原子吸收光谱法基础知识

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原子吸收光谱

原子吸收光谱
*A. Walsh, “Application of atomic absorption spectrometry to analytical chemistry”, Spectrochim. Acta, 1955, 7, 108
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第三阶段 电热原子吸收光谱仪器的产生 1959年,苏联里沃夫发表了电热原子化技术的第一篇论 文。电热原子吸收光谱法的绝对灵敏度可达到10-12-10-14g, 使原子吸收光谱法向前发展了一步。近年来,塞曼效应和自 吸效应扣除背景技术的发展,使在很高的的背景下亦可顺利 地实现原子吸收测定。
(3) 压力变宽(Pressure effect) 又称为碰撞(Collisional broadening)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。可分为
a) Lorentz 变宽:待测原子与其它原子之间的碰撞。变宽在10-3nm。
劳伦兹变宽用Δν表示,可表达为 :
单色光谱线很窄才有明显吸收! 若 103 nm 则 I / I 0 1, A 0 无法分析
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对于分子的紫外-可见吸收光谱的测量,入射光是由单 色器色散的光束中用狭缝截取一段波长宽度为0.xnm至1.xnm 的光,这样宽度的光对于宽度为几十nm甚至上百nm的分子带 状光谱来说,是近乎单色了,它们对吸收的测量几乎没有影 响,当然入射光的单色性更差时,就会引起吸收定律的偏离。 而对于原子吸收光谱是宽度很窄的线状光谱来说,如果 还是采用类似分子吸收的方法测量,入射光的波长宽度将比 吸收光的宽度大得许多,原子吸收的光能量只作入射光总能 量的极小部分。这样测量误差所引起的对分析结果影响就很 大。这种关系如下图所示。
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若吸收线轮廓单纯取决于多普勒变宽,则:

第四章 原子吸收光谱法

第四章  原子吸收光谱法

小背景低,适合于许多元素的测定。
贫燃火焰(氧化性):温度较低,有较强的氧化性,有利 于测定易解离,易电离元素,如碱金属和不易氧化的元素 如Ag、Au、Pd等
(5)关于原子化过程:复杂的物理、化学过程 例如:某元素的原子化过程:
主反应:MX(l)-脱溶-MX(s)-气化-MX(g)-原
子化-M0(g)+X0(g)
e 2
mc
f k,则
Kn dn k N 即积分吸收与原子密度成正比。
只要把原子吸收峰面积求出,就可以定量,求出待测元
素的浓度。 但是:由于原子吸收线的轮廓很窄,一般在0.00x nm数 量级,需要分辨率极高的分光仪器,很困难的。
结论: (1)如果用连续光源激发,由于入射光被吸收的程度极
(2)放电机理 在两电极间施加电压后,电子从阴极发射,与内充气 体碰撞使其发生电离,电离出带正电荷的气体离子在 电场作用下加速,获得足够的能量,向阴极表面轰击, 轰击阴极表面时, 可将被测元素原子从晶格中轰击出 来, 即谓溅射, 溅射出的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
率要与吸收线中心频率一致;(2)必须是锐线
如何解决这个问题? 很简单,只要用待测元素的材料做成光源,让此材料的元素
产生发射线就可以了。
空心阴极灯
(1)构造
阳极: 钨棒装有钛, 锆, 钽金属作成的阳极,钛, 锆,
钽等可以吸收杂质气体,如氢气,二氧化碳等 阴极: 钨棒作成圆筒形,筒内熔入被测元素(纯金属, 合金或化合物) 管内充气:惰性气体(氩或氖),低压(几百帕)
第四章 原子吸收光谱法
Atomic absorption spectrometry
第一节

原子吸收光谱仪原理及注意事项

原子吸收光谱仪原理及注意事项

原子吸收光谱‎仪原理、结构、作用及注意事‎项1.原子吸收光谱‎的理论基础原子吸收光谱分析(又称原子吸收‎分光光度分析‎)是基于从光源‎辐射出待测元‎素的特征光波‎,通过样品的蒸‎汽时,被蒸汽中待测‎元素的基态原‎子所吸收,由辐射光波强‎度减弱的程度‎,可以求出样品‎中待测元素的‎含量。

1 原子吸收光谱‎的理论基础1.1 原子吸收光谱‎的产生在原子‎中,电子按一定的‎轨道绕原子核‎旋转,各个电子的运‎动状态是由4‎个量子数来描‎述。

不同量子数的‎电子,具有不同的能‎量,原子的能量为‎其所含电子能‎量的总和。

原子处于完全‎游离状态时,具有最低的能‎量,称为基态(E0)。

在热能、电能或光能的‎作用下,基态原子吸收‎了能量,最外层的电子‎产生跃迁,从低能态跃迁‎到较高能态,它就成为激发‎态原子。

激发态原子(Eq)很不稳定,当它回到基态‎时,这些能量以热‎或光的形式辐‎射出来,成为发射光谱‎。

其辐射能量大‎小,用下列公式示‎示:由于不同元素‎的原子结构不‎同,所以一种元素‎的原子只能发‎射由其E0与‎Eq决定的特‎定频率的光。

这样,每一种元素都‎有其特征的光‎谱线。

即使同一种元‎素的原子,它们的Eq也‎可以不同,也能产生不同‎的谱线。

原子吸收光谱‎是原子发射光‎谱的逆过程。

基态原子只能‎吸收频率为ν‎=(Eq-E0)/h的光,跃迁到高能态‎Eq。

因此,原子吸收光谱‎的谱线也取决‎于元素的原子‎结构,每一种元素都‎有其特征的吸‎收光谱线。

原子的电子从‎基态激发到最‎接近于基态的‎激发态,称为共振激发‎。

当电子从共振‎激发态跃迁回‎基态时,称为共振跃迁‎。

这种跃迁所发‎射的谱线称为‎共振发射线,与此过程相反‎的谱线称为共‎振吸收线。

元素的共振吸‎收线一般有好‎多条,其测定灵敏度‎也不同。

在测定时,一般选用灵敏‎线,但当被测元素‎含量较高时,也可采用次灵‎敏线。

1.2 吸收强度与分‎析物质浓度的‎关系原子蒸气对不‎同频率的光具‎有不同的吸收‎率,因此,原子蒸气对光‎的吸收是频率‎的函数。

原子吸收光谱法知识要点

原子吸收光谱法知识要点

第十章原子吸收光谱法知识要点1.基本概念及原理原子吸收光谱法是基于测量试样所产生的原子蒸气中基态原子对其特征谱线的吸收,从而定量测定化学元素的方法。

它具有灵敏度高、选择性好、测定范围广泛、操作简便和分析速度快的特点。

原子受到外界能量激发时,最外层电子可能跃迁到不同的能级,即不同的激发态。

电子在基态与激发态之间的跃迁称为共振跃迁。

电子吸收能量从基态跃迁到能量最低激发态(第一激发态)时所产生的谱线为主共振吸收线,电子从能量最低激发态跃迁回基态释放能量所产生的谱线为主共振发射线。

二者统称为主共振线,一般是元素的最易发生、吸收最强、最灵敏的谱线。

不同元素的主共振线不相同而各有其特征性,称其为元素的特征谱线。

原子吸收线并不是严格的几何线,而是具有一定宽度和轮廓的谱线。

吸收系数随波长(或频率)的分布曲线称为吸收谱线轮廓,通常用中心频率%和半宽度△v这两个物理量来描述。

中心频率v0是最大吸收系数所对应的频率,其能量等于产生吸收的两量子能级间真实的能量差,而该处的最大吸收系数又称为峰值吸收系数K。

;半宽度△v是指峰值吸收系数一半即K0/2处所对应的频率范围,它用以表征谱线轮廓变宽的程度。

2.要求掌握的重点及难点(1)原子吸收光谱仪的基本结构原子吸收光谱仪分单光束型和双光束型,由光源、原子化系统、分光系统和检测系统四大部分构成。

光源为锐线光源,多用空心阴极灯,要求其能发射待测元素的特征锐线光谱,同时强度要大、稳定性要好、寿命长。

原子化器分为火焰原子化器和非火焰原子化器。

火焰原子化器由雾化器、雾化室和燃烧器等部分组成,火焰原子化系统结构简单、操作方便,准确度和重现性较好,满足大多数元素的测定,应用较为广泛,但其原子化效率低,试样用量大;非火焰原子化器包括石墨炉原子化器,石墨炉原子化器由电源、炉体和石墨管组成,石墨炉原子化器的原子化效率和测定灵敏度比火焰原子化器高得多,试样用量少,特别适合试样量少,又需测定其中痕量元素的情况,但是其精密度不如火焰法,测定速度较火焰法慢,另外装置较复杂、费用较高。

原子吸收光谱法

原子吸收光谱法
• 流程由一系列的活动或者事件组成。流程实质上就是工作的步骤和结 构,它包含了事情进行的始末,事情发展变化的过程,既可以是事物 发展的时间变动顺序,也可以是事物变化
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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。

原子吸收光谱法(共73张课件)

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
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§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

处吸收轮廓上两点间的距离

(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
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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。
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图4.3 峰值吸收测量示意图
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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。

《仪器分析》第十二章_原子吸收光谱法

《仪器分析》第十二章_原子吸收光谱法

当采用锐线光源时,测量是在原子吸收线附近一定频 率范围内进行,即
I 0 I d
0

I I 0e
K l
I e
0

K l
d
锐线光源的很小,可以近似用峰值吸收系数K0 来表 示原子对辐射的吸收,因此有吸光度A为:
I0 A lg lg I


质的强谱线。
空心阴极灯光的强度与灯的工作电流有很大关系。增
大灯电流,可以增加发射强度。但是,灯电流过大,会导 致一些不良现象,如阴极溅射增强,产生密度较大的电子 云,灯本身发生自蚀现象;加快内充气体的“消耗”而缩 短寿命;阴极温度过高,使阴极物质熔化;放电不正常,
灯光强度不稳定灯。灯电流太小,灯光强低,稳定性和信
(2)峰值吸收 1955年Walsh提出,在温度不太高的稳定火焰情况下,
峰值吸收系数与被测元素的原子浓度也成正比。通常情况下,
吸收轮廓决定于多普勒变宽,吸收系数为
2 ( 0 ) ln 2 D 2
K K 0e
K0 2 D
D 是多普勒 半宽度
K d mc N
于分析化学的原因。
e 2
0
f
m 是电子质量,f是振子强度,即能被入射 辐射激发的每个原子的平均电子数,正比 于原子对特定波长光的吸收概率。
若能测定积分吸收,则可以求出原子浓度。但是,测定谱 线宽度仅仅10-3nm的积分吸收,需要分辨率很高的色散仪器,
难以做到,这也是100多年前发现原子吸收现象却一直未能用
空心阴极灯工作原理:
当正、负两电极间施加适当的直流电压(300V—500V)
时,便开始放电,阴极发射的电子在电场作用下,高速射

原子吸收光谱基础知识

原子吸收光谱基础知识

准确性 测量值与真值的接近程度。 重复性 在相同测量条件下,对同一被测量进行连续多次 测量所得结果之间的一致性
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杂散光
美国的ASTM 对杂散光定义是: 杂散光既难给出 确切的定义, 又难进行准确的测量。人们常将杂 散光定义为在单色器额定通带之外的透射辐射能 量与总的透射能量之比。 0.0 % 2.0 Stray light Is = * 100 % 0.2 Io 1.0 %
-试液
7-废液 8-雾化室9-空气或N2O
1. 雾化器
是火焰原子化器的核心构件之一,其作用是将试液吸
入并使其雾化。 2. 雾化室 它的作用有三个:a. 使较大雾粒沉降、凝聚从废液
口排出;b. 使雾粒与燃气、助燃气均匀混合形成气溶胶,再进
入火焰原子化;c. “缓冲”稳定混合气气压,产生稳定火焰。 3. 燃烧器 它的作用是产生火焰,使进入火焰的试样气溶胶蒸发
3 塞曼(Zeeman)效应背景校正 :在磁场作用下简
并的谱线发生裂分的现象;
校正原理:原子化器加磁场后,随旋转偏振器的转动, 当平行磁场的偏振光通过火焰时,产生总吸收;当垂直磁 场的偏振光通过火焰时,只产生背景吸收; 见下页图示:
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塞曼法背景校正
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背景校正方法的比较
D2 灯方法 自吸收方法 190-900 塞曼方法 190-900
岛津原子吸收产品
岛津 AAS 的历史
年 1968 1970 1971 1973 1975 1976 1979 1983 1987 1988 产品 MAF AA-600 AA-610 AA-650 AA-620 AA-625/630/640 AA-646 AA-670/670G AA-660 AA-680/680G/660G 年 1990 1991 1994 1996 1998 2000 2002 2008 2009 产品 SM-30 AA-6501 AA-6701/6601 AA-6200 AA-6800 AA-6650 AA-6300 AA-6300C AA-7000

原子吸收分光光度计原理及基础知识

原子吸收分光光度计原理及基础知识

二、仪器构造
• 分析器(单色器)
将待测元素的共振线与邻近谱线分开。(有析器(单色器):单光束与双光束(疑问) 单光束:光源需要一个短暂的时间到达稳定 双光束:光源分为样品光束和基准光束,一
基准光束会绕过样品池,且双光束仪器的 读数为2者之间的比例,即光强度的波动不 会影响读数的波动。相互间可增加稳定性。 因此光源不需稳定时间便可测试。
一、基本原理
遵循朗伯-比尔定律:光度分析中定量分析的基本 原理
数学表达式:A=kbc A ——吸光度; K ——比例常数; B ——基态原子层的厚度(光程); C ——蒸汽中基态原子的浓度。 朗伯定律:物质对光的吸收与物质的厚度成正比。 比尔定律:物质对光的吸收与物质的浓度成正比。
一、基本原理
• 原子发射 • 原子吸收
三、应用领域
2.在元素分析方面的应用
原子吸收光谱法拼接其本身的特点,现已广泛应用于 工业、农业、生化制药、地质、冶金、食品检验和环保领 域。该法已成为金属元素分析的最有力手段之一。而且在 许多领域已作为标准分析方法,如化学工业中的水泥分析、 玻璃分析、石油分析、电镀液分析、食盐电解液中杂质分 析、煤灰分析以及聚合物中无机元素分析;农业中的植物 分析、肥料分析、内脏以及试样分析、药物分析;冶金众 多的钢铁分析、合金分析;地球化学中的水质分析、大气 污染分析、土壤分析、岩石矿物分析;食品中微量元素分 析等
一、基本原理
• 原子发射:样品在高能热环境中有助于产
生激发态的原子,一般采用火焰或者等离 子体(石墨炉)提供所需要的热环境。尽 管如此,激发状态是不稳定,原子将自动 返回到基态,并发出光能。元素的发射光 谱包含一系列发射波长,这些发射波长是 不连贯的,即发射谱线;随被激发原子数 量的增加,发射谱线就越强。

原子吸收光谱法提纲重点笔记

原子吸收光谱法提纲重点笔记

子吸收光谱法提纲重点笔记基本原理1.原子吸收光谱(Atomic Absorption Spectroscopy, AAS),又称原子分光光度法,利用气态原子可以吸收一定波长的光辐射,利用电热能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。

能够进行定性、半定量、定量分析。

2.光线范围:紫外光和可见光3.测定方法:标准曲线法、标准加入法4.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5.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。

6.影响原子吸收谱线轮廓的两个主要因素:1、多普勒变宽。

多普勒宽度是由于原子热运动引起的。

从一个运动着的原子发出的光,如果运动方向离开观测者,则在观测者看来,其频率较静止原子所发的光的频率低,红移;反之,如原子向着观测者运动,则其频率较静止原子发出的光的频率为高,紫移。

这就是多普勒效应。

原子吸收分析中,对于火焰和石墨炉原子吸收池,气态原子处于无序热运动中,相对于检测器而言,各发光原子有着不同的运动分量,即使每个原子发出的光是频率相同的单色光,但检测器所接受的光则是频率略有不同的光,于是引起谱线的变宽。

2、碰撞变宽。

谱线宽度仅与激发态原子的平均寿命有关,平均寿命越长,则谱线宽度越窄。

原子之间相互碰撞导致激发态原子平均寿命缩短,引起谱线变宽。

碰撞变宽分为两种。

赫鲁兹马克变宽:指被测元素激发态原子与基态原子相互碰撞引起的变宽,称为共振变宽,又称压力变宽。

当蒸气压力达到0.1mmHg时,共振变宽效应则明显地表现出来。

洛伦茨变宽:指被测元素原子与其它元素的原子相互碰撞引起的变宽,称为洛伦茨变宽。

洛伦茨变宽随原子区内原子蒸气压力增大和温度升高而增大。

原子吸收光谱法提纲重点笔记

原子吸收光谱法提纲重点笔记

原子吸收光谱法提纲重点笔记基本原理1.原子吸收光谱(Atomic Absorption Spectroscopy,AAS),又称原子分光光度法,利用气态原子可以吸收一定波长的光辐射,利用电热能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。

能够进行定性、半定量、定量分析。

2.光线范围:紫外光和可见光3.测定方法:标准曲线法、标准加入法4.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5.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。

6.影响原子吸收谱线轮廓的两个主要因素:1、多普勒变宽。

多普勒宽度是由于原子热运动引起的。

从一个运动着的原子发出的光,如果运动方向离开观测者,则在观测者看来,其频率较静止原子所发的光的频率低,红移;反之,如原子向着观测者运动,则其频率较静止原子发出的光的频率为高,紫移。

这就是多普勒效应。

原子吸收分析中,对于火焰和石墨炉原子吸收池,气态原子处于无序热运动中,相对于检测器而言,各发光原子有着不同的运动分量,即使每个原子发出的光是频率相同的单色光,但检测器所接受的光则是频率略有不同的光,于是引起谱线的变宽。

2、碰撞变宽。

谱线宽度仅与激发态原子的平均寿命有关,平均寿命越长,则谱线宽度越窄。

原子之间相互碰撞导致激发态原子平均寿命缩短,引起谱线变宽。

碰撞变宽分为两种。

赫鲁兹马克变宽:指被测元素激发态原子与基态原子相互碰撞引起的变宽,称为共振变宽,又称压力变宽。

当蒸气压力达到0.1mmHg时,共振变宽效应则明显地表现出来。

洛伦茨变宽:指被测元素原子与其它元素的原子相互碰撞引起的变宽,称为洛伦茨变宽。

洛伦茨变宽随原子区内原子蒸气压力增大和温度升高而增大。

原子吸收光谱

原子吸收光谱

原子吸收光谱原子吸收光谱是一种重要的分析技术,广泛应用于化学、环境、生物等领域。

本文将介绍原子吸收光谱的基本原理、仪器构成、样品处理及应用领域等内容。

首先,原子吸收光谱是一种基于原子吸收光的分析方法。

其基本原理是当原子处于低温火焰或石墨炉等光源中,吸收特定波长的光能使原子发生能级跃迁,从而产生特征光谱信号。

通过测定样品吸收光的强度,可以间接确定样品中某种特定元素的含量。

其次,原子吸收光谱的仪器主要由光源、光路系统、样品处理系统和检测系统等部分组成。

光源通常采用空气-乙炔火焰或石墨炉,可以提供高温能使原子处于激发态的能量。

光路系统包括单色器、光栅等,用于选择特定波长的光源。

样品处理系统用于将样品原子化,使其可以吸收光能。

检测系统一般采用光电倍增管等光敏元件,可以测定光信号的强度。

另外,样品的处理也是原子吸收光谱分析中的重要环节。

通常样品需经过溶解、稀释、前处理等步骤,以获得充分的原子化和吸收信号。

合适的样品处理方法可以提高分析的准确性和灵敏度。

最后,原子吸收光谱在分析领域有着广泛的应用。

例如在环境监测中,可以用于检测大气、水体中的有害金属元素浓度。

在食品安全领域,可以用来分析食品中的微量元素,保障食品质量和安全。

在药物研究中,也可以用原子吸收光谱来分析药物中的主要成分,确保其符合规定标准。

综上所述,原子吸收光谱作为一种高精度、高灵敏度的分析技术,在实验室和工业生产中有着广泛的应用前景。

随着科学技术的不断进步,相信原子吸收光谱将在各个领域发挥越来越重要的作用。

原子吸收光谱法

原子吸收光谱法

原子吸收光谱法1.原子吸收光谱法的基本原理1.1 原子吸收光谱仪器的基本结构(1)光源—发射待测元素的谱线;(2)原子化器—产生待测元素的原子蒸气,有火焰、无火焰原子化器和氢化物原子化装置;(3)分光系统—分出待测元素谱线(一般是共振线);(4)检测系统—将光信号转换为电信号、放大、检测、显示。

1.2 原子吸收光谱法的基本原理原子吸收光谱法是原子对特征光吸收的一种相对测量方法。

它的基本原理是:以一束特定的入射光强I 0,投射至待测元素的基态原子蒸气,则此测元素的基态原子蒸气对入射的特征光产生吸收,未被吸收的部分透射过去。

待测元素浓度C 越大,光的吸收量越多,其透射光强I 越弱。

C 、I 0和I 三者之间存在一定的关系。

假定频率为υ,强度为I 0的光束透过厚度为ι的原子蒸气层后,光被吸收一部分,透过的光的强度I 可用下式表示:I = I 0e -kvlA =logI 0/I=k v ιloge采用锐线光源时,可用峰值吸收系数k 0 代替吸收系数k v ,A =logI 0/I=0.4343 k 0ι;峰值吸收系数k 0与待测元素原子浓度N 呈线性关系,A =KN ι;在给定原子化条件下,ι是定值;当原子化条件一定时,气态原子浓度N 正比于溶液中待测元素浓度C ,A = KC 。

这是原子吸收光谱分析基本关系式,它说明原子吸收光谱分析遵循郎伯-比尔定律。

通过测定已知待测元素的标准溶液与试样的吸光度,就可求出试样中待测元素的含量。

2.特点2.1 灵敏度高:火焰法一般为μg/mL —ng/mL 级,无焰法绝对灵敏度在10-10-10-14g 之间。

2.2 干扰小:同化学分析法和发射光谱法比较,其谱线干扰小且易抑制。

2.3分析速度快:干扰小、易于克服,因此,在复杂试样分析中,制备一份溶液,不经化学分离就能直接测定多元素。

2.4精密度好、准确度高:光源的稳定性直接影响原子吸收仪器测量的精密度,不同元素的光源稳定性是不同的,因而精密度也不同。

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原子吸收光谱法
根据蒸气相中被测元素的基态原子对其原子共振辐射的吸收强度来测定试样中被测元素的含量
原子吸收光谱法的优点与不足
<1> 检出限低,灵敏度高。

火焰原子吸收法的检出限可达到ppb级,石墨炉原子吸收法
的检出限可达到10-10-10-14g。

<2> 分析精度好。

火焰原子吸收法测定中等和高含量元素的相对标准差可<1%,其准
确度已接近于经典化学方法。

石墨炉原子吸收法的分析精度一般约为3-5%。

<3> 分析速度快。

原子吸收光谱仪在35分钟内,能连续测定50个试样中的6种元素。

<4> 应用范围广。

可测定的元素达70多个,不仅可以测定金属元素,也可以用间接
原子吸收法测定非金属元素和有机化合物。

<5> 仪器比较简单,操作方便。

<6> 原子吸收光谱法的不足之处是多元素同时测定尚有困难,有相当一些元素的测
定灵敏度还不能令人满意。

原子吸收光谱仪由光源、原子化器、分光器、检测系统等几部分组成。

光源的功能是发射被测元素的特征共振辐射。

对光源的基本要求是:
1、发射的共振辐射的半宽度要明显小于吸收线的半宽度;
2、辐射强度大、背景低,低于特征共振辐射强度的1%;
3、稳定性好,30分钟之内漂移不超过1%;噪声小于0.1%;
4、使用寿命长于5安培小时。

空心阴极放电灯是能满足上述各项要求的理想的锐线光源,应用最广。

由于原子吸收分析中每测一种元素需换一个灯,很不方便,现亦制成多元素空心阴极灯,但发射强度低于单元素灯,且如果金属组合不当,易产生光谱干扰,因此,使用尚不普遍。

原子化器的功能是提供能量,使试样干燥,蒸发和原子化。

在原子吸收光谱分析中,试样中被测元素的原子化是整个分析过程的关键环节。

实现原子化的方法,最常用的有两种:火焰原子化法:是原子光谱分析中最早使用的原子化方法,至今仍在广泛地被
应用;
非火焰原子化法,其中应用最广的是石墨炉电热原子化法。

火焰原子化器
火焰原子化法中,常用的预混合型原子化器,其结构如图3.7所示。

这种原子化器由雾化器、混合室和燃烧器组成。

雾化器是关键部件,其作用是将试液雾化,使之形成直径为微米级的气溶胶。

混合室的作用是使较大的气溶胶在室内凝聚为大的溶珠沿室壁流入泄液管排走,使进入火焰的气溶胶在混合
室内充分混合均匀以减少它们进入火焰时对火焰的扰动,并让气溶胶在室内部分蒸发脱溶。

燃烧器最常用的是单缝燃烧器,其作用是产生火焰,使进入火焰的气溶胶蒸发和原子化。

因此,原子吸收分析的火焰应有足够高的温度,能有效地蒸发和分解试样,并使被测元素原子化。

此外,火焰应该稳定、背景发射和噪声低、燃烧安全。

原子吸收测定中最常用的火焰是乙炔-空气火焰,此外,应用较多的是氢-空气火焰和乙炔-氧化亚氮高温火焰。

乙炔-空气火焰燃烧稳定,重现性好,噪声低,燃烧速度不是很大,温度足够高(约23000C),对大多数元素有足够的灵敏度。

氢-空气火焰是氧化性火焰,燃烧速度较乙炔-空气火焰高,但温度较低(约20500C),优点是背景发射较弱,透射性能好。

乙炔-氧化亚氮火焰的特点是火焰温度高(约29550C),而燃烧速度并不快,是目前应用较广泛的一种高温火焰,用它可测定70多种元素。

分光器由入射和出射狭缝、反射镜和色散元件组成,其作用是将所需要的共振吸收线分离出来。

分光器的关键部件是色散元件,现在商品仪器都是使用光栅。

原子吸收光谱仪对分光器的分辨率要求不高,曾以能分辨开镍三线Ni230.003、Ni231.603、Ni231.096nm为标准,后采用Mn279.5和279.8nm代替Ni三线来检定分辨率。

光栅放置在原子化器之后,以阻止来自原子化器内的所有不需要的辐射进入检测器
3.5.2 分析方法
3.5.2.1 标准曲线法
这是最常用的基本分析方法。

配制一组合适的标准样品,在最佳测定条件下,由低浓度到高浓度依次测定它们的吸光度A,以吸光度A对浓度C作图。

在相同的测定条件下,测定未知样品的吸光度,从A-C标准曲线上用内插法求出未知样品中被测元素的浓度。

3.5.2.2 标准加入法
当无法配制组成匹配的标准样品时,使用标准加入法是合适的。

分取几份等量的被测试样,其中一份不加入被测元素,其余各份试样中分别加入不同已知量C1、C2、C3……Cn的被测元素,然后,在标准测定条件下分别测定它们的吸光度A,绘制吸光度A对被测元素加入量CI的曲线(参见图3.14)。

如果被测试样中不含被测元素,在正确校正背景之后,曲线应通过原点;如果曲线不通过原点,说明含有被测元素,截距所相应的吸光度就是被测元素所引起的效应。

外延曲线与横坐标轴相交,交点至原点的距离所相应的浓度Cx,即为所求的被测元素的含量。

应用标准加入法,一定要彻底校正背景。

原子吸收分光光度计
☐依据原子蒸气对特定谱线的吸收进行定量分析。

☐测定对象:金属元素。

原子吸收光谱法特点
☐灵敏度高,检出限低。

☐准确度高。

☐选择性好。

☐操作简便,分析速度快。

☐应用广泛。

☐分析不同元素,必须使用不同元素灯。

☐有些元素,如钍、铪、银、钽等的灵敏度比较低。

对于复杂样品需要进行化学预处理
光源(发射特征谱线)→原子化器(试样转化为原子蒸气)→分光系统(分离特征谱线)→检测系统(信号转换、放大、显示)
光源
❑作用:产生原子吸收所需要的特征辐射。

❑要求:光强大;稳定;背景小;寿命长;价格便宜。

❑种类:空心阴极灯、无极放电灯、蒸气放电灯、激光光源灯。

空心阴极灯
原子化系统
☐作用:将试样中待测元素变成气态的基态原子。

☐种类:火焰原子化器;
无火焰原子化器。

火焰原子化器
无火焰(电热)原子化器
分光系统
☐作用:将待测元素的吸收线与邻近线分开。

☐组成:入射狭缝,出射狭缝和色散元件(棱镜或光栅)。

检测系统
❑作用:将吸收信号转变为电信号读出。

❑组成:检测系统由光电元件,放大器和显示装置等。

❑主要部件:光电倍增管。

原子吸收分光光度计类型
☐单道单光束原子吸收分光光度计
单道双光束原子吸收分光光度计
空心阴极灯作为光源发射的特征谱线通过被测物质的原子蒸气时,原子中的外层电子将选择性地吸收该元素所发射的特征波长的谱线。

这时透过原子蒸气的入射光将减弱,其减弱的程度与蒸气中该元素的浓度成正比,吸光度符合吸收定律: A =lg I 0/I
原子吸收光谱仪的组成:由光源、原子化器、单色器和检测器组成。

空心阴极灯具有发射谱线窄、强度大、稳定等光谱特性,是原子吸收常用的光源。

原子化器是将试样中的待测元素转变成基态原子蒸气。

常用原子化器分为火焰和无火焰两类,无火焰原子化装转置使用最多的是石墨炉,试样在石墨炉管中加热。

使其原子化。

单色器一般使用光栅分光元件,单色器的操作参数主要是光谱通带(指单色器出射光束波长的范围)。

检测系统包括检测器、放大器和读数装置。

检测器常用光电倍增管。

灵敏度和检出限
原子吸收分析的灵敏度指产生1%吸收(或吸光度为0.0044)时水溶液中某元素的浓度,其表达式为
式中:A 为试液的吸光度;c 为试液的浓度(μg /ml)。

在非火焰法(石墨炉)中,常用绝对灵敏度表示。

即在一定的实验条件下,某元素能产生1%吸收时和重量,以g·(1%)-1表示。

其表达式为:
式中V 为试液的体积(ml)。

原子吸收中检测限表达式为
精密度用相对标准偏差表示:。

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