后J F Frauhofer详细地研究 了这些暗线，但当时还不能解释这些暗线产生的真实原因。
太阳光
（3）选择性好 元素的吸收线比其发射线的数目少 的多，通常发射光谱中谱线重叠， 因此无须分离共存干扰元素; （4）线性工作范围大 与发射光谱射谱法相比，光电检测 线性工作范围宽，可达4-5个数量级 ;
（5）测定元素种类较多 目前原子吸收光谱可测定约70种元 素，不过有许多元素的检测下限距 区域化探要求相差甚远，能满足区 域化探分析要求的10-20种。
（6）分析速度快
3.原子吸收光谱分析特点
（7）原子吸收光谱缺点 每次只测定一种元素，不同元素需 换不同的元素灯。
概
述
原子吸收光谱的原理 原子吸收光谱分析的仪器 原子吸收光谱的干扰与消除
实验技术
一、原子吸收光谱分析原理
1.原子光谱
（1）原子能级和原子光谱产生
原子由正电核和核外按一定轨道旋转
的电子组成，最外层电子称价电子;
• 激发
高温价电子稳定轨道（E0） 进入能量较高轨道 （E1），称激发态原子 激发态原子不稳定，在10-8s内自发返回能级低 的轨道（激态），称作跃迁，多余的能量以 光辐射形成释放。
（3）各族元素的光谱特征
* 碱金属 *易电离，一次电离后剩一个闭合层壳，成 为惰性气体稳定结构，激发它需要较高能量 * 激发电位低可用较低光源激发—火焰光度
第一激发态
E
C
热能
基态
E = h = h
• 1955年A Walsh，C．T．J．Alkemade 和 J．M．W．Milatz 等各自独立地发表了火焰原子吸收光谱 开创性的论文，奠定了原子吸收光谱分析的理论基础．使 它从此成为重要的现代仪器分析方法之—。
火焰
空心阴极灯
棱镜
光电管
• 1961年创立了石墨炉电热原子吸收光谱分析法，将原子吸 收光谱分析这推进到了一个新阶段。1958年第—台原子吸 收分光光度计商品仪器问世。1974年日本日立公司推出了 第一台塞曼效应汞分析仪商品仪器，l 976年开发了塞曼效 应石墨炉原于吸收分光光度计。 • 1982年S．B．Smith和Jr．G．M．Hietje提出了用谱线 自吸效应扣背景的原理，美国实验室仪器公司开发了这种 原理的原子吸收分光光度计商品仪器投放市场。1990年美 国Perkin—Elmer公司推出了世界上第一台纵向交流磁场 塞曼原子吸收分析商品仪器。
原子的价电子数目决定元素的化学性
质和光谱学；
（1）原子能级和原子光谱产生
*
元素的任意一条谱线都是元素外层电子层电 子的两个能级跃迁产生的，辐射谱线的波 长由两个跃迁能级的能量差决定，能级跃 迁遵守一定法则；
* 元素各有原子结构，不同元素发射谱线的 波长也不同；
（1）原子能级和原子光谱产生
• 某一谱线的出现，可判定某元素是否存在， 是定性光谱分析的基础； • 试样中某元素含量高，基态原子多，激发
暗 线
R．Bunsen与G．Kirchoff于1859年在研究碱金属和碱土金 属的火焰光谱时，发现钠蒸气发出的光通过比其温度低的蒸 气时，引起钠光谱线的吸收。
根据钠发射光谱线与福劳霍弗在太阳光谱中观察 到的暗线的位置相同这—事实，解释了太阳光谱中的 暗线产生的原因，它是太阳周围大气中的钠原子对太 阳光谱钠辐射选择性吸收的结果：
稀土元素谱线复杂，相距很近，需使用高分辨 率光谱仪
原子吸收光谱分析一般原理
• 原子吸收是一个受激吸收跃迁的过程。 当有辐射通过自由原子蒸气，且入射辐射 的频率等于原子中外层电子由基态跃迁到 较高能态所需能量的频率时，原子就产生 共振吸收。原子吸收分光光度法就是根据 物质产生的原子蒸气对特定波长光的吸收 作用来进行定量分析的。原子吸收光的波 长通常在紫外和可见区。