原子吸收光谱法的基本原理.pptx
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原子吸收光谱分析ppt
无火焰原子化法
利用电热或激光加热将待测元素转化为原子状态，具有较低的背景干扰和较高的灵敏度。
光谱干扰及其消除方法
光谱干扰
在原子吸收光谱分析中，待测元素可能会受到其他元素的干扰，影响分析结果的准确性。
干扰消除方法
采用物理或化学方法消除干扰元素的影响，如使用分离剂、化学掩蔽等。
04 原子吸收光谱分析的仪器 与设备
原理
当特定频率的光通过待测物质时，原子中的外层电子会吸收 特定波长的光，导致原子能级发生跃迁。吸收程度与待测物 质的浓度呈正比关系，通过测量光强衰减程度可以计算出物 质的含量。
历史与发展
历史
原子吸收光谱分析起源于20世纪50年代，随着科技的不断进步，该技术经历了 从经典方法到现代方法的发展历程。
发展
浓度。
原子吸收光谱仪的主ຫໍສະໝຸດ 部件光源发射特定波长的光源，通常为 空心阴极灯或无极放电灯。
原子化器
将样品转化为可吸收光能的原 子，有火焰、石墨炉和氢化物 原子化器等类型。
单色器和检测器
单色器用于分离入射光中的不 同波长，检测器则用于检测被 吸收的光能量。
数据处理系统
用于处理和记录检测到的数据 ，并计算元素的浓度。
05 原子吸收光谱分析的应用 实例
环境样品中的重金属检测
重金属检测
原子吸收光谱法可以用于检测环境样品中的重金属元素，如铅、汞、镉等。通过测量样品 中特定元素的原子对光的吸收程度，可以确定该元素的浓度。这种方法在环境监测和污染 控制方面具有广泛应用。
准确度高
原子吸收光谱法具有较高的准确度，能够提供较为精确的元素浓度测量结果，有助于评估 环境质量状况和污染程度。
解决实际应用中的问题与挑战
复杂基体干扰
利用电热或激光加热将待测元素转化为原子状态，具有较低的背景干扰和较高的灵敏度。
光谱干扰及其消除方法
光谱干扰
在原子吸收光谱分析中，待测元素可能会受到其他元素的干扰，影响分析结果的准确性。
干扰消除方法
采用物理或化学方法消除干扰元素的影响，如使用分离剂、化学掩蔽等。
04 原子吸收光谱分析的仪器 与设备
原理
当特定频率的光通过待测物质时，原子中的外层电子会吸收 特定波长的光，导致原子能级发生跃迁。吸收程度与待测物 质的浓度呈正比关系，通过测量光强衰减程度可以计算出物 质的含量。
历史与发展
历史
原子吸收光谱分析起源于20世纪50年代，随着科技的不断进步，该技术经历了 从经典方法到现代方法的发展历程。
发展
浓度。
原子吸收光谱仪的主ຫໍສະໝຸດ 部件光源发射特定波长的光源，通常为 空心阴极灯或无极放电灯。
原子化器
将样品转化为可吸收光能的原 子，有火焰、石墨炉和氢化物 原子化器等类型。
单色器和检测器
单色器用于分离入射光中的不 同波长，检测器则用于检测被 吸收的光能量。
数据处理系统
用于处理和记录检测到的数据 ，并计算元素的浓度。
05 原子吸收光谱分析的应用 实例
环境样品中的重金属检测
重金属检测
原子吸收光谱法可以用于检测环境样品中的重金属元素，如铅、汞、镉等。通过测量样品 中特定元素的原子对光的吸收程度，可以确定该元素的浓度。这种方法在环境监测和污染 控制方面具有广泛应用。
准确度高
原子吸收光谱法具有较高的准确度，能够提供较为精确的元素浓度测量结果，有助于评估 环境质量状况和污染程度。
解决实际应用中的问题与挑战
复杂基体干扰
原子吸收光谱法ppt课件
33
测定条件的选择
•狭缝宽度 AAS中，谱线重叠干扰的几率小，允许使用 较宽的狭缝。最宜狭缝宽度一般为吸光度大 且平稳时的最大狭缝。
34
测定条件的选择
•空心阴极灯的工作电流 在保证有稳定和足够的辐射光强度的情况
下，尽量选用较低的灯电流，以延长空心阴 极灯的寿命和降低谱线宽度。通常选用最大 电流的1/2至2/3为工作电流。
• 峰值吸收系数（K0）：中心频率或中心波长 处的最大吸收系数又称为峰值吸收系数。由 两能级之间的跃迁几率决定。
• 半宽度：最大吸收 系数一半（Kυ/2） 处所对应的频率差或 波13 长差，用△υ或
影响吸收线半宽度的主要因素：
• 自然变宽（natural width） • 多普勒变宽（Doppler broadening） • 压力变宽（pressure broadening）
27
燃烧器
火焰原子化法原子化器
• 作用：形成火焰， 使进入火焰的试 样微粒原子化。
• 火焰组成影响测 定灵敏度、稳定 性和干扰，对不 同元素选择不同 的火焰。乙炔空气焰最常用。
28
几种类型火焰及温度
燃料气体 助燃气体
煤气 丙烷 氢气 乙炔 氢气 乙炔
空气 空气 空气 空气 氧气 氧气
最高温度 K
3.峰值吸收系数
K0
2 Δv
ln 2 KN, Δv 半峰宽
4.峰值吸收与试样浓度的关系
A k N L KC
N：原子蒸汽中待测原子总数 C：待测元素在试样中的浓度
21
原子吸收分光光度仪
22
光源
原子吸收分光光度计的主要部件
原子化器 单色器 检测器
23
空心阴极灯工作原理示意图
测定条件的选择
•狭缝宽度 AAS中，谱线重叠干扰的几率小，允许使用 较宽的狭缝。最宜狭缝宽度一般为吸光度大 且平稳时的最大狭缝。
34
测定条件的选择
•空心阴极灯的工作电流 在保证有稳定和足够的辐射光强度的情况
下，尽量选用较低的灯电流，以延长空心阴 极灯的寿命和降低谱线宽度。通常选用最大 电流的1/2至2/3为工作电流。
• 峰值吸收系数（K0）：中心频率或中心波长 处的最大吸收系数又称为峰值吸收系数。由 两能级之间的跃迁几率决定。
• 半宽度：最大吸收 系数一半（Kυ/2） 处所对应的频率差或 波13 长差，用△υ或
影响吸收线半宽度的主要因素：
• 自然变宽（natural width） • 多普勒变宽（Doppler broadening） • 压力变宽（pressure broadening）
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燃烧器
火焰原子化法原子化器
• 作用：形成火焰， 使进入火焰的试 样微粒原子化。
• 火焰组成影响测 定灵敏度、稳定 性和干扰，对不 同元素选择不同 的火焰。乙炔空气焰最常用。
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几种类型火焰及温度
燃料气体 助燃气体
煤气 丙烷 氢气 乙炔 氢气 乙炔
空气 空气 空气 空气 氧气 氧气
最高温度 K
3.峰值吸收系数
K0
2 Δv
ln 2 KN, Δv 半峰宽
4.峰值吸收与试样浓度的关系
A k N L KC
N：原子蒸汽中待测原子总数 C：待测元素在试样中的浓度
21
原子吸收分光光度仪
22
光源
原子吸收分光光度计的主要部件
原子化器 单色器 检测器
23
空心阴极灯工作原理示意图
原子吸收光谱法ppt课件
7
定量分析的依据
基态原子对共振线的吸收程度 与蒸气中基态原子的数目和原子蒸气 厚度的关系，在一定的条件下，服从 朗伯－比耳定律：
8
定量分析的依据
由于原子化过程中激发态原子数目和离子 数很少，因此蒸气中的基态原子数目实际上接近 于被测元素的总原子数目，而总原子数目与溶液 中被测元素的浓度c成正比。在L一定条件下：
9
原子吸收分光度计
10
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？
11
➢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。
12
注意：在高浓度时，标准曲线易发生弯曲。 27
➢标准加入法
计算法:
设容量瓶A，待测元素浓度Cx，吸光度Ax； 容量瓶B，待测元素浓度为(Cx+Cs)，吸光 度为Ax+s，可求得被测试液元素的浓度为:
28
➢标准加入法
作图法:
设同体积容量瓶编号 A B C D
试液+标准溶液浓度 cx cx+ cs cx+ 2cs cx+ 4cs
原子化过程分为干燥、灰化（去除基体）、 原子化、净化( 去除残渣）四个阶段，待测元 素在高温下生成基态原子。
21
石墨炉原子化装置
优点：原子化程度高，试样用量少（1100μL），可测固体及粘稠试样，灵敏度 高，检测极限10-12 g/L。
缺点：精密度差，测定速度慢，操 作不够简便，装置复杂。
22
➢单色器
质和内充惰性气体的光谱; 14
定量分析的依据
基态原子对共振线的吸收程度 与蒸气中基态原子的数目和原子蒸气 厚度的关系，在一定的条件下，服从 朗伯－比耳定律：
8
定量分析的依据
由于原子化过程中激发态原子数目和离子 数很少，因此蒸气中的基态原子数目实际上接近 于被测元素的总原子数目，而总原子数目与溶液 中被测元素的浓度c成正比。在L一定条件下：
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原子吸收分光度计
10
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？
11
➢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。
12
注意：在高浓度时，标准曲线易发生弯曲。 27
➢标准加入法
计算法:
设容量瓶A，待测元素浓度Cx，吸光度Ax； 容量瓶B，待测元素浓度为(Cx+Cs)，吸光 度为Ax+s，可求得被测试液元素的浓度为:
28
➢标准加入法
作图法:
设同体积容量瓶编号 A B C D
试液+标准溶液浓度 cx cx+ cs cx+ 2cs cx+ 4cs
原子化过程分为干燥、灰化（去除基体）、 原子化、净化( 去除残渣）四个阶段，待测元 素在高温下生成基态原子。
21
石墨炉原子化装置
优点：原子化程度高，试样用量少（1100μL），可测固体及粘稠试样，灵敏度 高，检测极限10-12 g/L。
缺点：精密度差，测定速度慢，操 作不够简便，装置复杂。
22
➢单色器
质和内充惰性气体的光谱; 14
原子吸收光谱仪实验课ppt课件
22
2.2.7 样品分析
23
2.2.8 关机
24
2.3 原子吸收的干扰及抑制
1. 物 理 干 扰（基体效应） 如：通过标准加入法来抑制 3. 光 谱 干 扰 如：通过氘灯进行校正 2. 化 学 干 扰 如：石墨炉法测铅加入加入磷酸二氢铵 （NH4H2PO4）
25
化学干扰
产生：待测元素与共存组分发生了化学反应，生成了难挥发或难 解离的化合物，使基态原子数目减少所产生的干扰。
24小时，并清洗干净
• 矩管及与发生器的连接管使用前保持清洁
、干燥
• 测砷时使用到碘化钾，因此应及时用酸清
洗整个系统4小时以上，再用蒸馏水清洗， 以免碘化钾吸收汞蒸气影响汞的测定。
44
思考题
• 原子吸收光谱仪为何要做维护保养？ • 测试时如何选择定量分析方法？ • 原子吸收光谱用于定量分析的理论依据是
什么？
45
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
46
气 液 分 离 器
蠕动泵管
42
3.7 氢化物发生器使用注意事项
当仪器调试好后，确认光路是最优化状态 时，测定发现无信号，相对偏差太大，应 考虑以下几点：
蠕动泵管是否正常运作 矩管及与发生器的连接管是否清洁、干燥 气液分离器是否干净无污
43
3.7.1 氢化物发生器的维护保养
• 蠕动泵管用后及时清洗，防止堵塞 • 气液分离器污染后，必要时拆下用硝酸泡
特点：原子吸收分析的主要干扰来源，具有选择性。 如：石墨炉法加入加入磷酸二氢铵（NH4H2PO4）
26
3 仪器的维护与保养
• 仪器缺乏保养可能出现的问题 • 仪器的维护保养内容 • 仪器的使用注意事项与保养
2.2.7 样品分析
23
2.2.8 关机
24
2.3 原子吸收的干扰及抑制
1. 物 理 干 扰（基体效应） 如：通过标准加入法来抑制 3. 光 谱 干 扰 如：通过氘灯进行校正 2. 化 学 干 扰 如：石墨炉法测铅加入加入磷酸二氢铵 （NH4H2PO4）
25
化学干扰
产生：待测元素与共存组分发生了化学反应，生成了难挥发或难 解离的化合物，使基态原子数目减少所产生的干扰。
24小时，并清洗干净
• 矩管及与发生器的连接管使用前保持清洁
、干燥
• 测砷时使用到碘化钾，因此应及时用酸清
洗整个系统4小时以上，再用蒸馏水清洗， 以免碘化钾吸收汞蒸气影响汞的测定。
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思考题
• 原子吸收光谱仪为何要做维护保养？ • 测试时如何选择定量分析方法？ • 原子吸收光谱用于定量分析的理论依据是
什么？
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气 液 分 离 器
蠕动泵管
42
3.7 氢化物发生器使用注意事项
当仪器调试好后，确认光路是最优化状态 时，测定发现无信号，相对偏差太大，应 考虑以下几点：
蠕动泵管是否正常运作 矩管及与发生器的连接管是否清洁、干燥 气液分离器是否干净无污
43
3.7.1 氢化物发生器的维护保养
• 蠕动泵管用后及时清洗，防止堵塞 • 气液分离器污染后，必要时拆下用硝酸泡
特点：原子吸收分析的主要干扰来源，具有选择性。 如：石墨炉法加入加入磷酸二氢铵（NH4H2PO4）
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3 仪器的维护与保养
• 仪器缺乏保养可能出现的问题 • 仪器的维护保养内容 • 仪器的使用注意事项与保养
PPT原子吸收光谱法分析原理和方法PPT课件PPT54页
AAS 分析时，待测物浓度很低，该变宽可勿略。
❖ 外界压力增加——谱线中心频率0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1.01310-5Pa ——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。
第6页，共54页。
根据吸收定律的表达式，以 I~ 和 K- 分别作图得吸收强度与频 率的关系及谱线轮廓。可见谱线是有宽度的。
K0
K0/2 I0
I K
0
I~ （吸收强度与频率的关系）
0
K~ （谱线轮廓）
图中：
K—吸收系数；K0—最大吸收系数； 0，0—中心频率或波长(由原子能级决定)； ，—谱线轮廓半宽度（K0/2处的宽度）；
电流越大，光强越大，但过大则谱线变宽且强度不稳定；充入低压惰性气 体可防止与元素反应并减小碰撞变宽。 问题：为什么HCL会产生低背景的锐线光源？ 答：低压－原子密度低，Lorentz Broadening小；小电流－温度低Doppler Broadening 小，故产生锐线光源！惰性气体难于激发且谱线相对简单——低背景。
K0
1
D
ln 2 e2 mc
N0 f
1
D
ln 2 e2 (c) f mc
A KcL
上式表明，当用锐线光源作原子吸收测定时，所得A与原子蒸气中待测元素的基态 原子数成正比。
第15页，共54页。
3. 锐线光源 根据Walsh的两点假设，发射线必须是“锐线”（半宽度很小的谱线）。
发射线
吸收线
I
形式，其高度和角度可调（让光通过火焰适宜的部位并有最
❖ 外界压力增加——谱线中心频率0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1.01310-5Pa ——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。
第6页，共54页。
根据吸收定律的表达式，以 I~ 和 K- 分别作图得吸收强度与频 率的关系及谱线轮廓。可见谱线是有宽度的。
K0
K0/2 I0
I K
0
I~ （吸收强度与频率的关系）
0
K~ （谱线轮廓）
图中：
K—吸收系数；K0—最大吸收系数； 0，0—中心频率或波长(由原子能级决定)； ，—谱线轮廓半宽度（K0/2处的宽度）；
电流越大，光强越大，但过大则谱线变宽且强度不稳定；充入低压惰性气 体可防止与元素反应并减小碰撞变宽。 问题：为什么HCL会产生低背景的锐线光源？ 答：低压－原子密度低，Lorentz Broadening小；小电流－温度低Doppler Broadening 小，故产生锐线光源！惰性气体难于激发且谱线相对简单——低背景。
K0
1
D
ln 2 e2 mc
N0 f
1
D
ln 2 e2 (c) f mc
A KcL
上式表明，当用锐线光源作原子吸收测定时，所得A与原子蒸气中待测元素的基态 原子数成正比。
第15页，共54页。
3. 锐线光源 根据Walsh的两点假设，发射线必须是“锐线”（半宽度很小的谱线）。
发射线
吸收线
I
形式，其高度和角度可调（让光通过火焰适宜的部位并有最
原子吸收光谱法
21
第二节 仪 器
缝和三缝两种。燃烧器的缝长和缝宽，应根据所用燃料 确定。目前，单缝燃烧器应用最广。 单缝燃烧器产生的火焰较窄，使部分光束在火焰周 围通过而未能被吸收，从而使测量灵敏度降低。采用三 缝燃烧器，由于缝宽较大，产生的原子蒸气能将光源发 出的光束完全包围，外侧缝隙还可以起到屏蔽火焰作 用，并避免来自大气的污染物。因此，三缝燃烧器比单 缝燃烧器稳定。燃烧器多为不不锈钢制造。燃烧器的高 度应能上下调节，以便选取适宜的火焰部位测量。为了 改变吸收光程，扩大测量浓度范围，燃烧器可旋转一定 角度。
3
第一节 基本原理
素原子吸收不同频率的光，透过光强度对吸收光频率作 图，如下图：
Iν
I0
ν0 Iν 与ν 的关系
4
第一节 基本原理
由图可知，在频率ν 0处透过光强度最小，即吸收最 大。若将吸收系数对频率作图，所得曲线为吸收线轮 廓。原子吸收线轮廓以原子吸收谱线的中心频率（或中 心波长）和半宽度 表征。中心频率由原子能级决定。半 宽度是中心频率位置，吸收系数极大值一半处，谱线轮 廓上两点之间频率或波长的距离。 谱线具有一定的宽度，主要有两方面的因素：一类 是由原子性质所决定的，例如，自然宽度；另一类是外 界影响所引起的，例如，热变宽、碰撞变宽等。 1，自然宽度
11
第一节 基本原理
Kν 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。 4，实际测量 在实际工作中，对于原子吸收值的测量，是以一定光 强的单色光I0通过原子蒸气，然后测出被吸收后的光强 I，此一吸收过程符合朗伯-比耳定律，即
I = I0e-K N L
8
第一节 基本原理
∫Kν dν = πe2N0ƒ/mc 式中e为电子电荷；m为电子质量；c为光速；N0为单位体 积内基态原子数；f 振子强度，即能被入射辐射激发的每 个原子的平均电子数，它正比于原子对特定波长辐射的 吸收几率。这是原子吸收光谱分析法的重要理论依据。 若能测定积分吸收，则可求出原子浓度。但是，测 定谱线宽度仅为10-3nm的积分吸收，需要分辨率非常高的 色散仪器。 2，峰值吸收 目前，一般采用测量峰值吸收系数的方法代替测量积
第二节 仪 器
缝和三缝两种。燃烧器的缝长和缝宽，应根据所用燃料 确定。目前，单缝燃烧器应用最广。 单缝燃烧器产生的火焰较窄，使部分光束在火焰周 围通过而未能被吸收，从而使测量灵敏度降低。采用三 缝燃烧器，由于缝宽较大，产生的原子蒸气能将光源发 出的光束完全包围，外侧缝隙还可以起到屏蔽火焰作 用，并避免来自大气的污染物。因此，三缝燃烧器比单 缝燃烧器稳定。燃烧器多为不不锈钢制造。燃烧器的高 度应能上下调节，以便选取适宜的火焰部位测量。为了 改变吸收光程，扩大测量浓度范围，燃烧器可旋转一定 角度。
3
第一节 基本原理
素原子吸收不同频率的光，透过光强度对吸收光频率作 图，如下图：
Iν
I0
ν0 Iν 与ν 的关系
4
第一节 基本原理
由图可知，在频率ν 0处透过光强度最小，即吸收最 大。若将吸收系数对频率作图，所得曲线为吸收线轮 廓。原子吸收线轮廓以原子吸收谱线的中心频率（或中 心波长）和半宽度 表征。中心频率由原子能级决定。半 宽度是中心频率位置，吸收系数极大值一半处，谱线轮 廓上两点之间频率或波长的距离。 谱线具有一定的宽度，主要有两方面的因素：一类 是由原子性质所决定的，例如，自然宽度；另一类是外 界影响所引起的，例如，热变宽、碰撞变宽等。 1，自然宽度
11
第一节 基本原理
Kν 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。 4，实际测量 在实际工作中，对于原子吸收值的测量，是以一定光 强的单色光I0通过原子蒸气，然后测出被吸收后的光强 I，此一吸收过程符合朗伯-比耳定律，即
I = I0e-K N L
8
第一节 基本原理
∫Kν dν = πe2N0ƒ/mc 式中e为电子电荷；m为电子质量；c为光速；N0为单位体 积内基态原子数；f 振子强度，即能被入射辐射激发的每 个原子的平均电子数，它正比于原子对特定波长辐射的 吸收几率。这是原子吸收光谱分析法的重要理论依据。 若能测定积分吸收，则可求出原子浓度。但是，测 定谱线宽度仅为10-3nm的积分吸收，需要分辨率非常高的 色散仪器。 2，峰值吸收 目前，一般采用测量峰值吸收系数的方法代替测量积
第2章 原子吸收光谱法PPT课件
赫鲁兹马克（Holtsmark）变宽（共振变宽）：
同种原子碰撞。浓度高时起作用，在原子吸收中可忽略
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。
2020/8/9
《仪器分析》
12
（4）自吸变宽 光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸
收产生自吸现象。灯电流越大，自吸现象越严重。 （5）场致变宽
外界电场、带电粒子、离子形成的电场及磁场的作用使 谱线变宽的现象；影响较小；
（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
2020/8/9
《仪器分析》
9
2-1-3 谱线的轮廓与谱线变宽
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(具有一定宽度)。
经过原子吸收光谱分析，从那斑痕中查出了炸药“黑索金 ”和铅。那金属屑经过光谱分析，表明是铝。
案情终于查明：采煤时，不小心把一支未爆炸的雷管落到 煤中。这雷管在这家的火炉中爆炸了，造成了不幸!
太阳光谱中的吸收线
太阳的连续光谱上有非常多的暗黑吸收线，在可见光的范 围内就有二万多条，这些吸收线几乎全起源于光球层。由太阳 的吸收谱推断，太阳的大气至少含有五十七种以上的元素。 此 处的太阳光谱过长无法容在同一带上，故将光谱由紫光至红光 切割成十等份，每一片光谱的右端续至下一片光谱的左端。
2020/8/9
《仪器分析》
7
原子吸收光谱的基本原理
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。
同种原子碰撞。浓度高时起作用，在原子吸收中可忽略
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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《仪器分析》
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（4）自吸变宽 光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸
收产生自吸现象。灯电流越大，自吸现象越严重。 （5）场致变宽
外界电场、带电粒子、离子形成的电场及磁场的作用使 谱线变宽的现象；影响较小；
（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
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《仪器分析》
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2-1-3 谱线的轮廓与谱线变宽
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(具有一定宽度)。
经过原子吸收光谱分析，从那斑痕中查出了炸药“黑索金 ”和铅。那金属屑经过光谱分析，表明是铝。
案情终于查明：采煤时，不小心把一支未爆炸的雷管落到 煤中。这雷管在这家的火炉中爆炸了，造成了不幸!
太阳光谱中的吸收线
太阳的连续光谱上有非常多的暗黑吸收线，在可见光的范 围内就有二万多条，这些吸收线几乎全起源于光球层。由太阳 的吸收谱推断，太阳的大气至少含有五十七种以上的元素。 此 处的太阳光谱过长无法容在同一带上，故将光谱由紫光至红光 切割成十等份，每一片光谱的右端续至下一片光谱的左端。
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《仪器分析》
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原子吸收光谱的基本原理
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。
原子吸收光谱法(共73张课件)
比尔定律：
▪ 分析中，待测元素的浓度与其吸收辐射的原子总数成正 比。在一定浓度范围和一定火焰宽度L下：
▪ 可以通过测吸光度可求得待测元素的含量。
▪ 原子吸收分光光度A分析k'的c定量基础。待测元素浓度
2024/8/30
27
§4-3 原子吸收分光光度计
一、基本构造
光源
原子化系统
分光系统
检测系统 显示装置
表
处吸收轮廓上两点间的距离
征
（即两点间的频率差）。
▪ 数量级为10-3 -10-2 nm （发射线10-4 -10-3 nm ）。
图4.2 原子吸收光谱轮廓图
2024/8/30
12
谱线变宽： 自然宽度 ：N
▪ 无外界影响下，谱线仍有一定宽度—自然宽度。
▪ 与原子发生能级间跃迁时激发态原子的平均寿命有关。
2024/8/30
图4.3 峰值吸收测量示意图
21
应用原理： ▪ 光源：
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A lg I0 I
I0
e
0
I0d
I
e
0
Id
I I0eKL
I e 0
I0eKLd
Alg
e
0
I0 d
I e d e
K L
0 0
则：
在满足瓦尔西方法的测量条件时，在积分界限
内 吸可 收以 系认 数为。为常数，并合K理 地使之等于峰值
5%，测定灵敏度极差。
噪音低；
用该元素的锐线光源发射出特征辐射。 特点： 原子吸收分析的主要特点是测定灵敏度高，特效
发射的谱线稳定性好、强度高且宽度窄。
共振线在外光路损失小。
试样在原子化器中被蒸发,解离为气态基态原子。 共Ok振! L线et（’s特Ha征ve谱a线B）re是ak元. 素所有谱线中最容易发生、最灵敏的线，又具有元素的特征，所以分析中用该谱线作为分析线。
原子吸收光谱分析基本原理.完美版PPT
2021/6/3
例：钠原子，一个外层电子， S =1/2；因此： M =2( S ) +1 = 2；双重线； 碱土金属：两个外层电子， 自旋方向相同时， S =1/2 + 1/2 =1， M = 3；三重线； 自旋方向相反时， S =1/2 － 1/2 =0， M = 1；单重线；
2021/6/3
（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
2021/6/3
四、谱线的轮廓和谱线变宽
shape and broadening of absorption line
1.光谱项符号
原子外层有一个电子时，其能级可由四个量子数决定： 主量子数 n；角量子数 l；磁量子数 m；自旋量子数 s； 原子外层有多个电子时，其运动状态用总角量子数L；总自 旋量子数S；内量子数J 描述；
2021/6/3
主量子数n:它决定体系的主要能量，同电子离原子核之间 的距离有关，n值越大，离核越远，能量也就越高。
2021/6/3
2. 能级图
元素的光谱线系常用能级 图来表示。最上面的是光谱 项符号；最下面的横线表示 基态；上面的表示激发态； 可以产生的跃迁用线连接；
线系：由各种高能级跃迁 到同一低能级时发射的一系 列光谱线；
2021/6/3
三、原子吸收光谱的产生
formation of AAS
1.原子的能级跃迁与共振线 基态激发态,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
总角量子数： L=∑ l
外层价电子角量子数的矢量和，(2 L +1)个
例：钠原子，一个外层电子， S =1/2；因此： M =2( S ) +1 = 2；双重线； 碱土金属：两个外层电子， 自旋方向相同时， S =1/2 + 1/2 =1， M = 3；三重线； 自旋方向相反时， S =1/2 － 1/2 =0， M = 1；单重线；
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（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
2021/6/3
四、谱线的轮廓和谱线变宽
shape and broadening of absorption line
1.光谱项符号
原子外层有一个电子时，其能级可由四个量子数决定： 主量子数 n；角量子数 l；磁量子数 m；自旋量子数 s； 原子外层有多个电子时，其运动状态用总角量子数L；总自 旋量子数S；内量子数J 描述；
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主量子数n:它决定体系的主要能量，同电子离原子核之间 的距离有关，n值越大，离核越远，能量也就越高。
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2. 能级图
元素的光谱线系常用能级 图来表示。最上面的是光谱 项符号；最下面的横线表示 基态；上面的表示激发态； 可以产生的跃迁用线连接；
线系：由各种高能级跃迁 到同一低能级时发射的一系 列光谱线；
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三、原子吸收光谱的产生
formation of AAS
1.原子的能级跃迁与共振线 基态激发态,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
总角量子数： L=∑ l
外层价电子角量子数的矢量和，(2 L +1)个
原子吸收光谱法教学课件ppt
多元素同时分析
实现多元素的同时分析是当前研究的热点之一，将有望提高分析效 率。
THANKS
便携化程度提高
未来原子吸收光谱法的便携化程度将越来越高，便于现 场快速检测。
智能化程度提高
未来原子吸收光谱法的智能化程度将越来越高，数据分 析将更加自动化和智能化。
研究热点和前沿
新材料的应用
新型材料如纳米材料、生物材料等在原子吸收光谱法中的应用成 为研究热点之一。
复杂基质样品分析
如何解决复杂基质样品中待测元素的干扰问题是当前研究的热点 之一。
原子吸收光谱法教学课件PPT
xx年xx月xx日
目 录
• 原子吸收光谱法概述 • 原子吸收光谱法仪器设备 • 原子吸收光谱法实验技术 • 原子吸收光谱法实验结果与讨论 • 原子吸收光谱法在环境监测中的应用 • 原子吸收光谱法的发展趋势与展望
01
原子吸收光谱法概述
定义和原理
01
原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）是一种基于原子 能级跃迁的定量分析方法。
应用领域
01
原子吸收光谱法广泛应用于各种领域，如环境监测、食品检测 、医药研究、地质勘查等。
02
该方法特别适用于痕量元素的分析，如铅、汞、砷等有害元素
。
原子吸收光谱法还可以用于研究化学反应过程和反应动力学。
03
02
原子吸收光谱法仪器设备
原子吸收光谱仪的基本构成
光源
原子化器
原子吸收光谱仪需要使用锐线光源，如空心 阴极灯或蒸气放电灯，产生共振线，使基态 原子受到激发跃迁到激发态。
计算样品浓度
根据标准曲线和样品吸光度，计算 样品浓度。
结果讨论与解释
实现多元素的同时分析是当前研究的热点之一，将有望提高分析效 率。
THANKS
便携化程度提高
未来原子吸收光谱法的便携化程度将越来越高，便于现 场快速检测。
智能化程度提高
未来原子吸收光谱法的智能化程度将越来越高，数据分 析将更加自动化和智能化。
研究热点和前沿
新材料的应用
新型材料如纳米材料、生物材料等在原子吸收光谱法中的应用成 为研究热点之一。
复杂基质样品分析
如何解决复杂基质样品中待测元素的干扰问题是当前研究的热点 之一。
原子吸收光谱法教学课件PPT
xx年xx月xx日
目 录
• 原子吸收光谱法概述 • 原子吸收光谱法仪器设备 • 原子吸收光谱法实验技术 • 原子吸收光谱法实验结果与讨论 • 原子吸收光谱法在环境监测中的应用 • 原子吸收光谱法的发展趋势与展望
01
原子吸收光谱法概述
定义和原理
01
原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）是一种基于原子 能级跃迁的定量分析方法。
应用领域
01
原子吸收光谱法广泛应用于各种领域，如环境监测、食品检测 、医药研究、地质勘查等。
02
该方法特别适用于痕量元素的分析，如铅、汞、砷等有害元素
。
原子吸收光谱法还可以用于研究化学反应过程和反应动力学。
03
02
原子吸收光谱法仪器设备
原子吸收光谱仪的基本构成
光源
原子化器
原子吸收光谱仪需要使用锐线光源，如空心 阴极灯或蒸气放电灯，产生共振线，使基态 原子受到激发跃迁到激发态。
计算样品浓度
根据标准曲线和样品吸光度，计算 样品浓度。
结果讨论与解释
原子吸收光谱实验ppt课件
可经过控制试液与规范溶液的组成尽量一致的方法来 消除。
4.3 光谱干扰
待测元素的共振线与干扰物质谱线分别不完全，这 类干扰主要来自光源和原子化安装，主要有以下几种：
〔1〕在分析线附近有单色器不能分别的待测元素的临近 线，可以经过调小狭缝的方法来抑制这种干扰。
〔2〕空心阴极灯内有单色器不能分别的干扰元素的辐射 换用纯度较高的单元素灯减小干扰。
贫燃焰：焰助比小于1∶6，火焰温度较高，氧化性 气氛，适用于碱土金属测定
〔4〕火焰温度的选择：
〔a〕保证待测元素充分别解为基态原子的前提下，尽 量采用低温火焰；
〔b〕火焰温度越高，产生的热激发态原子越多，对 测定不利
〔c〕火焰温度取决于燃气与助燃气类型，常用空 气—乙炔，最高温度2600K，能测35种元素。
消除方法：普通采取在试液中参与更易电离 的元素，有效地抑制待测元素的电离，这种试剂 称消电离剂。例：参与足量的铯盐，抑制K、Na 的电离。
消电离剂是在火焰中可以提供大量电子，又 不会在所用波长发生吸收的易电离的元素。
4.2 物理干扰
试样在转移、蒸发过程中物理要素变化引起的干扰效 应，主要影响试样喷入火焰的速度、雾化效率、雾滴大小 等。
的比值ΔX/Δλ。实践任务中常用其倒数 Δλ/ΔX
〔2〕分辨率：仪器分开相邻两条谱线的才干。用 该两条谱线的平均波长与其波长差的比值λ/Δλ表示。
〔3〕通带宽度〔W〕：指经过单色器出射狭缝的某 标称波优点的辐射范围。当倒色散率〔D〕一定时， 可经过选择狭缝宽度〔S〕来确定： W=D S
2.4 检测器
2.2.2 石墨冷却维护 石墨管；内气路中氩气体由管两端流向管中心， 从中心孔流出，用来维护原子不被氧化，同时排 除枯燥和灰化过程中产生的蒸汽。
4.3 光谱干扰
待测元素的共振线与干扰物质谱线分别不完全，这 类干扰主要来自光源和原子化安装，主要有以下几种：
〔1〕在分析线附近有单色器不能分别的待测元素的临近 线，可以经过调小狭缝的方法来抑制这种干扰。
〔2〕空心阴极灯内有单色器不能分别的干扰元素的辐射 换用纯度较高的单元素灯减小干扰。
贫燃焰：焰助比小于1∶6，火焰温度较高，氧化性 气氛，适用于碱土金属测定
〔4〕火焰温度的选择：
〔a〕保证待测元素充分别解为基态原子的前提下，尽 量采用低温火焰；
〔b〕火焰温度越高，产生的热激发态原子越多，对 测定不利
〔c〕火焰温度取决于燃气与助燃气类型，常用空 气—乙炔，最高温度2600K，能测35种元素。
消除方法：普通采取在试液中参与更易电离 的元素，有效地抑制待测元素的电离，这种试剂 称消电离剂。例：参与足量的铯盐，抑制K、Na 的电离。
消电离剂是在火焰中可以提供大量电子，又 不会在所用波长发生吸收的易电离的元素。
4.2 物理干扰
试样在转移、蒸发过程中物理要素变化引起的干扰效 应，主要影响试样喷入火焰的速度、雾化效率、雾滴大小 等。
的比值ΔX/Δλ。实践任务中常用其倒数 Δλ/ΔX
〔2〕分辨率：仪器分开相邻两条谱线的才干。用 该两条谱线的平均波长与其波长差的比值λ/Δλ表示。
〔3〕通带宽度〔W〕：指经过单色器出射狭缝的某 标称波优点的辐射范围。当倒色散率〔D〕一定时， 可经过选择狭缝宽度〔S〕来确定： W=D S
2.4 检测器
2.2.2 石墨冷却维护 石墨管；内气路中氩气体由管两端流向管中心， 从中心孔流出，用来维护原子不被氧化，同时排 除枯燥和灰化过程中产生的蒸汽。
(精品)原子吸收光谱基本原理与分析方法PPT
Itr I0 edx'
比例系数x’是介质层衰减能力的量度，称之为
吸收系数
一、基本原理
如果被辐照的介质不是单一的物质，而是一种 吸收物质的非吸收介质溶 液，那么吸收系数 与其浓度c 成正比：
x' k' c
一、基本原理
Beer对Lambert定律作了详细的验证，如今主 要使用的形式为：
二、相关概念
谱线宽度 由于在每一能级上的几率分布和海森堡测 不准原理，共振线的自然宽度为10-5nm数 量极。谱线的自然宽度受多种因素影响， 例如原子的无序热运动和原子间的各种碰 撞，因此，实际的谱线宽度要稍宽一些。
二、相关概念
第一种影响，即原子的无序热运动的印 象使谱线轮廓呈原子速度的Maxwell分布 形状，它可用高斯函数来表达，即通常 说的多普勒效应。
tr 0 e x Nl
吸收的测量
如果将辐射通量这一概念用到原子吸收测 量中，Lambert-Beer定律可表示为：式中 Φ0和Φtr分别是通过长度为l的吸收层前 后N为的自辐由射原通子量总。数X。v为整光理谱为原：子吸收系数，
A log 0 tr
2.203 x
A log I0 k c d I tr
上式表明，吸光度A（透过率倒数的对数）正 比于吸收物质的浓度c和吸收层的厚度d。
一、基本原理
2．原子光谱 1900年Planck建立了光的吸收和发射的量子理论。 根据这一理论，原子只能吸收某一确定波长（频率） 的辐射，即原子只能吸收和释放某一确定的能量ε。
N l
吸收的测量
A log 1 log 0
tr
式中吸光度A即为测量值，是透过率τ的倒 数的对数。
比例系数x’是介质层衰减能力的量度，称之为
吸收系数
一、基本原理
如果被辐照的介质不是单一的物质，而是一种 吸收物质的非吸收介质溶 液，那么吸收系数 与其浓度c 成正比：
x' k' c
一、基本原理
Beer对Lambert定律作了详细的验证，如今主 要使用的形式为：
二、相关概念
谱线宽度 由于在每一能级上的几率分布和海森堡测 不准原理，共振线的自然宽度为10-5nm数 量极。谱线的自然宽度受多种因素影响， 例如原子的无序热运动和原子间的各种碰 撞，因此，实际的谱线宽度要稍宽一些。
二、相关概念
第一种影响，即原子的无序热运动的印 象使谱线轮廓呈原子速度的Maxwell分布 形状，它可用高斯函数来表达，即通常 说的多普勒效应。
tr 0 e x Nl
吸收的测量
如果将辐射通量这一概念用到原子吸收测 量中，Lambert-Beer定律可表示为：式中 Φ0和Φtr分别是通过长度为l的吸收层前 后N为的自辐由射原通子量总。数X。v为整光理谱为原：子吸收系数，
A log 0 tr
2.203 x
A log I0 k c d I tr
上式表明，吸光度A（透过率倒数的对数）正 比于吸收物质的浓度c和吸收层的厚度d。
一、基本原理
2．原子光谱 1900年Planck建立了光的吸收和发射的量子理论。 根据这一理论，原子只能吸收某一确定波长（频率） 的辐射，即原子只能吸收和释放某一确定的能量ε。
N l
吸收的测量
A log 1 log 0
tr
式中吸光度A即为测量值，是透过率τ的倒 数的对数。
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在一般原子吸收测量条件下，原子吸收轮廓取决于 Doppler （热变宽）宽度，通过运算可得峰值吸收系数：
K0 = 2/△D(ln2/)1/2 e2N0ƒ/mc
可以看出，峰值吸收系数与原子浓度成正比，只要能测 出K0 就可得出N0。 3，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
是中心频率位置，吸收系数极大值一半处，谱线轮廓上 两点之间频率或波长的距离。
谱线具有一定的宽度，主要有两方面的因素：一类 是由原子性质所决定的，例如，自然宽度；另一类是外 界影响所引起的，例如，热变宽、碰撞变宽等。 1，自然宽度
5
第一节 基本原理
没有外界影响，谱线仍有一定的宽度称为自然宽度。 它与激发态原子的平均寿命有关，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。 2，多普勒变宽
由于辐射原子处于无规则的热运动状态，因此，辐射 原子可以看作运动的波源。这一不规则的热运动与观测 器两者间形成相对位移运动，从而发生多普勒效应，使 谱线变宽。这种谱线的所谓多普勒变宽，是由于热运动 产生的，所以又称为热变宽，一般可达10-3nm，是谱线 变宽的主要因素。
6
第一节 基本原理
3，压力变宽 由于辐射原子与其它粒子（分子、原子、离子和电
7
第一节 阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收产生自 吸现象，从而使谱线变宽。灯电流越大，自吸变宽越严 重。
二、原子吸收光谱的测量
1，积分吸收 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。从理论上可 以得出，积分吸收与原子蒸气中吸收辐射的原子数成正 比。数学表达式为：
3
第一节 基本原理
素原子吸收不同频率的光，透过光强度对吸收光频率作 图，如下图：
I
I0
0 I 与 的关系
4
第一节 基本原理
由图可知，在频率 0处透过光强度最小，即吸收最 大。若将吸收系数对频率作图，所得曲线为吸收线轮廓。
原子吸收线轮廓以原子吸收谱线的中心频率（或中心波 长）和半宽度 表征。中心频率由原子能级决定。半宽度
第四章 原子吸收光谱法 第一节 基本原理
原子吸收光谱法是基于被测元素基态原子在蒸气状 态对其原子共振辐射的吸收 进行元素定量分析的方法。
基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁至 激发态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位于光谱的 紫外区和可见区。
在通常的原子吸收测定条件下，原子蒸气中基态原 子数近似等于总原子数。在原子蒸气中（包括被测元素 原子），可能会有基态与激发态存在。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。
2
第一节 基本原理
子数之比小于千分之一，激发态原子数可以忽略。因此。 基态原子数N0可以近似等于总原子数N。
一、原子吸收光谱轮廓
原子吸收光谱线有相当窄的频率或波长范围，即有 一定宽度。
一束不同频率强度为I0的平行光通过厚度为l的原子 蒸气，一部分光被吸收，透过光的强度I服从吸收定律
I = I0 exp(-kl) 式中k是基态原子对频率为的光的吸收系数。不同元
8
第一节 基本原理
∫K d = e2N0ƒ/mc 式中e为电子电荷；m为电子质量；c为光速；N0为单位体 积内基态原子数；f 振子强度，即能被入射辐射激发的每 个原子的平均电子数，它正比于原子对特定波长辐射的 吸收几率。这是原子吸收光谱分析法的重要理论依据。
若能测定积分吸收，则可求出原子浓度。但是，测 定谱线宽度仅为10-3nm的积分吸收，需要分辨率非常高的 色散仪器。 2，峰值吸收
子等）间的相互作用而产生的谱线变宽，统称为压力变 宽。压力变宽通常随压力增大而增大。
在压力变宽中，凡是同种粒子碰撞引起的变宽叫 Holtzmark（赫尔兹马克）变宽；凡是由异种粒子引起的 变宽叫Lorentz（罗伦兹）变宽。
此外，在外电场或磁场作用下，能引起能级的分裂， 从而导致谱线变宽，这种变宽称为场致变宽。 4，自吸变宽
12
第一节 基本原理
吸光度A可用下式表示
A = lgI0 / I = 2.303 K N L
在实际分析过程中，当实验条件一定时，N正比于待 测元素的浓度。
13
第二节 仪 器
原子吸收光谱仪又称原子吸收分光光度计，由光源、 原子化器、单色器和检测器等四部分组成。
一、光源
1
第一节 基本原理
Ni / N0 = gi / g0 exp(- Ei / kT)
Ni与N0 分别为激发态与基态的原子数； gi / g0为激 发态与基态的统计权重，它表示能级的简并度；T为热力 学温度； k为Boltzman常数； Ei为激发能。
从上式可知，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；在相 同的温度条件下，激发能越小，吸收线波长越长，Ni /N0 值越大。尽管如此变化，但是在原子吸收光谱中，原子 化温度一般小于3000K，大多数元素的最强共振线都低于 600 nm， Ni / N0值绝大部分在10-3以下，激发态和基态原
11
第一节 基本原理
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。 4，实际测量
在实际工作中，对于原子吸收值的测量，是以一定光 强的单色光I0通过原子蒸气，然后测出被吸收后的光强I， 此一吸收过程符合朗伯-比耳定律，即
I = I0e-K N L
式中K为吸收系数，N为自由原子总数（基态原子数）， L为吸收层厚度。
目前，一般采用测量峰值吸收系数的方法代替测量积
9
第一节 基本原理
分吸收系数的方法。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，并且发射线的中心与吸收线中 心一致，如下图。
发射线 K0
吸收 线
0 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。
10
第一节 基本原理
K0 = 2/△D(ln2/)1/2 e2N0ƒ/mc
可以看出，峰值吸收系数与原子浓度成正比，只要能测 出K0 就可得出N0。 3，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
是中心频率位置，吸收系数极大值一半处，谱线轮廓上 两点之间频率或波长的距离。
谱线具有一定的宽度，主要有两方面的因素：一类 是由原子性质所决定的，例如，自然宽度；另一类是外 界影响所引起的，例如，热变宽、碰撞变宽等。 1，自然宽度
5
第一节 基本原理
没有外界影响，谱线仍有一定的宽度称为自然宽度。 它与激发态原子的平均寿命有关，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。 2，多普勒变宽
由于辐射原子处于无规则的热运动状态，因此，辐射 原子可以看作运动的波源。这一不规则的热运动与观测 器两者间形成相对位移运动，从而发生多普勒效应，使 谱线变宽。这种谱线的所谓多普勒变宽，是由于热运动 产生的，所以又称为热变宽，一般可达10-3nm，是谱线 变宽的主要因素。
6
第一节 基本原理
3，压力变宽 由于辐射原子与其它粒子（分子、原子、离子和电
7
第一节 阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收产生自 吸现象，从而使谱线变宽。灯电流越大，自吸变宽越严 重。
二、原子吸收光谱的测量
1，积分吸收 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。从理论上可 以得出，积分吸收与原子蒸气中吸收辐射的原子数成正 比。数学表达式为：
3
第一节 基本原理
素原子吸收不同频率的光，透过光强度对吸收光频率作 图，如下图：
I
I0
0 I 与 的关系
4
第一节 基本原理
由图可知，在频率 0处透过光强度最小，即吸收最 大。若将吸收系数对频率作图，所得曲线为吸收线轮廓。
原子吸收线轮廓以原子吸收谱线的中心频率（或中心波 长）和半宽度 表征。中心频率由原子能级决定。半宽度
第四章 原子吸收光谱法 第一节 基本原理
原子吸收光谱法是基于被测元素基态原子在蒸气状 态对其原子共振辐射的吸收 进行元素定量分析的方法。
基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁至 激发态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位于光谱的 紫外区和可见区。
在通常的原子吸收测定条件下，原子蒸气中基态原 子数近似等于总原子数。在原子蒸气中（包括被测元素 原子），可能会有基态与激发态存在。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。
2
第一节 基本原理
子数之比小于千分之一，激发态原子数可以忽略。因此。 基态原子数N0可以近似等于总原子数N。
一、原子吸收光谱轮廓
原子吸收光谱线有相当窄的频率或波长范围，即有 一定宽度。
一束不同频率强度为I0的平行光通过厚度为l的原子 蒸气，一部分光被吸收，透过光的强度I服从吸收定律
I = I0 exp(-kl) 式中k是基态原子对频率为的光的吸收系数。不同元
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第一节 基本原理
∫K d = e2N0ƒ/mc 式中e为电子电荷；m为电子质量；c为光速；N0为单位体 积内基态原子数；f 振子强度，即能被入射辐射激发的每 个原子的平均电子数，它正比于原子对特定波长辐射的 吸收几率。这是原子吸收光谱分析法的重要理论依据。
若能测定积分吸收，则可求出原子浓度。但是，测 定谱线宽度仅为10-3nm的积分吸收，需要分辨率非常高的 色散仪器。 2，峰值吸收
子等）间的相互作用而产生的谱线变宽，统称为压力变 宽。压力变宽通常随压力增大而增大。
在压力变宽中，凡是同种粒子碰撞引起的变宽叫 Holtzmark（赫尔兹马克）变宽；凡是由异种粒子引起的 变宽叫Lorentz（罗伦兹）变宽。
此外，在外电场或磁场作用下，能引起能级的分裂， 从而导致谱线变宽，这种变宽称为场致变宽。 4，自吸变宽
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第一节 基本原理
吸光度A可用下式表示
A = lgI0 / I = 2.303 K N L
在实际分析过程中，当实验条件一定时，N正比于待 测元素的浓度。
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第二节 仪 器
原子吸收光谱仪又称原子吸收分光光度计，由光源、 原子化器、单色器和检测器等四部分组成。
一、光源
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第一节 基本原理
Ni / N0 = gi / g0 exp(- Ei / kT)
Ni与N0 分别为激发态与基态的原子数； gi / g0为激 发态与基态的统计权重，它表示能级的简并度；T为热力 学温度； k为Boltzman常数； Ei为激发能。
从上式可知，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；在相 同的温度条件下，激发能越小，吸收线波长越长，Ni /N0 值越大。尽管如此变化，但是在原子吸收光谱中，原子 化温度一般小于3000K，大多数元素的最强共振线都低于 600 nm， Ni / N0值绝大部分在10-3以下，激发态和基态原
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第一节 基本原理
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。 4，实际测量
在实际工作中，对于原子吸收值的测量，是以一定光 强的单色光I0通过原子蒸气，然后测出被吸收后的光强I， 此一吸收过程符合朗伯-比耳定律，即
I = I0e-K N L
式中K为吸收系数，N为自由原子总数（基态原子数）， L为吸收层厚度。
目前，一般采用测量峰值吸收系数的方法代替测量积
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第一节 基本原理
分吸收系数的方法。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，并且发射线的中心与吸收线中 心一致，如下图。
发射线 K0
吸收 线
0 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。
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第一节 基本原理