原子吸收光谱资料PPT教学课件
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原子吸收光谱法课件
一般分析过程
01
火焰
02
单色器
03
检测器
04
放大读数
05
助燃气
06
燃气
07
原子化系统
08
试液
09
空心阴极灯
10
第二节 基本原理
第二节 基本原理
二、基态原子和原子吸收光谱的产生 （一）基态原子的产生 MX试样溶液雾粒喷入高温火焰中发生蒸发脱水、热分解原 子化、激发、电离、化合等一系列过程 脱水 气化 1） MX(湿气溶液) MX(s) MX(g) 原子化 2） MX(g) M(g) ＋X(g)
压力变宽（ △f L ）
第二节 基本原理
第二节 基本原理
压力变宽分为 Lorentz变宽和 Holtsmark变宽。其值与 火焰温度 的平方根成反比，却明显地随气体压力的增大而增大。 4）谱线迭加变宽 由于同位素存在而引起的变宽。 5）自吸变宽 在空心阴极灯中，激发态原子发射出的光被阴极周围的同类基态 原子所吸收的自吸现象也会使谱线变宽，同时使发射强度变弱。自 吸变宽随灯电流的增大而增大。
第二节 基本原理
三、基态与激发态原子的分配关系 一定火焰温度下，当处于热力学平衡时，火焰中基态与激发态 原子数的比例关系服从Bolzman分布定律： Nq/N0=(gq/g0)×e-(Eq-E0)/KT (1) 式中，Nq、N0：分别是激发态、基态原子数 gq、g0：分别是激发态、基态统计权重 Eq、E0：分别是激发态、基态原子的能级 K：Bolzman常数（1.38 × 10-16erg/K） T：热力学温度
第二节 基本原理
吸收光谱
发射光谱
图2 钠原子的吸收光谱与发射光谱图
波长(nm) 2000 1000 800 500 400 300
01
火焰
02
单色器
03
检测器
04
放大读数
05
助燃气
06
燃气
07
原子化系统
08
试液
09
空心阴极灯
10
第二节 基本原理
第二节 基本原理
二、基态原子和原子吸收光谱的产生 （一）基态原子的产生 MX试样溶液雾粒喷入高温火焰中发生蒸发脱水、热分解原 子化、激发、电离、化合等一系列过程 脱水 气化 1） MX(湿气溶液) MX(s) MX(g) 原子化 2） MX(g) M(g) ＋X(g)
压力变宽（ △f L ）
第二节 基本原理
第二节 基本原理
压力变宽分为 Lorentz变宽和 Holtsmark变宽。其值与 火焰温度 的平方根成反比，却明显地随气体压力的增大而增大。 4）谱线迭加变宽 由于同位素存在而引起的变宽。 5）自吸变宽 在空心阴极灯中，激发态原子发射出的光被阴极周围的同类基态 原子所吸收的自吸现象也会使谱线变宽，同时使发射强度变弱。自 吸变宽随灯电流的增大而增大。
第二节 基本原理
三、基态与激发态原子的分配关系 一定火焰温度下，当处于热力学平衡时，火焰中基态与激发态 原子数的比例关系服从Bolzman分布定律： Nq/N0=(gq/g0)×e-(Eq-E0)/KT (1) 式中，Nq、N0：分别是激发态、基态原子数 gq、g0：分别是激发态、基态统计权重 Eq、E0：分别是激发态、基态原子的能级 K：Bolzman常数（1.38 × 10-16erg/K） T：热力学温度
第二节 基本原理
吸收光谱
发射光谱
图2 钠原子的吸收光谱与发射光谱图
波长(nm) 2000 1000 800 500 400 300
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
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
原子吸收光谱分析PPT课件
N0激发态原子数，N基态原子数，c 待测元素浓度
即： A = lg(I0/I) = K' c
16
8.3 原子吸收光谱仪 1. 构成
(1) 特点
➢采用锐线光源;
➢单色器在火焰与检
测器之间;
➢采用调制方式区分
光源和原子化系统
的辐射
17
原子吸收中的原子发射现象
在原子化过程中，原子受到辐射跃迁到激发态后，处于 不稳定状态，将再跃迁至基态，故既存在原子吸收，也有原 子发射。尽管返回释放出的能量可能有多种形式，产生的辐 射也不在一个方向上，但对测量仍将产生一定干扰。
2.放大器 将光电倍增管输出的信号放大。 3.对数变换器 光强度与吸光度之间的转换。 4.显示、记录 原子吸收计算机工作站。
33
8.4 定量分析方法
1. 标准曲线法
配制一系列不同浓度的标准试样，由低到高依次分析，将 获得的吸光度A数据对应于浓度c作标准曲线。在相同条件下 测定试样的吸光度A数据，在标准曲线上查出对应的浓度值 。
第八章 原子吸收光谱分析
是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸 收作用进行定量分析的方法。
1
8.1 原子吸收光谱分析概述
原子吸收光谱与发射光谱
➢ 基态第一激发态
吸收一定频率的辐射能量
产生共振吸收
吸收光谱
激发态基态
发射出一定频率的辐射
产生共振线
发射光谱
➢ 原子吸收线比发射线数目少，谱线重叠概率小，光谱干
4
能级跃迁
分子中电子能级 间跃迁的同时，总 伴随有振动和转动 能级间的跃迁。即 电子光谱中总包含 有振动能级和转动 能级间跃迁产生的 若干谱线而呈现宽 谱带。
5
2. 光吸收定律 ➢朗伯-比耳定律
即： A = lg(I0/I) = K' c
16
8.3 原子吸收光谱仪 1. 构成
(1) 特点
➢采用锐线光源;
➢单色器在火焰与检
测器之间;
➢采用调制方式区分
光源和原子化系统
的辐射
17
原子吸收中的原子发射现象
在原子化过程中，原子受到辐射跃迁到激发态后，处于 不稳定状态，将再跃迁至基态，故既存在原子吸收，也有原 子发射。尽管返回释放出的能量可能有多种形式，产生的辐 射也不在一个方向上，但对测量仍将产生一定干扰。
2.放大器 将光电倍增管输出的信号放大。 3.对数变换器 光强度与吸光度之间的转换。 4.显示、记录 原子吸收计算机工作站。
33
8.4 定量分析方法
1. 标准曲线法
配制一系列不同浓度的标准试样，由低到高依次分析，将 获得的吸光度A数据对应于浓度c作标准曲线。在相同条件下 测定试样的吸光度A数据，在标准曲线上查出对应的浓度值 。
第八章 原子吸收光谱分析
是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸 收作用进行定量分析的方法。
1
8.1 原子吸收光谱分析概述
原子吸收光谱与发射光谱
➢ 基态第一激发态
吸收一定频率的辐射能量
产生共振吸收
吸收光谱
激发态基态
发射出一定频率的辐射
产生共振线
发射光谱
➢ 原子吸收线比发射线数目少，谱线重叠概率小，光谱干
4
能级跃迁
分子中电子能级 间跃迁的同时，总 伴随有振动和转动 能级间的跃迁。即 电子光谱中总包含 有振动能级和转动 能级间跃迁产生的 若干谱线而呈现宽 谱带。
5
2. 光吸收定律 ➢朗伯-比耳定律
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：
2024/8/30
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
原子吸收光谱法PPT课件
消除电离干扰的方法
加入消电离剂 利用富燃火焰也可抑制电离干扰 利用温度较低的火焰 提高溶液的吸喷速率 标准加入法
化学干扰
是指试样溶液转化为自由基态原子的过程中,待 测元素和其他组分之间发生化学作用而引起的干 扰效应.它主要影响待测元素化合物的熔融,蒸发 和解离过程.这种效应可以是正效应,增强原子吸 收信号;也可以是负效应,降低原子吸收信号.化学 干扰是一种选择性干扰,它不仅取决于待测元素与 共存元素的性质,还与火焰类型,火焰温度,火焰状 态,观察部位等因素有关.化学干扰是火焰原子吸 收分析中干扰的主要来源,其产生的原因是多方面 的.
物理干扰
吸喷速率
喷雾量和雾化效率
毛细管形状
物理干扰一般都是负干扰,最终影响火焰分 析体积中原子的密度.
消除物理干扰的方法
配制与待测试液基体相一致的标准溶液; 当前者困难时,可采用标准加入法; 当被测元素在试液中浓度较高时,可以稀释溶液来降低
或消除物理干扰; 在试液中加入有机溶剂,改变试液的粘度和表面张力,
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：光电倍增管 数据处理系统器
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
内标法:分别在标准试样和被测试样中加入已知量的第
三种元素作为内标元素,测定分析线和内标线的吸光度比
D (工D作,曲D线x .)然并后以在D对标应准标曲准线溶上液根中据被测元计素算含出量试或样浓中度待绘测制
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。
原子吸收光谱法演示精品PPT课件
14
钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2nm。 而原子吸收线半宽度：10-3nm。
15
德国耶拿公司
连续光源：高聚焦短弧氙灯 分辨率：2pm（10-12m） 价格：80多万人民币左右（普通：60万） 光源价格：1万人民币左右
16
2、原子化器
作用
将试样中待测组分转变成原子蒸气。
原子化方法
火焰法 高温原子化 无火焰法—电热高温石墨管 冷原子化
20
（3）火焰 作用：试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，离解（还原）
等过程产生大量基态原子。 分区：焰心（发射强的分子带和自由基，很少用于分析）、
内焰（基态原子最多，为分析区）和外焰（火焰内部 生成的氧化物扩散至该区并进入环境）。
燃烧速度：混合气着火点向其它部分的传播速度。当供气速 度大于燃烧速度时，火焰稳定。但过大则导致火 焰不稳或吹熄火焰，过小则可造成回火。
第七章 原子吸收分光光度法
1
一、概 述
2
1、定义 原子吸收分光光度法（AAS）
（atomic absorption spectrophotometry ） 基于气态的基态原子在某特定波长光的辐射
下、原子外层电子对光的特征吸收这一现象建 立起来的光谱分析方法。(位于紫外可见区）
3
光源 分光系统
样品池
O2 900-1400 2550-2933 高燃烧速度，高温，但不易控制
N2O ~390
~2880 高温，适于难分解氧化物的原子化
低温，适于易解离的元素，如碱金
Air
~82
~2198 属和碱土金属。
22
石墨炉原子化器
——电源、保护系统和石墨管三部分。
23
电源：10~25V，500A。用于产生高温。
钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2nm。 而原子吸收线半宽度：10-3nm。
15
德国耶拿公司
连续光源：高聚焦短弧氙灯 分辨率：2pm（10-12m） 价格：80多万人民币左右（普通：60万） 光源价格：1万人民币左右
16
2、原子化器
作用
将试样中待测组分转变成原子蒸气。
原子化方法
火焰法 高温原子化 无火焰法—电热高温石墨管 冷原子化
20
（3）火焰 作用：试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，离解（还原）
等过程产生大量基态原子。 分区：焰心（发射强的分子带和自由基，很少用于分析）、
内焰（基态原子最多，为分析区）和外焰（火焰内部 生成的氧化物扩散至该区并进入环境）。
燃烧速度：混合气着火点向其它部分的传播速度。当供气速 度大于燃烧速度时，火焰稳定。但过大则导致火 焰不稳或吹熄火焰，过小则可造成回火。
第七章 原子吸收分光光度法
1
一、概 述
2
1、定义 原子吸收分光光度法（AAS）
（atomic absorption spectrophotometry ） 基于气态的基态原子在某特定波长光的辐射
下、原子外层电子对光的特征吸收这一现象建 立起来的光谱分析方法。(位于紫外可见区）
3
光源 分光系统
样品池
O2 900-1400 2550-2933 高燃烧速度，高温，但不易控制
N2O ~390
~2880 高温，适于难分解氧化物的原子化
低温，适于易解离的元素，如碱金
Air
~82
~2198 属和碱土金属。
22
石墨炉原子化器
——电源、保护系统和石墨管三部分。
23
电源：10~25V，500A。用于产生高温。
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光源发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收产生自吸现象。 （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。
ΔVo 和ΔVL为主，原子吸收谱线的宽度约为0.001 nm
中心频率
吸收线轮廓
吸收系数-频率关系曲线
原子吸收线半宽度：约为 0.001~0.005 nm vs. 分子吸收带半宽度：约为 50 nm
2020/10/16
6
原子谱线（吸收峰）变宽原因：
（1）自然宽度
由于激发寿命原因，原子吸收线有一定的自然宽度（△νN:10-5 nm）。 （2）多普勒变宽（热变宽）
由于原子的热运动而引起的变宽 ，ΔVo :10-3 nm （3）压力变宽（劳伦兹变宽）
由于压力增大后，原子之间相互碰撞引起的变宽。ΔVL :10-3 nm （4）自吸变宽:
能否提供锐线光源，测定峰值吸收？
锐线光源 ——能发射出谱线半宽度很窄的发射线的光源
在原子吸收分析中需要使用锐线光源，测 量谱线的峰值吸收。 锐线光源需要满足的条件：
（1）光源的发射线与吸收线的ν0一致 （2）发射线的Δν小于吸收线的Δν
提供锐线光源的方法：空心阴极灯
峰值吸收
根据吸收定律： 其中：
1955年澳大利亚物理学家 Walsh A（瓦尔西）发表了 著 名 论 文 ： “ Application of atomic absorption spectrometry to analytical chemistry”,解决了原子 吸收光谱的光源问题（提出锐线光源）， 奠定了原子 吸收光谱法的基础，之后迅速发展。50年代末 PE 和 Varian公司推出了原子吸收商品仪器。
预混合室混合
试样经雾化后进入火焰产 生原子蒸气
样品在火焰中 被原子化
在样品室中样 品被吸气管吸
入火焰中
火焰性质和结构
火焰温度 火焰对光的吸收 燃烧速度
燃烧器高度选择
燃烧过程
两个关键因素： 燃烧温度、火焰的氧化还原性
（1）燃烧温度由火焰的种类决定 P252 表12.2 （2）火焰的氧化还原性取决与燃气和助燃气的比例。
火焰的种类 燃助比 火焰的性质
富燃火焰 约1：3
还原性
化学计量火焰 约1：4
中性
火焰状态
层次模糊 呈亮黄色
层次清楚 蓝色透明
应用范围 易氧化而形成难解
离氧化物的元素
大多数元素皆适用
贫燃火焰 约1：6
氧化性
火焰发暗 高度缩小
易离解、易电离的 元素
2.2 非火焰原子化
常用的非火焰原子化法主要有电热高温石墨管原子化 法和化学原子化法。 ①、石墨炉原子高温原子化法
入射光强度 透射光强度
综合以上三式，可得
仅考虑原子热运动时：
代入 得到
Kv dv
π e2 mc
N 0f
峰值吸收系数与基态原子数成正比
原子吸收光谱分析的定量基础
12.2 原子吸收光谱仪器
一、分析流程
光源
原子化器 切光器
单色器
燃气 助燃气雾化器 废液 样品液
检测显 示系统 PMT
原子化系统
原子吸收分光光度计
吸收系数-频率关系曲线
钨丝光源和氘灯，经分光后，光谱通带W=0.2nm。而原子吸 收线半宽度：10-3nm。如图：
➢λ=10-3nm，若λ取600nm，单色 器分辨率R=λ/ λ=6×105 ，难以达 到！ ➢入射光宽度远大于原子吸收线半宽 度，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。
Alan Walsh
(1916-1998)和他的原 子吸收光谱仪在一起
12.1 原子吸收光谱理论
2020/10/16
4
气态的基态原子对特征谱线的吸收：原子吸收光谱的基础 参看244页表12.1
原子结构较分子结构简 单，理论上应产生无限窄 的线状光谱吸收线。
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)。
仪器结构
检测系统
光源
分光系统
原子化系统
1.光源
（1）光源的作用和要求
① 作用：发射待测元素的特征辐射线。 ② 对光源的要求： a.光源发射的谱线半宽度要窄（为锐线光）, 应小于吸 收线的半宽度。 b.光源能发射足够强度的待测元素的共振线。 c.辐射光的强度要稳定。 d.背景低。
空心阴极管
hollow cathode lampБайду номын сангаас
低温
以热变宽为主
灯电流过大时， 发生自吸
光源调制
检测器接受光源信号的同时，也接受日光信号、火焰中分 子发射信号，怎样区分这两种信号？
脉冲供电或切光器
光源信号
交流信号
火焰辐射
直流信号
通过交流 放大器分开
消除火焰发射的辐射线的影响
原子化器 光源 切光器
单色器
燃气 助燃气雾化器 废液 样品液
检测 显示 系统
原子化系统
单道单光束 光闸全关：0 打开光闸，测空白：100%
单道双光束
消除光源漂移的影响 不消除火焰导致的 吸收和散射
2、原子化系统
主要功能：提供能量，使试样干燥、蒸发、原子化
主要类型
火焰原子化 非火焰原子化
2.1 火焰原子化 主要由以下几个部件 组成：喷雾器、雾化器、燃烧器
通入助燃气\燃气
二、原子吸收光谱的测量---积分吸收和峰值吸收
将吸收线轮廓包含的吸收系数进行积分——积分吸收
理论上：积分吸收（代表原子蒸气所吸收 的全部能量）可用下式求出，
Kvdv
π e2 mc
N0 f
kN0
如果能测量积分值，即谱线下所围面积（ 积分吸收），即可得到单位体积原子蒸气中 吸收辐射的基态原子数N0。
原子化过程
四个步骤
干燥 灰化 原子化 高温除残
去除溶剂，防样品溅射，其温度稍稍高于溶 剂的沸点
去掉较被测元素化合物易挥发的基体物质， 减少分子吸收。
空心阴极灯 ① 结构 空心阴极灯是一种气体放电管 阳极—— 一般为钨制 阴极—— 被测元素的纯金属或金属化合物制成
灯发射的 谱线波长取决于
阴极材料
空心阴极灯的工作原理
两极间加电压 300 V
原子激发
气体辉光放电 自由原子溅射
发射特征谱线
气体电离 阳离子撞击阴极
灯电流是空心阴极灯的主要控制因素
高温
第12章 原子吸收光谱法
Atomic Absorption Spectrometry (AAS)
原子吸收光谱法： 基于待测基态原子对特征谱线的 吸收而建立的分析方法。
2020/10/16
1
原子吸收现象：原子蒸气对其原子共振辐射吸收的现象； 1802年被人们发现。
2020/10/16
但一直未2用于分析化学
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。
ΔVo 和ΔVL为主，原子吸收谱线的宽度约为0.001 nm
中心频率
吸收线轮廓
吸收系数-频率关系曲线
原子吸收线半宽度：约为 0.001~0.005 nm vs. 分子吸收带半宽度：约为 50 nm
2020/10/16
6
原子谱线（吸收峰）变宽原因：
（1）自然宽度
由于激发寿命原因，原子吸收线有一定的自然宽度（△νN:10-5 nm）。 （2）多普勒变宽（热变宽）
由于原子的热运动而引起的变宽 ，ΔVo :10-3 nm （3）压力变宽（劳伦兹变宽）
由于压力增大后，原子之间相互碰撞引起的变宽。ΔVL :10-3 nm （4）自吸变宽:
能否提供锐线光源，测定峰值吸收？
锐线光源 ——能发射出谱线半宽度很窄的发射线的光源
在原子吸收分析中需要使用锐线光源，测 量谱线的峰值吸收。 锐线光源需要满足的条件：
（1）光源的发射线与吸收线的ν0一致 （2）发射线的Δν小于吸收线的Δν
提供锐线光源的方法：空心阴极灯
峰值吸收
根据吸收定律： 其中：
1955年澳大利亚物理学家 Walsh A（瓦尔西）发表了 著 名 论 文 ： “ Application of atomic absorption spectrometry to analytical chemistry”,解决了原子 吸收光谱的光源问题（提出锐线光源）， 奠定了原子 吸收光谱法的基础，之后迅速发展。50年代末 PE 和 Varian公司推出了原子吸收商品仪器。
预混合室混合
试样经雾化后进入火焰产 生原子蒸气
样品在火焰中 被原子化
在样品室中样 品被吸气管吸
入火焰中
火焰性质和结构
火焰温度 火焰对光的吸收 燃烧速度
燃烧器高度选择
燃烧过程
两个关键因素： 燃烧温度、火焰的氧化还原性
（1）燃烧温度由火焰的种类决定 P252 表12.2 （2）火焰的氧化还原性取决与燃气和助燃气的比例。
火焰的种类 燃助比 火焰的性质
富燃火焰 约1：3
还原性
化学计量火焰 约1：4
中性
火焰状态
层次模糊 呈亮黄色
层次清楚 蓝色透明
应用范围 易氧化而形成难解
离氧化物的元素
大多数元素皆适用
贫燃火焰 约1：6
氧化性
火焰发暗 高度缩小
易离解、易电离的 元素
2.2 非火焰原子化
常用的非火焰原子化法主要有电热高温石墨管原子化 法和化学原子化法。 ①、石墨炉原子高温原子化法
入射光强度 透射光强度
综合以上三式，可得
仅考虑原子热运动时：
代入 得到
Kv dv
π e2 mc
N 0f
峰值吸收系数与基态原子数成正比
原子吸收光谱分析的定量基础
12.2 原子吸收光谱仪器
一、分析流程
光源
原子化器 切光器
单色器
燃气 助燃气雾化器 废液 样品液
检测显 示系统 PMT
原子化系统
原子吸收分光光度计
吸收系数-频率关系曲线
钨丝光源和氘灯，经分光后，光谱通带W=0.2nm。而原子吸 收线半宽度：10-3nm。如图：
➢λ=10-3nm，若λ取600nm，单色 器分辨率R=λ/ λ=6×105 ，难以达 到！ ➢入射光宽度远大于原子吸收线半宽 度，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。
Alan Walsh
(1916-1998)和他的原 子吸收光谱仪在一起
12.1 原子吸收光谱理论
2020/10/16
4
气态的基态原子对特征谱线的吸收：原子吸收光谱的基础 参看244页表12.1
原子结构较分子结构简 单，理论上应产生无限窄 的线状光谱吸收线。
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)。
仪器结构
检测系统
光源
分光系统
原子化系统
1.光源
（1）光源的作用和要求
① 作用：发射待测元素的特征辐射线。 ② 对光源的要求： a.光源发射的谱线半宽度要窄（为锐线光）, 应小于吸 收线的半宽度。 b.光源能发射足够强度的待测元素的共振线。 c.辐射光的强度要稳定。 d.背景低。
空心阴极管
hollow cathode lampБайду номын сангаас
低温
以热变宽为主
灯电流过大时， 发生自吸
光源调制
检测器接受光源信号的同时，也接受日光信号、火焰中分 子发射信号，怎样区分这两种信号？
脉冲供电或切光器
光源信号
交流信号
火焰辐射
直流信号
通过交流 放大器分开
消除火焰发射的辐射线的影响
原子化器 光源 切光器
单色器
燃气 助燃气雾化器 废液 样品液
检测 显示 系统
原子化系统
单道单光束 光闸全关：0 打开光闸，测空白：100%
单道双光束
消除光源漂移的影响 不消除火焰导致的 吸收和散射
2、原子化系统
主要功能：提供能量，使试样干燥、蒸发、原子化
主要类型
火焰原子化 非火焰原子化
2.1 火焰原子化 主要由以下几个部件 组成：喷雾器、雾化器、燃烧器
通入助燃气\燃气
二、原子吸收光谱的测量---积分吸收和峰值吸收
将吸收线轮廓包含的吸收系数进行积分——积分吸收
理论上：积分吸收（代表原子蒸气所吸收 的全部能量）可用下式求出，
Kvdv
π e2 mc
N0 f
kN0
如果能测量积分值，即谱线下所围面积（ 积分吸收），即可得到单位体积原子蒸气中 吸收辐射的基态原子数N0。
原子化过程
四个步骤
干燥 灰化 原子化 高温除残
去除溶剂，防样品溅射，其温度稍稍高于溶 剂的沸点
去掉较被测元素化合物易挥发的基体物质， 减少分子吸收。
空心阴极灯 ① 结构 空心阴极灯是一种气体放电管 阳极—— 一般为钨制 阴极—— 被测元素的纯金属或金属化合物制成
灯发射的 谱线波长取决于
阴极材料
空心阴极灯的工作原理
两极间加电压 300 V
原子激发
气体辉光放电 自由原子溅射
发射特征谱线
气体电离 阳离子撞击阴极
灯电流是空心阴极灯的主要控制因素
高温
第12章 原子吸收光谱法
Atomic Absorption Spectrometry (AAS)
原子吸收光谱法： 基于待测基态原子对特征谱线的 吸收而建立的分析方法。
2020/10/16
1
原子吸收现象：原子蒸气对其原子共振辐射吸收的现象； 1802年被人们发现。
2020/10/16
但一直未2用于分析化学