原子吸收光谱法优秀课件
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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(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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-7-
第七章 原子吸收光谱法
第二节 原子吸收光谱
法的原理
1. 原子吸收线 2. 基态原子数与原子化温度
的关系
3. 原子吸收法的测量
1. 原子吸收线
1.1 原子吸收线的产生
基态激发态：原子吸收一定频率的辐射能量 ，产生共振吸收线（简称共振线），原子吸收 光谱。
激发态基态：原子发射出一定频率的辐射， 产生共振发射线（也简称共振线），原子发射 光谱。
1.2 谱线的轮廓与谱线变宽
吸收定律：
当强度为I0的单色光通过吸收厚度为l的基态原 子蒸气时，入射光的强度因基态原子的吸收而减弱 ，被透过光的强度Iν服从光的吸收定律：
I I0 exp(Kl)
A lg
I0 I
0.434 Kl
式中，Kν是基态原子对频率为的单色光ν的吸收系数。
- 11 -
原子结构较分子结构简单，不存在振动能级和 转动能级，只有电子能级，理论上应产生线状 光谱吸收线。
原子吸收光谱法优秀课件
1. 原子吸收光谱的历史
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，已经发现了原子吸收现象，但在1955 年以前，一直未用于分析化学，为什么？
-2-
1955年，澳大利亚物理学家 Walsh（沃尔什） 发表了著名论文《原子吸收光谱法在分析化学 中的应用》， 奠定了原子吸收光谱法的基础。
- 16 -
(3) 碰撞变宽 由于同种辐射原子间或辐射原子与其它粒子间相
互碰撞而产生：前者为赫尔兹马克变宽，用△νR 表示、后者为洛伦兹变宽，用△νL表示。 通常△νL为10-4-10-3 nm，是谱线变宽主要因素。
-原子密度升高而 增大，在原子吸收法中，测定元素的含量较低， △νR一般可忽略不计。
峰值吸收 系数K0
中心频率
半宽度简称为吸收线宽度，约为10-3-10-2 nm。
- 14 -
吸收峰变宽原因：
(1) 自然宽度
无外界条件影响时，谱线的固有宽度称为自然宽 度：用△νN 或△νN表示。
自然宽度与 激发态的平均寿命和能级宽度有关 ，平均寿命越短、能级宽度越宽，谱线自然宽度 越大，不同谱线具有不同的自然宽度。
对大多数元素而言，共振线自然宽度一般为10-610-5 nm，和其它变宽宽度相比，可忽略不计。
- 15 -
(2) 多普勒变宽
由于原子在空间作相对热运动引起的谱线变宽， 又称热变宽：用△νD 或△νD表示。
VD7.1621070
T Ar
温度升高，原子相对热运动剧烈，热变宽增大。
热变宽宽度一般为10-4-10-3 nm，是谱线变宽的主 要因素。
不能同时多元素分析。
-4-
3. 原子吸收与紫外可见吸收的区别
✓ 相同点：利用物质对辐射的吸收进行分析。 不同点：
吸收机理不同：紫外可见为溶液中分子或离 子宽带吸收，带宽为几纳米至几十纳米；原 子吸收测的是气态基态原子的吸收，窄带吸 收，吸收带宽仅为10-3 nm。
光源不同。
试样处理、实验方法及对仪器的要求不同。
式中，gi和g0分别为激发态和基态的统计权重 ，Ei为激发能。
- 23 -
Ni gi expEi N0 g0 kT
温度越高，Ni/N0值愈大；在相同温度下，激发能 Ei小的元素其Ni/N0值愈大。
原子吸收光谱法中，原子化温度一般为2000-3000 K，大多数元素Ni/N0值小于0.01，即Ni可忽略不 计，实际上可用N0代表原子化器中原子总数。
-9-
元素的特征谱线：
各种元素的原子结构和外层电子排布不同：从 基态 激发态跃迁吸收能量不同，所产生的 共振吸收线具有特征性和选择性。
各种元素的基态 第一激发态跃迁最易发生 ，吸收最强，是最灵敏线，是各种元素的特征 谱线。
利用基态原子蒸气对该原子特征谱线的吸收可 以进行定量分析。
- 10 -
理论和实验证明：无论是原子发射线还是原子 吸收线，都不是一条严格的几何线，都具有一 定的形状，即谱线具有一定的轮廓。
- 12 -
当用特征吸收频率辐射光照射气态基态原子时， 获得的是峰形吸收 (具有一定宽度)。
- 13 -
吸收线轮廓：谱线强度Iν或吸收系数Kν与频率ν的 吸收曲线，以吸收线的中心频率ν0和半宽度△ν来 表示。
碰撞变宽都与气体压力有关：压力升高，粒子间 相互碰撞加剧，碰撞变宽越严重，因此碰撞变宽 又称压力变宽。
- 18 -
(4) 自吸变宽 光源空心阴极灯内，共振发射线被灯内同种基态
原子吸收产生自吸现象，导致光源发射线变宽。 灯电流越大，自吸变宽越严重，
- 19 -
(5) 场致变宽 外界电场、带电粒子、离子形成的电场及磁场的
样品在分析前需原子化，而原子化过程中试样原 子不可能全部处于基态，部分原子处于激发态。
基态原子化程度愈高，原子吸收光谱法的灵敏度 也愈高。
- 22 -
在一定条件的热平衡状态下，激发态原子数Ni和 基态原子数N0之间的关系可以用玻耳兹曼方程表 示：
Ni gi expEi N0 g0 kT
1960年以后，得到迅速发展，成为测定微量或 痕量金属元素的可靠分析方法。
-3-
2. 原子吸收光谱法的特点
✓ 检出限低：10-10 ～ 10-14 g。 ✓ 准确度高：1%～5%。 ✓ 选择性高：一般情况下共存元素不干扰。 ✓ 应用范围广：可测定70多个元素（各种样
品中）。
缺点：难熔元素、非金属元素测定困难，
作用使谱线变宽的现象。 影响较小。
- 20 -
在原子吸收光谱的工作条件下： 吸收线变宽：主要受多普勒变宽（热变宽）和
△νL洛仑兹变宽影响。 锐线光谱发射线变宽：主要受多普勒变宽（热变
宽）和自吸变宽影响。
- 21 -
2. 基态原子数与原子化温度的关系
原子吸收光谱是利用待测元素气态基态原子对同 种原子的特征辐射的吸收来测定的。
-5-
4. 原子吸收光谱分析过程
确定待测元素。 选择该元素相应锐线光源，发射出特征谱线。 试样在原子化器中被蒸发、解离成气态基态原
子。 特征谱线穿过气态基态原子，被吸收而减弱，
经色散系统和检测系统后，测定吸光度。 根据吸光度与浓度间线性关系，定量分析。
-6-
章节重点：
原子吸收光谱分析法的特点。
第七章 原子吸收光谱法
第二节 原子吸收光谱
法的原理
1. 原子吸收线 2. 基态原子数与原子化温度
的关系
3. 原子吸收法的测量
1. 原子吸收线
1.1 原子吸收线的产生
基态激发态：原子吸收一定频率的辐射能量 ，产生共振吸收线（简称共振线），原子吸收 光谱。
激发态基态：原子发射出一定频率的辐射， 产生共振发射线（也简称共振线），原子发射 光谱。
1.2 谱线的轮廓与谱线变宽
吸收定律：
当强度为I0的单色光通过吸收厚度为l的基态原 子蒸气时，入射光的强度因基态原子的吸收而减弱 ，被透过光的强度Iν服从光的吸收定律：
I I0 exp(Kl)
A lg
I0 I
0.434 Kl
式中，Kν是基态原子对频率为的单色光ν的吸收系数。
- 11 -
原子结构较分子结构简单，不存在振动能级和 转动能级，只有电子能级，理论上应产生线状 光谱吸收线。
原子吸收光谱法优秀课件
1. 原子吸收光谱的历史
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，已经发现了原子吸收现象，但在1955 年以前，一直未用于分析化学，为什么？
-2-
1955年，澳大利亚物理学家 Walsh（沃尔什） 发表了著名论文《原子吸收光谱法在分析化学 中的应用》， 奠定了原子吸收光谱法的基础。
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(3) 碰撞变宽 由于同种辐射原子间或辐射原子与其它粒子间相
互碰撞而产生：前者为赫尔兹马克变宽，用△νR 表示、后者为洛伦兹变宽，用△νL表示。 通常△νL为10-4-10-3 nm，是谱线变宽主要因素。
-原子密度升高而 增大，在原子吸收法中，测定元素的含量较低， △νR一般可忽略不计。
峰值吸收 系数K0
中心频率
半宽度简称为吸收线宽度，约为10-3-10-2 nm。
- 14 -
吸收峰变宽原因：
(1) 自然宽度
无外界条件影响时，谱线的固有宽度称为自然宽 度：用△νN 或△νN表示。
自然宽度与 激发态的平均寿命和能级宽度有关 ，平均寿命越短、能级宽度越宽，谱线自然宽度 越大，不同谱线具有不同的自然宽度。
对大多数元素而言，共振线自然宽度一般为10-610-5 nm，和其它变宽宽度相比，可忽略不计。
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(2) 多普勒变宽
由于原子在空间作相对热运动引起的谱线变宽， 又称热变宽：用△νD 或△νD表示。
VD7.1621070
T Ar
温度升高，原子相对热运动剧烈，热变宽增大。
热变宽宽度一般为10-4-10-3 nm，是谱线变宽的主 要因素。
不能同时多元素分析。
-4-
3. 原子吸收与紫外可见吸收的区别
✓ 相同点：利用物质对辐射的吸收进行分析。 不同点：
吸收机理不同：紫外可见为溶液中分子或离 子宽带吸收，带宽为几纳米至几十纳米；原 子吸收测的是气态基态原子的吸收，窄带吸 收，吸收带宽仅为10-3 nm。
光源不同。
试样处理、实验方法及对仪器的要求不同。
式中，gi和g0分别为激发态和基态的统计权重 ，Ei为激发能。
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Ni gi expEi N0 g0 kT
温度越高，Ni/N0值愈大；在相同温度下，激发能 Ei小的元素其Ni/N0值愈大。
原子吸收光谱法中，原子化温度一般为2000-3000 K，大多数元素Ni/N0值小于0.01，即Ni可忽略不 计，实际上可用N0代表原子化器中原子总数。
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元素的特征谱线：
各种元素的原子结构和外层电子排布不同：从 基态 激发态跃迁吸收能量不同，所产生的 共振吸收线具有特征性和选择性。
各种元素的基态 第一激发态跃迁最易发生 ，吸收最强，是最灵敏线，是各种元素的特征 谱线。
利用基态原子蒸气对该原子特征谱线的吸收可 以进行定量分析。
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理论和实验证明：无论是原子发射线还是原子 吸收线，都不是一条严格的几何线，都具有一 定的形状，即谱线具有一定的轮廓。
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当用特征吸收频率辐射光照射气态基态原子时， 获得的是峰形吸收 (具有一定宽度)。
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吸收线轮廓：谱线强度Iν或吸收系数Kν与频率ν的 吸收曲线，以吸收线的中心频率ν0和半宽度△ν来 表示。
碰撞变宽都与气体压力有关：压力升高，粒子间 相互碰撞加剧，碰撞变宽越严重，因此碰撞变宽 又称压力变宽。
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(4) 自吸变宽 光源空心阴极灯内，共振发射线被灯内同种基态
原子吸收产生自吸现象，导致光源发射线变宽。 灯电流越大，自吸变宽越严重，
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(5) 场致变宽 外界电场、带电粒子、离子形成的电场及磁场的
样品在分析前需原子化，而原子化过程中试样原 子不可能全部处于基态，部分原子处于激发态。
基态原子化程度愈高，原子吸收光谱法的灵敏度 也愈高。
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在一定条件的热平衡状态下，激发态原子数Ni和 基态原子数N0之间的关系可以用玻耳兹曼方程表 示：
Ni gi expEi N0 g0 kT
1960年以后，得到迅速发展，成为测定微量或 痕量金属元素的可靠分析方法。
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2. 原子吸收光谱法的特点
✓ 检出限低：10-10 ～ 10-14 g。 ✓ 准确度高：1%～5%。 ✓ 选择性高：一般情况下共存元素不干扰。 ✓ 应用范围广：可测定70多个元素（各种样
品中）。
缺点：难熔元素、非金属元素测定困难，
作用使谱线变宽的现象。 影响较小。
- 20 -
在原子吸收光谱的工作条件下： 吸收线变宽：主要受多普勒变宽（热变宽）和
△νL洛仑兹变宽影响。 锐线光谱发射线变宽：主要受多普勒变宽（热变
宽）和自吸变宽影响。
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2. 基态原子数与原子化温度的关系
原子吸收光谱是利用待测元素气态基态原子对同 种原子的特征辐射的吸收来测定的。
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4. 原子吸收光谱分析过程
确定待测元素。 选择该元素相应锐线光源，发射出特征谱线。 试样在原子化器中被蒸发、解离成气态基态原
子。 特征谱线穿过气态基态原子，被吸收而减弱，
经色散系统和检测系统后，测定吸光度。 根据吸光度与浓度间线性关系，定量分析。
-6-
章节重点：
原子吸收光谱分析法的特点。