原子吸收谱分析讲义(完)
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1965年我国有色金属研究总院吴廷照研制成功 了我国第一台原子吸收光谱仪。为我国原子吸收分析 新技术的发展提供了物质基础。
二 特点
原子吸收分析光谱分析法与其它物理化学分析法比较有一些突出的优点。
• 灵敏度高
火焰原子吸收灵敏度对多数元素在ppm级以上，对少数元素可以达ppb级。 无火焰原子吸收比火焰原子吸收还要灵敏几十倍到几百倍。
原子吸收光谱分析是1955年由澳大利亚的沃尔什 (A·Walsh)博士创立的。1959～1961年，苏联的李沃 夫（L’vov)又发表了电热原子化原子吸收的报告。 1965年威尼斯（J·B·Willis)成功地将氧化亚氮— 乙炔火焰用于原子吸收分析。自此以后，原子吸收分 析法在全世界迅速地发展和广泛地应用。
金，两电极密封于充有低压 惰性气体（氖或氩）的玻璃 管中（带有石英窗）。灯与
电源连接后，即在空心阴极 内发生辉光放电。电子从阴 极流向阳极，使充入的惰性
空心阴极灯结构示意图
气体的原子电离，生成的气体离子又去轰击空心阴极内壁，使自
由原子从阴极四处溅出。溅射出来的原子再与惰性气体原子碰撞
而被激发，发射出阴极元素的共振线，同时也包含一些充入气体
为火焰原子吸收分析;
• 2. 是依靠电加热石墨管（原子化器）将试
样气化及分解成为石墨炉原子吸收分析;
• 3. 是依靠电加热石英管将试样与强还原剂
硼氢化钠反应生成的被测元素的氢化物解 离称为氢化法原子吸收分析。
第二节 原子吸收光谱仪
原子吸收光谱仪的装置
原子吸收光谱仪主要由 四部分组成： ▪ 光源 ▪ 原子化器 ▪ 分光系统 ▪ 检测系统
预混合型原子化器
雾化器
▪ 雾化器的作用： 把试样溶液变成高度分散的雾滴。
▪ 雾化器的工作过程： 助燃气由B管进入雾化器，并在出口处以高速喷出，这时便
在出口处造成负压，于是样品溶液便在大气压力之下沿进样毛细 管提升上来，随助燃气体一同喷入预混合室中，。雾滴在碰到撞 击球后，又一次被粉碎（直径为～ 几个微米）。大雾滴又凝聚成水 珠，变成废液由废液口C处流掉。其它雾滴、助燃气与燃气充分 混合后进入燃烧器，借助于火焰的热量使待测元素原子化。一般 只有10～15%左右的喷雾溶液进入火焰。 ▪ 影响雾化的主要因素：
的原子线和离子线。
空心阴极灯充入气体为氖和氩，放电时颜色为橙色是氖，蓝 色为氩。
空心阴极灯分类
▪ 单元素空心阴极灯
▪
阴极材料为一种纯金属制成，是原子吸收
最常用的锐线光源。
▪ 多元素空心阴极灯
阴极内含有几个元素，点燃时能辐射出多 种的共振线。
▪ 高强度空心阴极灯
高强度空心阴极灯是在普通灯中增加一对 辅助电极。工作时，辅助电极通以几百毫安的 低压直流电，则产生电离的气体原子流，从空 心阴极溅射出来的金属原子与之碰撞又进一步 激发，从而提高了共振线的强度。
二 原子化器
原子化器的作用是使被测元素转化为吸收 特征辐射线的基态原子。
原子化器的性能好坏直接影响测定的灵敏 度，同时在很大程度上影响测定的重现性。因 此它是原子吸收光谱仪器一个极其重要的部件。
目前，原子化器装置由火焰、石墨炉和氢 化物发生器三种。我们主要介绍火焰原子化器。
火焰原子化器的结构
火焰原子化器主要由三部分组成：雾 化器、雾室及燃烧器，如下图所示：
火焰原子化过程
溶液 雾滴 固体微粒
升华
熔融
分子蒸汽 原子蒸汽
分子蒸汽
激发态原子
基态原子 基态分子 火焰原子化过程示意图
激发态分子
火焰原子化过程
▪ 两个阶段 第一阶段：从溶液雾化至蒸发为分子蒸汽阶段。这个阶段主要依赖于雾化
器的性能，雾滴大小、溶液性质、火焰温度、溶液浓度等。 第二阶段：从分子蒸汽至它解离成基态原子。这个阶段主要决定于被测物
K------常数；
C------被测元素在试样中的浓度；
I0------入射光强度; I------透过光强；
其中I/I0称为透过率。 每个元素的空心阴极灯都发出该元素特有的，具有准确波长的光，这些 光称为元素的吸收谱线。有很多元素有好几条吸收谱线。谱线的波长单位为 纳米（nm）。
四 分析类型
• 1. 使用火焰将试样分解成自由基态原子称
原子吸收光谱分析
ຫໍສະໝຸດ Baidu
湖北三鑫金铜股份有限公司分析测试中心 李进军
Tel:13597660233
E-mail:Jinjun_li@126.com
第一节
原子吸收光谱分析的 基本知识
一 概述
原子吸收是指呈气态的自由原子对由同类原子辐 射出的特征谱线所具有的吸收现象。
原子吸收光谱分析法是一种利用被测元素的基态 原子对特征辐射线的吸收程度进行定量分析的方法。
• 选择性好
共存元素对测定元素干扰少，一般不需要分离。
• 测定速度快
样品处理好后一般只需要一分钟就可以测出样品中被测元素的浓度。
• 准确度好
在一般情况下，只要仪器稳定，相同时也多次测定的结果相差是很小的， 非火焰法差一些。
• 测定元素广泛
至今可以直接或间接的测定周期表上七十多个元素。
由于以上优点，原子吸收光谱分析法已经得到广泛的应用，其中火焰法 较成熟。
1.喷雾助燃气的流量。增加气体流速可将雾滴变小，但流速 过大，提高了单位时间内试液的提升量，反而使雾化率降低。
2.溶液的物理性质。溶液的粘度、表面张力小时，雾化效率 高，许多有机溶液在这方面有着良好的性质，所以应用某些有机 溶液可提高灵敏度。此外，硫酸或磷酸溶液的粘度和表面张力较 大，应尽量避免使用，而使用盐酸、硝酸溶液。
质的解离能，同时还与火焰的温度及气氛密切相关。 ▪ 四种反应
一 光源
光源的作用是产生原子吸收所需要的足够 窄的共振线。
应用于原子吸收光谱仪的光源，必须能发 射出比吸收线宽度更窄的、并且强度大而稳定的 锐线光谱。
它主要是用空心阴极灯来实现。
空心阴极灯
▪ 空心阴极灯目前应用最
普遍的原子吸收光源。它主 要由一个钨棒和一个空心园
柱形阴极组成，阴极内含有 或衬有待测元素的金属或合
三 原理
试样中被测元素的化合物在高温中被解离成基态原子，光源发射的特征 辐射线经过原子蒸气时，将被选择的吸收，在一定条件下，被吸收的程度与 基态原子的数目成正比，通过分光系统，检测器测量该辐射线被吸收的程度 就可以测定出试样中被测元素的含量.
其具体关系式为:
A KC
式中：
A lg I0 I
A------吸光度
二 特点
原子吸收分析光谱分析法与其它物理化学分析法比较有一些突出的优点。
• 灵敏度高
火焰原子吸收灵敏度对多数元素在ppm级以上，对少数元素可以达ppb级。 无火焰原子吸收比火焰原子吸收还要灵敏几十倍到几百倍。
原子吸收光谱分析是1955年由澳大利亚的沃尔什 (A·Walsh)博士创立的。1959～1961年，苏联的李沃 夫（L’vov)又发表了电热原子化原子吸收的报告。 1965年威尼斯（J·B·Willis)成功地将氧化亚氮— 乙炔火焰用于原子吸收分析。自此以后，原子吸收分 析法在全世界迅速地发展和广泛地应用。
金，两电极密封于充有低压 惰性气体（氖或氩）的玻璃 管中（带有石英窗）。灯与
电源连接后，即在空心阴极 内发生辉光放电。电子从阴 极流向阳极，使充入的惰性
空心阴极灯结构示意图
气体的原子电离，生成的气体离子又去轰击空心阴极内壁，使自
由原子从阴极四处溅出。溅射出来的原子再与惰性气体原子碰撞
而被激发，发射出阴极元素的共振线，同时也包含一些充入气体
为火焰原子吸收分析;
• 2. 是依靠电加热石墨管（原子化器）将试
样气化及分解成为石墨炉原子吸收分析;
• 3. 是依靠电加热石英管将试样与强还原剂
硼氢化钠反应生成的被测元素的氢化物解 离称为氢化法原子吸收分析。
第二节 原子吸收光谱仪
原子吸收光谱仪的装置
原子吸收光谱仪主要由 四部分组成： ▪ 光源 ▪ 原子化器 ▪ 分光系统 ▪ 检测系统
预混合型原子化器
雾化器
▪ 雾化器的作用： 把试样溶液变成高度分散的雾滴。
▪ 雾化器的工作过程： 助燃气由B管进入雾化器，并在出口处以高速喷出，这时便
在出口处造成负压，于是样品溶液便在大气压力之下沿进样毛细 管提升上来，随助燃气体一同喷入预混合室中，。雾滴在碰到撞 击球后，又一次被粉碎（直径为～ 几个微米）。大雾滴又凝聚成水 珠，变成废液由废液口C处流掉。其它雾滴、助燃气与燃气充分 混合后进入燃烧器，借助于火焰的热量使待测元素原子化。一般 只有10～15%左右的喷雾溶液进入火焰。 ▪ 影响雾化的主要因素：
的原子线和离子线。
空心阴极灯充入气体为氖和氩，放电时颜色为橙色是氖，蓝 色为氩。
空心阴极灯分类
▪ 单元素空心阴极灯
▪
阴极材料为一种纯金属制成，是原子吸收
最常用的锐线光源。
▪ 多元素空心阴极灯
阴极内含有几个元素，点燃时能辐射出多 种的共振线。
▪ 高强度空心阴极灯
高强度空心阴极灯是在普通灯中增加一对 辅助电极。工作时，辅助电极通以几百毫安的 低压直流电，则产生电离的气体原子流，从空 心阴极溅射出来的金属原子与之碰撞又进一步 激发，从而提高了共振线的强度。
二 原子化器
原子化器的作用是使被测元素转化为吸收 特征辐射线的基态原子。
原子化器的性能好坏直接影响测定的灵敏 度，同时在很大程度上影响测定的重现性。因 此它是原子吸收光谱仪器一个极其重要的部件。
目前，原子化器装置由火焰、石墨炉和氢 化物发生器三种。我们主要介绍火焰原子化器。
火焰原子化器的结构
火焰原子化器主要由三部分组成：雾 化器、雾室及燃烧器，如下图所示：
火焰原子化过程
溶液 雾滴 固体微粒
升华
熔融
分子蒸汽 原子蒸汽
分子蒸汽
激发态原子
基态原子 基态分子 火焰原子化过程示意图
激发态分子
火焰原子化过程
▪ 两个阶段 第一阶段：从溶液雾化至蒸发为分子蒸汽阶段。这个阶段主要依赖于雾化
器的性能，雾滴大小、溶液性质、火焰温度、溶液浓度等。 第二阶段：从分子蒸汽至它解离成基态原子。这个阶段主要决定于被测物
K------常数；
C------被测元素在试样中的浓度；
I0------入射光强度; I------透过光强；
其中I/I0称为透过率。 每个元素的空心阴极灯都发出该元素特有的，具有准确波长的光，这些 光称为元素的吸收谱线。有很多元素有好几条吸收谱线。谱线的波长单位为 纳米（nm）。
四 分析类型
• 1. 使用火焰将试样分解成自由基态原子称
原子吸收光谱分析
ຫໍສະໝຸດ Baidu
湖北三鑫金铜股份有限公司分析测试中心 李进军
Tel:13597660233
E-mail:Jinjun_li@126.com
第一节
原子吸收光谱分析的 基本知识
一 概述
原子吸收是指呈气态的自由原子对由同类原子辐 射出的特征谱线所具有的吸收现象。
原子吸收光谱分析法是一种利用被测元素的基态 原子对特征辐射线的吸收程度进行定量分析的方法。
• 选择性好
共存元素对测定元素干扰少，一般不需要分离。
• 测定速度快
样品处理好后一般只需要一分钟就可以测出样品中被测元素的浓度。
• 准确度好
在一般情况下，只要仪器稳定，相同时也多次测定的结果相差是很小的， 非火焰法差一些。
• 测定元素广泛
至今可以直接或间接的测定周期表上七十多个元素。
由于以上优点，原子吸收光谱分析法已经得到广泛的应用，其中火焰法 较成熟。
1.喷雾助燃气的流量。增加气体流速可将雾滴变小，但流速 过大，提高了单位时间内试液的提升量，反而使雾化率降低。
2.溶液的物理性质。溶液的粘度、表面张力小时，雾化效率 高，许多有机溶液在这方面有着良好的性质，所以应用某些有机 溶液可提高灵敏度。此外，硫酸或磷酸溶液的粘度和表面张力较 大，应尽量避免使用，而使用盐酸、硝酸溶液。
质的解离能，同时还与火焰的温度及气氛密切相关。 ▪ 四种反应
一 光源
光源的作用是产生原子吸收所需要的足够 窄的共振线。
应用于原子吸收光谱仪的光源，必须能发 射出比吸收线宽度更窄的、并且强度大而稳定的 锐线光谱。
它主要是用空心阴极灯来实现。
空心阴极灯
▪ 空心阴极灯目前应用最
普遍的原子吸收光源。它主 要由一个钨棒和一个空心园
柱形阴极组成，阴极内含有 或衬有待测元素的金属或合
三 原理
试样中被测元素的化合物在高温中被解离成基态原子，光源发射的特征 辐射线经过原子蒸气时，将被选择的吸收，在一定条件下，被吸收的程度与 基态原子的数目成正比，通过分光系统，检测器测量该辐射线被吸收的程度 就可以测定出试样中被测元素的含量.
其具体关系式为:
A KC
式中：
A lg I0 I
A------吸光度