第三章-原子吸收..资料讲解
合集下载
原子吸收讲义2019
电热原子化技术的提出
1959年里沃夫提出电热原子化技术，大大提高了 原子吸收的灵敏度
第四阶段 原子吸收分析仪器
的发展
随着原子吸收技术的发展，推动了原子吸收仪器的不断更 新和发展，而其它科学技术进步，为原子吸收仪器的不断 更新和发展提供了技术和物质基础。近年来，使用连续光 源和中阶梯光栅，结合使用光导摄象管、二极管阵列多元 素分析检测器，设计出了微机控制的原子吸收分光光度计， 为解决多元素同时测定开辟了新的前景。微机控制的原子 吸收光谱系统简化了仪器结构，提高了仪器的自动化程度， 改善了测定准确度，使原子吸收光谱法的面貌发生了重大 的变化。联用技术(色谱-原子吸收联用、流动注射-原子吸 收联用)日益受到人们的重视。色谱-原子吸收联用，不仅 在解决元素的化学形态分析方面，而且在测定有机化合物 的复杂混合物方面，都有着重要的用途，是一个很有前途 的发展方向。
（1）共振线
当电子从基态跃迁到第一激发态时，与 所吸收能量对应的光谱线——共振吸收 线；
由第一激发态跃迁回基态时，与所释放 能量对应的光谱线——共振发射线；
共振吸收线和共振发射线——共振线。
(2)原子蒸汽中基态原子数和火焰温 度的关联
（3）、原子吸收线的性状及 其展宽的原因
（三）原子吸收光谱分析法的 特点
在N0热的平关衡系状可态用时Bo，ltz激m发an态n(原玻子尔数兹曼Nj)与方基程态表原示子：数
Nj = g j exp(- Ei-E0 )
N0
g0
KT
-------①
在原子分光光度法中，原子化温度一般小于 3000K，（ Ni/N0）绝大部分在10-3以下，即 与基态原子数相比，激发态原子数可以忽略 不计，可认为No≈N。可认为所有的吸收都是 在基态进行的，这就极大地减少了可以用于 原子吸收的吸收线的数目。
原子吸收培训讲义
周期表
H Li Be
NaMg
火焰 石墨炉和火焰
He B C N O F Ne
Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Zn Cu Zn GaGe As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr NbMo Tc Ru Rh Pd AgCd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Hf Ta w Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac
Tm
Ce Pr NdPmSm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Th Pa U Np PuAmCmBk Cf Es FmMdNo Lr
原子吸收的基本原理可用以下 几点来说明：
所有原子均可对光产生吸收；
被吸收光线的波长只与特定元素相 关。如样品中含镍、铅、铜等元素， 如将该样品 置于镍的特征波长中， 那么只有镍原子才会对该特征光线 产生吸收.
原子吸收光谱仪基本组成部分
读出系统 光源
检测器
原子化器
结构示 意
单色器
•
原子发射
原子发射光谱是测量激发态原子或离子所释放的光线的过程。
氘灯
用来得到高强度的紫外连续光源，进行背景校正 用氘填充到放电灯泡里，产生的连续波长从190nm到
425nm。大部分吸收线都在该区域，并且在这个区域 里，背景吸收最为严重。 氘灯一般由光谱仪自动控制。操作者只要简单的设定背 景打开或关闭。
单色器
单色器的作用是将原子的一条共振线从其它发射的谱 线中分离出来
狭缝宽度
色散之前通过入口狭缝进入单色器的光通量，从理 论上说应尽可能大。出口狭缝决定谱带的宽度，即 输送到检测器的小部分光谱的宽度。但实际上，两 个狭缝是组合在一起的。因此狭缝宽度的选择要折 衷考虑：一方面要求较高的光通量，因而具有较好 的信噪比；另一方面要求谱线能分开到一定程度， 以防止检测器测得的信号大于应测得的信号。 由于AAS中空心阴极灯的光谱是比较简单的，因此 很小需要应用小于0.1nm的一起通带宽度
原子吸收
第三章
(Atomic
原子吸收光谱法
spectrometry)
absorption
第一节 概 述 ⒈原子吸收光谱法，又称原子吸收分光光度法，简 称原子吸收法，简写AAS。 所谓原子吸收，是指气态基态原子对于同种原子发 射出来的特征光谱辐射具有吸收能力的现象。 要将其用于分析测定，首先必须将试样溶液中的待 测元素原子化；同时还要一个光强稳定的光源，并能给出 同种原子特征的光辐射，使之通过一定的待测元素原子区 域，从而测量其吸光度。根据吸光度的大小，计算出待测 元素的含量。
影响。
第四节 原子吸收光谱法的干扰及其抑制 一、物理干扰及其抑制 物理干扰是由于试液和标准溶液的物理性 质的差异，引起进样速度、进样量、雾化效率、 原子化效率的变化所产生的干扰。属于这一类 干扰的因素有：溶液的黏度、表面张力、密度、 溶剂的蒸汽压和雾化气体的压力等。
消除物理干扰的方法：
（1）配制与待测试样溶液相似组成的标 准溶液，并且在相同的实验条件下进行 测定。如果试样的组成不详，采用标准 加入法可以消除物理干扰。
⑷加入保护剂 加入一种试剂同被测元素生成稳定但易挥发的化合 物，可保护待测元素不受干扰，这种试剂叫保护剂。 例如加入 EDTA 络合钙后，磷酸根就不再与钙形成磷 酸钙而干扰测定。同理， 8- 羟基喹啉、水杨酸及乙酰丙 酮均可抑制铝对锌、钙等元素的干扰。 ⑸加入缓冲剂 向试样和标准溶液中加入过量的干扰元素，使干扰 影响不再变化，进而抑制或消除干扰元素对测定结果的 影响。这种干扰物质称为缓冲剂。需要指出的是，缓冲 剂的加入量，必须大于吸收值不再变化的干扰元素的最 低限量。应用这种方法往往明显地降低灵敏度。
二、原子化器 原子化器的作用是待测元素转化为吸收特征辐射线的 基态原子。其性能直接影响测定的灵敏度和重现性。对其 要求如下： ⒈灵敏度要高。使试样原子化的效率尽可能高，并 且在测定区内有适当长的停留时间。
(Atomic
原子吸收光谱法
spectrometry)
absorption
第一节 概 述 ⒈原子吸收光谱法，又称原子吸收分光光度法，简 称原子吸收法，简写AAS。 所谓原子吸收，是指气态基态原子对于同种原子发 射出来的特征光谱辐射具有吸收能力的现象。 要将其用于分析测定，首先必须将试样溶液中的待 测元素原子化；同时还要一个光强稳定的光源，并能给出 同种原子特征的光辐射，使之通过一定的待测元素原子区 域，从而测量其吸光度。根据吸光度的大小，计算出待测 元素的含量。
影响。
第四节 原子吸收光谱法的干扰及其抑制 一、物理干扰及其抑制 物理干扰是由于试液和标准溶液的物理性 质的差异，引起进样速度、进样量、雾化效率、 原子化效率的变化所产生的干扰。属于这一类 干扰的因素有：溶液的黏度、表面张力、密度、 溶剂的蒸汽压和雾化气体的压力等。
消除物理干扰的方法：
（1）配制与待测试样溶液相似组成的标 准溶液，并且在相同的实验条件下进行 测定。如果试样的组成不详，采用标准 加入法可以消除物理干扰。
⑷加入保护剂 加入一种试剂同被测元素生成稳定但易挥发的化合 物，可保护待测元素不受干扰，这种试剂叫保护剂。 例如加入 EDTA 络合钙后，磷酸根就不再与钙形成磷 酸钙而干扰测定。同理， 8- 羟基喹啉、水杨酸及乙酰丙 酮均可抑制铝对锌、钙等元素的干扰。 ⑸加入缓冲剂 向试样和标准溶液中加入过量的干扰元素，使干扰 影响不再变化，进而抑制或消除干扰元素对测定结果的 影响。这种干扰物质称为缓冲剂。需要指出的是，缓冲 剂的加入量，必须大于吸收值不再变化的干扰元素的最 低限量。应用这种方法往往明显地降低灵敏度。
二、原子化器 原子化器的作用是待测元素转化为吸收特征辐射线的 基态原子。其性能直接影响测定的灵敏度和重现性。对其 要求如下： ⒈灵敏度要高。使试样原子化的效率尽可能高，并 且在测定区内有适当长的停留时间。
原子吸光光度法
第三章原子吸收分光光度法§3-1概述原子吸收分光光度法又称原子吸收光谱分析，是二十世纪五十年代提出，但在六十年代有较大发展的一种光学分析方法。
该方法是基于测量气态原子对电磁辐射吸收而进行测定的分析方法。
原子吸收光谱的研究起源于对太阳光的观测。
1802年渥拉斯通发现太阳光谱中存在许多黑线，以后弗兰霍夫详细研究了这些现象，但未阐明原因。
因此，这些黑线也称弗兰霍夫线。
1860年柯尔希霍夫对碱金属和碱土金属元素的发射光谱自吸现象的研究证实了基态的原子蒸气对于同种原子发射的电磁波的具有吸收作用，联系到弗兰霍夫线的位置恰好相当于某些化学元素发射的特征谱线的位置，从而说明这些黑线是由于大气层中的蒸气组分吸收了太阳辐射的某些波长的电磁波所造成的。
1955年瓦尔西（Wals）正式提出原吸理论，1959年沃夫（Wolf）发明非火焰法（石墨炉），1965年威尔茨提出N2O－C2H4焰，70年代出现背景扣除技术。
原子吸收分光光度法：利用物质所产生的原子蒸气对特征谱线的吸收作用来进行定量分析的一种方法。
原子吸收分光光度法优点：①灵敏度高10－10g（火焰）10－10（非）②准确性高，重现性好，<0.5%③用途广④样品量少（石墨炉5－１０ul ０.05~30mg）⑤选择性好§3-2原子吸收分光光度法分析基础一、共振吸收线原子受外界能量激发时，外层电子可跃迁到不同能级上，我们把电子从基态跃迁到第一激发态所产生的吸收谱线称做共振吸收线。
对不同元素，其原子结构和外层电子排布不同，因此，其共振吸收线的频率也不相同。
即：共振吸收线是与元素的原子结构相关的特征谱线，共振吸收能量最低，最容易发生，一般原子吸收分光光度分析就是利用元素的共振吸收来进行分析的。
二、原子吸收基本定律（以火焰法为例）原吸示意图光源显示原子化器单色器检测器放大器锐线光源发射的共振线被基态原子吸收的程度与火焰宽度及原子蒸气浓度的关系符合朗伯－比尔定律。
第三章原子吸收与原子荧光光谱法.ppt
这种频率分布和气体中的原子热运动的速率分布（麦克 斯韦-波尔兹曼速率分布）相同，具有近似的高斯曲线分布。
VD 7.162107 V0
T M
（3）压力变宽pressure broadening （劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽）
由于原子相互碰撞使能量发生稍微变化。 劳伦兹（Lorentz）变宽： 待测原子和其他原子碰撞。随原子区压力增加而增大。 赫尔兹马克（Holtzmark）变宽（共振变宽）：
I e d e
-K L
0
0
I
I e d e
-K L
0
0
采用锐线光源进行测量，则
Δνe<Δνa ，由图可见，在辐射线宽度 范 围 内 ， Kν 可 近 似 认 为 不 变 ， 并 近 似等于峰值时的吸收系数K0
峰值吸收
A
lg
e 0
I0 d
I e d e
1.积分吸收
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。如图：
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。
理论上：
Kvdv
π e2 mc
N0
f
Kvdv
π e2 mc
N0
f
如果将公式左边求出，即谱线下 所围面积测量出（积分吸收）。即可 得到单位体积原子蒸气中吸收辐射的
择狭缝宽度（S）来确定： W=DS
五、检测系统
主要由检测器、放大器、对数变换器、显示记录装置组成。 1.检测器-------- 将单色器分出的光信号转变成电信号。
如：光电池、光电倍增管、光敏晶体管等。 分光后的光照射到光敏阴极K上，轰击出的 光电 子又射向 光敏阴极1，轰击出更多的光电子，依次倍增，在最后放出的 光电子 比最初多到106倍以上，最大电流可达 10μA，电流经 负载电阻转变为电压信号送入放大器。 2.放大器------将光电倍增管输出的较弱信号，经电子线路进 一步放大。 3.对数变换器------光强度与吸光度之间的转换。 4.显示、记录 新仪器配置：原子吸收计算机工作站
原子吸收分光光度法
基态←→第一激发态: 跃迁吸收（发射）能量不同——特征谱线 ②共振线是元素的最灵敏线。
各种元素的基态←→第一激发态 最易发生，吸收（发射）最强——最灵敏线
AAS就是利用基态的待测原子蒸气对从光源辐 射的共振线（特征谱线）的吸收来进行定量分析的 。
L
I0ν 原 子 蒸 气
Iν
原子吸收示意图
3、定量分析依据
来
原子跃迁激发， 自发返回基态
发射特征谱线
与惰性气体原 子碰撞使之电
离
惰性气体阳离子 撞击阴极
空心阴极灯的优缺点
✓ 发射的光强度高且稳定，谱线宽度窄。 ✓ 采用不同的待测元素作为阴极材料，可制作相对应待
测元素的空心阴极灯，目前有60多种。 ✓ 多种元素空心阴极灯，易产生干扰，发射强度低于单
元素灯，使用尚不普遍。
优点：重现性好，易于操作。 缺点：原子化效率低，灵敏度不高，仅有10％的试液被原子 化，而约90％的试液由废液管排出。一般不直接测定固体样 品。
2、石墨炉原子化装置
（1）结构： 外气路中Ar气体沿石墨管外壁流动，冷却保护石墨管；
内气路中Ar气体由管两端流向管中心，从中心孔流出，用来 保护原子不被氧化，同时排除干燥和灰化过程中产生的蒸汽 。
助燃气入 口
排液口
火焰 燃烧器
混合室
混合室
（3）燃烧器：使燃气在助燃气的作用下形成稳定的高温火焰 ，使待测元素原子化。
（4）火焰：提供一定的能量，产生大量基态原子。
燃烧器
火焰
雾化器
燃气入口
燃烧器
毛细管
撞击球
混合室
助燃气入 口
排液口
混合室
常用的火焰：
空气-乙炔火焰和氧化亚氮-乙炔火焰两种。前者最高使 用温度约为2600K，是用途最广的一种火焰，能测定35种 以上的元素。
各种元素的基态←→第一激发态 最易发生，吸收（发射）最强——最灵敏线
AAS就是利用基态的待测原子蒸气对从光源辐 射的共振线（特征谱线）的吸收来进行定量分析的 。
L
I0ν 原 子 蒸 气
Iν
原子吸收示意图
3、定量分析依据
来
原子跃迁激发， 自发返回基态
发射特征谱线
与惰性气体原 子碰撞使之电
离
惰性气体阳离子 撞击阴极
空心阴极灯的优缺点
✓ 发射的光强度高且稳定，谱线宽度窄。 ✓ 采用不同的待测元素作为阴极材料，可制作相对应待
测元素的空心阴极灯，目前有60多种。 ✓ 多种元素空心阴极灯，易产生干扰，发射强度低于单
元素灯，使用尚不普遍。
优点：重现性好，易于操作。 缺点：原子化效率低，灵敏度不高，仅有10％的试液被原子 化，而约90％的试液由废液管排出。一般不直接测定固体样 品。
2、石墨炉原子化装置
（1）结构： 外气路中Ar气体沿石墨管外壁流动，冷却保护石墨管；
内气路中Ar气体由管两端流向管中心，从中心孔流出，用来 保护原子不被氧化，同时排除干燥和灰化过程中产生的蒸汽 。
助燃气入 口
排液口
火焰 燃烧器
混合室
混合室
（3）燃烧器：使燃气在助燃气的作用下形成稳定的高温火焰 ，使待测元素原子化。
（4）火焰：提供一定的能量，产生大量基态原子。
燃烧器
火焰
雾化器
燃气入口
燃烧器
毛细管
撞击球
混合室
助燃气入 口
排液口
混合室
常用的火焰：
空气-乙炔火焰和氧化亚氮-乙炔火焰两种。前者最高使 用温度约为2600K，是用途最广的一种火焰，能测定35种 以上的元素。
原子吸收 培训课件
抗干扰能力强
操作简便
原子吸收光谱法具有较强的抗干扰能力， 能够克服基质效应和共存离子的干扰，提 高分析的准确性和可靠性。
原子吸收光谱法操作简便，仪器自动化程 度高，可以快速进行样品处理和测定。
缺点
样品消耗量大
原子吸收光谱法需要消耗较大的样品量，对于一些稀有或珍贵样品， 可能会造成浪费。
检测范围有限
联用技术如色谱-原子吸收联用技术的 出现，使得原子吸收光谱法在复杂样 品分析中具有更高的实用价值。
新型光源和检测器的研发，如激光诱 导击穿光谱技术和电感耦合等离子体 发射光谱技术等，为原子吸收光谱法 提供了更广阔的应用前景。
应用领域的拓展
原子吸收光谱法最初主要用于金属元素的分析，随着技术的 进步和应用研究的深入，其应用领域已经拓展到了非金属元 素、有机物和生化样品的分析。
身伤害。
实验结束后，正确处理废弃物， 防止对环境和人体造成危害。
事故处理
如发生意外事故，应立即采取 应急措施，并及时报告相关部
门。
实验废弃物的处理与处置
分类收集
将废弃物按照可回收、有害、一般废弃物进行分类收集。
有害废弃物处理
对有害废弃物进行无害化处理，如酸碱中和、沉淀、焚烧等。
废弃物处置
将处理后的废弃物按照相关规定进行处置，如深埋、排放等。
03
原子吸收光谱法可以用于陶瓷材料中金属元素的分析，以了解
陶瓷材料的成分和性能。
04
原子吸收的优缺点
优点
灵敏度高
选择性好
原子吸收光谱法具有很高的灵敏度，能够 检测出低浓度的元素，适用于痕量元素的 分析。
原子吸收光谱法具有较好的选择性，不同 元素有不同的吸收波长，可以实现对目标 元素的特异性检测。
《原子吸收光谱》PPT课件
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
●由辐射原子无规则的热运动引起。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。又称热变宽。
●一般可达10-3nm。 ●是谱线变宽的主要因素。
多普勒变宽的半宽度：
谱线宽度
●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
自然变宽的半宽度ΔνN=1/(2πτi) ●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(τi)有关，平均寿命
使用空极阴极灯可以得到强度大、 线很窄的待测元素的特征共振线。
二、原子化器
◆原子化器的功能是提供能量，使试样干燥、蒸 发和原子化。入射光束在这里被基态原子吸收， 因此也可把它视为“吸收池”。
◆常用的原子化器有火焰原子化器和非火焰原子 化器。
对原子化器的基本要求：
☆必须具有足够高的原子化效率 ☆必须具有良好的稳定性和重现形 ☆操作简单及低的干扰水平等
●辐射强度大，背景小，利于信背比改善； ●辐射光强稳定，利于提高测量精度； ●结构牢靠，使用寿命长等。
空心阴极灯、高频无极放电灯、蒸气放电 灯均符合上述要求，适用于AAS。
空心阴极灯
① 构造
阴极:空心圆柱形，由待测元素的高纯金属和合 金直接制成，贵重金属以其箔衬在阴极内壁钨 棒作成圆筒形筒内熔入被测元素。 阳极: 钨棒装有钛, 锆, 钽金属作成的阳极钨 棒，上面装有钛丝或钽片作为吸气剂。 灯的光窗材料：根据所发射的共振线波长而定， 在可见波段用硬质玻璃，在紫外波段用石英玻 璃。
10-5nm数量级。
2. 多普勒变宽
●由辐射原子无规则的热运动引起。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。又称热变宽。
●一般可达10-3nm。 ●是谱线变宽的主要因素。
多普勒变宽的半宽度：
谱线宽度
●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
自然变宽的半宽度ΔνN=1/(2πτi) ●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(τi)有关，平均寿命
使用空极阴极灯可以得到强度大、 线很窄的待测元素的特征共振线。
二、原子化器
◆原子化器的功能是提供能量，使试样干燥、蒸 发和原子化。入射光束在这里被基态原子吸收， 因此也可把它视为“吸收池”。
◆常用的原子化器有火焰原子化器和非火焰原子 化器。
对原子化器的基本要求：
☆必须具有足够高的原子化效率 ☆必须具有良好的稳定性和重现形 ☆操作简单及低的干扰水平等
●辐射强度大，背景小，利于信背比改善； ●辐射光强稳定，利于提高测量精度； ●结构牢靠，使用寿命长等。
空心阴极灯、高频无极放电灯、蒸气放电 灯均符合上述要求，适用于AAS。
空心阴极灯
① 构造
阴极:空心圆柱形，由待测元素的高纯金属和合 金直接制成，贵重金属以其箔衬在阴极内壁钨 棒作成圆筒形筒内熔入被测元素。 阳极: 钨棒装有钛, 锆, 钽金属作成的阳极钨 棒，上面装有钛丝或钽片作为吸气剂。 灯的光窗材料：根据所发射的共振线波长而定， 在可见波段用硬质玻璃，在紫外波段用石英玻 璃。
原子吸收培训资料
注意事项和故障排除方法
注意事项
• 避免样品污染和交叉污染。 • 正确使用和维护仪器。 • 选择合适的校准曲线范围。
故障排除
• 检查光源和探测器的状态。 • 校准仪器并重新测试。 • 检查样品制备和测试条件是否正确。
总结和补充资料
原子吸收是一种强大的分析技术，广泛应用于科学研究、环境保护、食品安 全等领域。通过掌握原子吸收的基本原理和操作技巧，可以提高分析的准确 性和效率。
原子吸收培训资料
原子吸收是一种分析技术，用于确定样品中的金属元素含量。它基于原子光 谱学的工作原理，通过测量样品中金属元素的吸收光谱来进行分析。
什么是原子吸收
原子吸收是一种分析技术，用于测量样品中金属元素的含量。它基于原子光谱学的原理，通过将样品原子激发 到高能级，然后测量其吸收光谱来确定金属元素的浓度。
4 矿产资源
用于矿石和矿物样品中金属元素的分析和勘 探。
样品制备和测试技巧
1
样品预处理
包括样品溶解、稀释等处理过程，以确保样品中金属元素的均匀分布。
2
校来确定测量结果的准确性和可靠性。
3
测试条件设置
优化原子吸收光谱仪的工作条件，包括波长选择、吸收校正等，以提高分析的准 确性和灵敏度。
工作原理
原子吸收光谱仪通过以下几个步骤进行工作：1）样品蒸发和原子化；2）原 子吸收；3）信号检测和分析；4）浓度计算和结果输出。
原子吸收光谱仪的组成及工作流程
光源和单色器
提供光源和单色器，产生特定波长的光，以激 发和测量样品中金属元素原子的吸收光谱。
探测器
用于检测样品中金属元素原子的吸收光信号， 并将其转换为电信号。
样品进样系统
用于将样品引入原子吸收光谱仪，并进行蒸发 和原子化处理。
原子吸收课件
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
现在学习的是第11页，共45页
第二节 基本原理
令E0=0，上式可整理为： Nq/N0=(gq/g0)×e-Eq/KT= (gq/g0)×e-hf/KT (2)
折光器 折光器
光源 透镜
原子化器
透镜
光电
倍增管
反射镜 光栅
狭出 缝射
反射镜 入射狭缝
图6 单光束（双光束）原子吸收分光光度计光路示意图
现在学习的是第23页，共45页
第三节 原子吸收分光光度计
工作原理： 单光束分光光度计：从光源发射的待测元素的共振线通过原子化
器中的基态原子，部分作用光被待测原子的原子蒸气吸收，分析光
1）吸光物质的状态不同 原子吸收法：蒸汽相中的基态原子 紫外可见光光度法：溶液中的分子（或原子团）
2）吸收光谱的不同 原子吸收法：锐线光、线状吸收，半宽约0.01 Å
紫外可见光光度法：单色光、带状吸收
现在学习的是第3页，共45页
第一节 概述
2. 原子吸收法与原子发射法的区别 1）定量分析的基础（依据）不同 原子吸收法：基态原子对特征锐线光的吸收程度 原子发射法：激发态原子发射的特征频率辐射的强度
关于原子吸收
现在学习的是第1页，共45页
第一节 概述
一、定义及其分类 原子吸收光谱法（atomic absorption spectrometry AAS）： 又称为原子吸收光谱分析，简称原子吸收法。是基于自由原子
吸收光辐射的一种元素定量分析方法。即被测元素的基态原子对由 光源发出的该原子的特征性窄频辐射产生共振吸收，其吸光度在一 定浓度范围内与蒸汽相中被测元素的基态原子浓度成正比。
原子吸收理论知识点总结
原子吸收理论知识点总结一、引言原子吸收理论是现代化学和物理学的重要基础理论之一。
它描述了光的相互作用下，原子如何吸收特定波长的光，并转化为电子能级的跃迁。
本文将以简洁明了的方式，给出原子吸收理论的核心知识点的总结。
二、原子的能级结构在原子吸收理论中，首先需要了解原子的能级结构。
原子的能级结构是指由电子在原子内的能量状态所构成的一个层次结构。
在能级结构中，电子可占据不同的能级，每个能级又可进一步分为多个能量子能级。
三、原子的吸收过程当光与原子碰撞时，如果光的能量与原子能级之间的差距相等，那么光将被原子吸收。
这个过程可以通过原子的吸收光谱来观测到。
原子的吸收过程可分为以下几个步骤：1.光的入射：光通过原子的外层电子云，与原子的内层电子发生相互作用。
2.电子的激发：如果光的能量与某个电子能级之间的差距相等，那么这个电子将被激发到高能态。
3.跃迁的发生：被激发的电子在短暂的时间内会停留在高能态，然后跃迁到低能态。
4.光的吸收：电子从高能态跃迁到低能态时，会释放出能量，并吸收光的能量。
四、吸收光谱原子吸收过程中释放出的能量可以通过光谱仪进行检测和分析。
原子的吸收光谱是由一系列黑色的吸收线组成的，每条线对应于原子在吸收特定波长的光时发生的电子跃迁。
通过观测这些吸收线的位置和强度，可以确定原子的能级结构和稳定态。
五、原子吸收的应用原子吸收理论在许多领域都有重要的应用。
以下是一些典型的应用：1.光谱分析：原子吸收光谱广泛应用于化学分析和环境监测中，可以用来检测和测量样品中的化学元素的含量。
2.能级结构研究：通过研究原子吸收光谱，可以了解和研究不同元素的能级结构，为理解原子和分子的基本行为提供重要参考。
3.化学反应动力学：原子吸收光谱可以用来研究化学反应中的物质转化和反应速率。
通过监测反应物和产物中特定元素的吸收光谱，可以探究反应的动力学过程。
六、总结原子吸收理论是研究原子光谱学和光谱分析的重要基础。
我们通过了解原子的能级结构、吸收过程、吸收光谱和应用等方面的知识，可以更好地理解原子吸收的基本原理和应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 样品转化为原子蒸气后，绝大部分处于基态， 光源发射的共振发射线通过原子蒸气，其入射 光与强电度磁为辐I射0通，过产原生子共蒸振气吸的收厚，度透（射即光火的焰强的度宽I 度）L的关系(同有色溶液吸收电磁辐射的情况
完全类似)服从吸I收定律:I0eKL
• 吸收线并不是只有单一波长的非常细的 谱线，而是具有一定的宽度，通常称为 吸收线的轮廓(或形状)。
（二） 非火焰原子化器
1. 石墨炉原子化器的结构
组成部分： 加热电源；保护气控制系统；石墨管
(1) 加热电源
0I0d
I0
eK
Ld
0
lgeK00L0I0Id0d
0.43K0L
2 ln2e2 K0D mcN0f
吸收线
发射线
ν0
峰值吸收的测量条件 P44
1）发射线的半宽度应明显地小于 吸收线的半宽度。
2）通过原子蒸气的发射线的中心 频率与吸收线的中心频率一致。
P42
A0.432 ln2 e2 D m
cN0fL
1. 自然宽度
没有外界影响，谱线具有的宽度称为 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10-4 Å 。
2. 多普勒(Doppler)变宽(∆νD)
由原子无规则的热运动引起, 又称为热变宽。
D7.16107般为10-2Å。
化学计量的火焰。
3）火焰的光谱特性
不同火焰对As193.7nm的吸收
火焰
吸光度
空气-乙炔(氧化性)
0.72
空气-乙炔(中性)
0.64
空气-乙炔(还原性)
0.56
空气-氢气
0.36
氩气-氢气
0.09
火焰原子化器的特点
优点：操作简单，火焰稳定，测量精 密度高，应用范围广。
缺点：试样利用率低，检出限受到限 制；只可以液体进样。
第三章-原子吸收..
（一）分析仪器
双光束型: 光源光被切光器分成两束光：一束测量 光，一束参比光交替地进入单色器后进 行检测。两束光来自同一光源，通过参 比光束克服光源不稳定造成的漂移的影 响。
• 1．光源--- 发射被测元素的共振辐射。要求 锐线光源，辐射强度大，稳定性高，背景小等。 最广泛用的是空心阴极灯。
二 原子化器
原子化器的作用：提供能量使试样干 燥、蒸发和原子化。
实现原子化的方法： 火焰原子化 非火焰原子化 低温原子化
（一）火焰原子化器
组成部分： ➢喷雾器 ➢混合室 ➢燃烧器
离子
溶液
雾滴 雾粒 分子蒸气 基态原子 (气溶胶)
激发态 分子
1. 喷雾器与雾化
气溶胶直径范围： 5-25 µm
2. 放电机理 A reAr
Ar撞击金属 阴 M极 Ar Me(或 载 气 原 子 、 ) 离 M子 e
MMh
灯发射的 谱线波长取决于
阴极材料
3. 空心阴极灯工作条件 惰性气体：低压，种类(氩和氖)。 灯电流
4. 灯电源 供电方式：脉冲供电，采用光源调制技 术消除原子化器直流发射信号的干扰。
3. 压力变宽(碰撞变宽)(∆νL)
由粒子（原子、分子、离子和电子）间的相互 碰撞导致的谱线变宽。
1) 同种原子碰撞––赫尔兹马克（Holtzmank） 变宽。
2) 待测原子与其它种粒子碰撞--罗伦兹 （Lorentz）变宽。随原子区内气体压力增大 和温度升高而增大，可达10-2 Å。
4. 自吸变宽
气动雾化器的雾化效率： 5％-15％
2. 混合室
混合室的作用：
燃烧头
除去大雾滴；
使气溶胶与燃气、 助燃气充分混合均 匀后进入燃烧器以
补助助燃 气
燃气
扰流器调节 杆
紧固螺 丝
扰流器
减小对火焰的扰动，
毛细管喷雾器 废水 喷雾助
降低噪声。
燃
气
3.燃烧器与火焰
燃烧器的作用： 产生火焰，使进 入火焰的气溶胶 蒸发和原子化。
火焰温度的空间分布
对于确定类型的火焰 而言，其温度在空间 （cm） 上的分布是不均匀的， 因而自由原子在火焰 高
度
中的空间分布也是不 均匀的。
燃烧口
2）氧化还原特性
化学计量性火焰（中性火焰）：燃气与
助燃气的比例与化学反应计量关系相近。
富燃火焰（还原性火焰）：燃气大于化
学计量的火焰。
贫燃火焰（氧化性火焰）：助燃气大于
由自吸现象引起的谱 线变宽。光源空心阴 极灯发射的共振线被 灯内同种基态原子吸 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。
三 原子吸收测量的基本关系式
Kd me2cN0f
吸收系数-频率关系曲线
光吸收定律
I I0eKL
I0 0I0d
I0 Id0 I0 e K L d
AlgI0 lg I
N0 N NC
A0.432lDn2m e2 cfLC
原子吸收定量分析基本关系式
AKc
§3-2 原子吸收光谱法的仪器装置
光源调制
一 光源
光源的作用：提供待测元素的特征光谱。
光源应满足如下要求：
能发射待测元素的特征光谱(共振线)； 能发射锐线； 辐射光强度大； 稳定性好。
空心阴极灯
1. 空心阴极灯的构造
原子化过程
MX 液体试样
干燥
MX固体微粒
熔融、蒸发
MX气态分子
离解
M 基态原子
离子 激发态 分子
1) 火焰温度
几种火焰的温度
燃气 乙炔 乙炔 乙炔 氢气 氢气
助燃气 空气 氧气 氧化亚氮 空气 氧气
最高火焰温度/K 2600 3160 2990 2318 2933
氢气 丙烷
氧化亚氮 空气
2880 2198
• 2．原子化器----提供能量使样品干燥、蒸发 并原子化。火焰原子化用预混合型原子化器； 非火焰原子化用石墨炉原子化器。
• 3．单色器--- 由狭缝、反射镜和色散元件(光 栅)组成。将被测元素的共振吸收线与邻近谱 线分开。
• 4．检测器---(光电倍增管)将光信号转化成电 信号。
（二）基本原理
• 电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱 线----共振吸收线(也简称共振线)。此激发态 的跃迁又最容易发生。因此是最灵敏的谱线。
§3-1 原子吸收光谱法理论
一 原子吸收光谱的产生
原子吸收光谱的产生条件：
① 辐射能：hEuE0
② 存在有效的吸光质点， 即基态原子。
二 原子光谱线的轮廓
K0：峰值吸收系数
(半宽度)
峰值吸收系数一半处， 吸收线轮廓上两点之间
的频率差(或波长差)
吸收系数-频率关系曲线
0 (中心频率):峰值吸收系数对应的频率
完全类似)服从吸I收定律:I0eKL
• 吸收线并不是只有单一波长的非常细的 谱线，而是具有一定的宽度，通常称为 吸收线的轮廓(或形状)。
（二） 非火焰原子化器
1. 石墨炉原子化器的结构
组成部分： 加热电源；保护气控制系统；石墨管
(1) 加热电源
0I0d
I0
eK
Ld
0
lgeK00L0I0Id0d
0.43K0L
2 ln2e2 K0D mcN0f
吸收线
发射线
ν0
峰值吸收的测量条件 P44
1）发射线的半宽度应明显地小于 吸收线的半宽度。
2）通过原子蒸气的发射线的中心 频率与吸收线的中心频率一致。
P42
A0.432 ln2 e2 D m
cN0fL
1. 自然宽度
没有外界影响，谱线具有的宽度称为 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10-4 Å 。
2. 多普勒(Doppler)变宽(∆νD)
由原子无规则的热运动引起, 又称为热变宽。
D7.16107般为10-2Å。
化学计量的火焰。
3）火焰的光谱特性
不同火焰对As193.7nm的吸收
火焰
吸光度
空气-乙炔(氧化性)
0.72
空气-乙炔(中性)
0.64
空气-乙炔(还原性)
0.56
空气-氢气
0.36
氩气-氢气
0.09
火焰原子化器的特点
优点：操作简单，火焰稳定，测量精 密度高，应用范围广。
缺点：试样利用率低，检出限受到限 制；只可以液体进样。
第三章-原子吸收..
（一）分析仪器
双光束型: 光源光被切光器分成两束光：一束测量 光，一束参比光交替地进入单色器后进 行检测。两束光来自同一光源，通过参 比光束克服光源不稳定造成的漂移的影 响。
• 1．光源--- 发射被测元素的共振辐射。要求 锐线光源，辐射强度大，稳定性高，背景小等。 最广泛用的是空心阴极灯。
二 原子化器
原子化器的作用：提供能量使试样干 燥、蒸发和原子化。
实现原子化的方法： 火焰原子化 非火焰原子化 低温原子化
（一）火焰原子化器
组成部分： ➢喷雾器 ➢混合室 ➢燃烧器
离子
溶液
雾滴 雾粒 分子蒸气 基态原子 (气溶胶)
激发态 分子
1. 喷雾器与雾化
气溶胶直径范围： 5-25 µm
2. 放电机理 A reAr
Ar撞击金属 阴 M极 Ar Me(或 载 气 原 子 、 ) 离 M子 e
MMh
灯发射的 谱线波长取决于
阴极材料
3. 空心阴极灯工作条件 惰性气体：低压，种类(氩和氖)。 灯电流
4. 灯电源 供电方式：脉冲供电，采用光源调制技 术消除原子化器直流发射信号的干扰。
3. 压力变宽(碰撞变宽)(∆νL)
由粒子（原子、分子、离子和电子）间的相互 碰撞导致的谱线变宽。
1) 同种原子碰撞––赫尔兹马克（Holtzmank） 变宽。
2) 待测原子与其它种粒子碰撞--罗伦兹 （Lorentz）变宽。随原子区内气体压力增大 和温度升高而增大，可达10-2 Å。
4. 自吸变宽
气动雾化器的雾化效率： 5％-15％
2. 混合室
混合室的作用：
燃烧头
除去大雾滴；
使气溶胶与燃气、 助燃气充分混合均 匀后进入燃烧器以
补助助燃 气
燃气
扰流器调节 杆
紧固螺 丝
扰流器
减小对火焰的扰动，
毛细管喷雾器 废水 喷雾助
降低噪声。
燃
气
3.燃烧器与火焰
燃烧器的作用： 产生火焰，使进 入火焰的气溶胶 蒸发和原子化。
火焰温度的空间分布
对于确定类型的火焰 而言，其温度在空间 （cm） 上的分布是不均匀的， 因而自由原子在火焰 高
度
中的空间分布也是不 均匀的。
燃烧口
2）氧化还原特性
化学计量性火焰（中性火焰）：燃气与
助燃气的比例与化学反应计量关系相近。
富燃火焰（还原性火焰）：燃气大于化
学计量的火焰。
贫燃火焰（氧化性火焰）：助燃气大于
由自吸现象引起的谱 线变宽。光源空心阴 极灯发射的共振线被 灯内同种基态原子吸 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。
三 原子吸收测量的基本关系式
Kd me2cN0f
吸收系数-频率关系曲线
光吸收定律
I I0eKL
I0 0I0d
I0 Id0 I0 e K L d
AlgI0 lg I
N0 N NC
A0.432lDn2m e2 cfLC
原子吸收定量分析基本关系式
AKc
§3-2 原子吸收光谱法的仪器装置
光源调制
一 光源
光源的作用：提供待测元素的特征光谱。
光源应满足如下要求：
能发射待测元素的特征光谱(共振线)； 能发射锐线； 辐射光强度大； 稳定性好。
空心阴极灯
1. 空心阴极灯的构造
原子化过程
MX 液体试样
干燥
MX固体微粒
熔融、蒸发
MX气态分子
离解
M 基态原子
离子 激发态 分子
1) 火焰温度
几种火焰的温度
燃气 乙炔 乙炔 乙炔 氢气 氢气
助燃气 空气 氧气 氧化亚氮 空气 氧气
最高火焰温度/K 2600 3160 2990 2318 2933
氢气 丙烷
氧化亚氮 空气
2880 2198
• 2．原子化器----提供能量使样品干燥、蒸发 并原子化。火焰原子化用预混合型原子化器； 非火焰原子化用石墨炉原子化器。
• 3．单色器--- 由狭缝、反射镜和色散元件(光 栅)组成。将被测元素的共振吸收线与邻近谱 线分开。
• 4．检测器---(光电倍增管)将光信号转化成电 信号。
（二）基本原理
• 电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱 线----共振吸收线(也简称共振线)。此激发态 的跃迁又最容易发生。因此是最灵敏的谱线。
§3-1 原子吸收光谱法理论
一 原子吸收光谱的产生
原子吸收光谱的产生条件：
① 辐射能：hEuE0
② 存在有效的吸光质点， 即基态原子。
二 原子光谱线的轮廓
K0：峰值吸收系数
(半宽度)
峰值吸收系数一半处， 吸收线轮廓上两点之间
的频率差(或波长差)
吸收系数-频率关系曲线
0 (中心频率):峰值吸收系数对应的频率