原子光谱分析技术及其应用
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• 试样中某元素含量高，基态原子多，激发 跃迁几率大，谱线会减弱，故谱线的强弱 确定元素含量，是定量光谱分析的基础 。
（2）原子的激发
试样在常温下多为固态或液态，进行光谱分 析需转为气态； 试样经高温、溶解、汽化、解离成基态原子 （价电子在稳定轨道上运转的原子）； 使原子激发的方式有：热激发、光致激发、 电场激发。光谱分析属热激发。
*通用的光谱仪不能测定惰性元素族、卤族、 和轻的非金属
（3）各族元素的光谱特征
过渡性元素（铁族、铂族、稀土族）
原子中可供激发的电子多，并存在电子未充满的 内层，元素光谱的能级特多能级间能量差小， 这些元素光谱多而密集
稀土元素谱线复杂，相距很近，需使用高分辨 率光谱仪
原子吸收光谱分析一般原理
Biblioteka Baidu
•
法 *碱金属谱线简单，具双层结构（以波长相
差不大的双线形式出现）
（3）各族元素的光谱特征
碱土金属 *有两个可被激发的价电子，激发电位及电离
电位较碱金属增高 *碱土金属电离后，只剩一个价电子，与碱金
属电子结构相同，两者光谱特征亦相同 *谱线简单、易激发、有双重结构
（3）各族元素的光谱特征
第ⅢA族元素（B、Al、Ga、In、Tl） 有三个价电子可供激发，其中两个组成闭
合亚层，另一个孤立，使该组元素特征接 近碱金属族
（3）各族元素的光谱特征
第ⅣA族元素（C、Si、Ge、Sn、Pb） 比较容易激发，但核电荷的增加对电子控
制较强，激发电位有所增高，共振线位于 紫外区
（3）各族元素的光谱特征
*随层壳闭合程度增加，激发电位越来越高 短，周期表上ⅥA、ⅦA、Ⅷ族元素一般 在空气中的电弧难以激发，激发出来波 长也在紫外区
第一激发态
E
热能
基态
E = h = h C
• 1955年A Walsh，C．T．J．Alkemade 和 J．M．W．Milatz 等各自独立地发表了火焰原子吸收光谱 开创性的论文，奠定了原子吸收光谱分析的理论基础．使 它从此成为重要的现代仪器分析方法之—。
火焰
空心阴极灯
棱镜 光电管
• 1961年创立了石墨炉电热原子吸收光谱分析法，将原子吸 收光谱分析这推进到了一个新阶段。1958年第—台原子吸 收分光光度计商品仪器问世。1974年日本日立公司推出了 第一台塞曼效应汞分析仪商品仪器，l 976年开发了塞曼效 应石墨炉原于吸收分光光度计。
（2）原子的激发
• 激发
高温价电子稳定轨道（E0） 进入能量较高轨道
（E1），称激发态原子
激发态原子不稳定，在10-8s内自发返回能级低
的轨道（激态），称作跃迁，多余的能量以
光辐射形成释放。
（3）各族元素的光谱特征
* 碱金属 *易电离，一次电离后剩一个闭合层壳，成
为惰性气体稳定结构，激发它需要较高能量 * 激发电位低可用较低光源激发—火焰光度
原子吸收是一个受激吸收跃迁的过程。
当有辐射通过自由原子蒸气，且入射辐射
的频率等于原子中外层电子由基态跃迁到
较高能态所需能量的频率时，原子就产生
共振吸收。原子吸收分光光度法就是根据
物质产生的原子蒸气对特定波长光的吸收
作用来进行定量分析的。原子吸收光的波
长通常在紫外和可见区。
原子吸收光谱分析一般原理
• 某元素的基态原子可吸收同种元素发出的特 征光辐射，吸收值与气体中待测元素的浓度 成正比；
概
述
原子吸收光谱的原理
原子吸收光谱分析的仪器
原子吸收光谱的干扰与消除
实验技术
一、概述
1、发展简史 W．H．Wollastony(伍朗斯顿)于l802年在研究太阳光谱时
就发现了太阳光谱中的暗线，以后J F Frauhofer详细地研究 了这些暗线，但当时还不能解释这些暗线产生的真实原因。
太阳光
暗 线
R．Bunsen与G．Kirchoff于1859年在研究碱金属和碱土金 属的火焰光谱时，发现钠蒸气发出的光通过比其温度低的蒸 气时，引起钠光谱线的吸收。
根据钠发射光谱线与福劳霍弗在太阳光谱中观察 到的暗线的位置相同这—事实，解释了太阳光谱中的 暗线产生的原因，它是太阳周围大气中的钠原子对太 阳光谱钠辐射选择性吸收的结果：
（1）原子能级和原子光谱产生
* 元素的任意一条谱线都是元素外层电子层电 子的两个能级跃迁产生的，辐射谱线的波 长由两个跃迁能级的能量差决定，能级跃 迁遵守一定法则；
* 元素各有原子结构，不同元素发射谱线的 波长也不同；
（1）原子能级和原子光谱产生
• 某一谱线的出现，可判定某元素是否存在， 是定性光谱分析的基础；
元素的吸收线比其发射线的数目少 的多，通常发射光谱中谱线重叠， 因此无须分离共存干扰元素;
（4）线性工作范围大 与发射光谱射谱法相比，光电检测 线性工作范围宽，可达4-5个数量级 ;
（5）测定元素种类较多
目前原子吸收光谱可测定约70种元 素，不过有许多元素的检测下限距 区域化探要求相差甚远，能满足区 域化探分析要求的10-20种。
• 现在原子吸收光谱分析仪已经成为最常规最经 典的成分分析仪器之一。
3、原子吸收光谱分析特点
（1）精密度高 将样品转为试液，与基体元素分离，减 少了对分析的干扰
（2）检出限低 石墨炉原子吸收光谱的检出线为10-
11 -10-14g，适于环境样品中痕量元素 及超纯物质中杂质成分的测定
（3）选择性好
（6）分析速度快
3.原子吸收光谱分析特点
（7）原子吸收光谱缺点 每次只测定一种元素，不同元素需 换不同的元素灯。
概
述
原子吸收光谱的原理
原子吸收光谱分析的仪器
原子吸收光谱的干扰与消除
实验技术
一、原子吸收光谱分析原理
1.原子光谱
（1）原子能级和原子光谱产生 原子由正电核和核外按一定轨道旋转 的电子组成，最外层电子称价电子; 原子的价电子数目决定元素的化学性 质和光谱学；
• 1982年S．B．Smith和Jr．G．M．Hietje提出了用谱线 自吸效应扣背景的原理，美国实验室仪器公司开发了这种 原理的原子吸收分光光度计商品仪器投放市场。1990年美 国Perkin—Elmer公司推出了世界上第一台纵向交流磁场 塞曼原子吸收分析商品仪器。
• 2、发展概况
• 二十世纪60一70年代，原子吸收光谱分析进 入大发展时期。据估计，1964年全世界有原子 吸收分光光度计400台，到l 972年，达到了 20000台以上。
（2）原子的激发
试样在常温下多为固态或液态，进行光谱分 析需转为气态； 试样经高温、溶解、汽化、解离成基态原子 （价电子在稳定轨道上运转的原子）； 使原子激发的方式有：热激发、光致激发、 电场激发。光谱分析属热激发。
*通用的光谱仪不能测定惰性元素族、卤族、 和轻的非金属
（3）各族元素的光谱特征
过渡性元素（铁族、铂族、稀土族）
原子中可供激发的电子多，并存在电子未充满的 内层，元素光谱的能级特多能级间能量差小， 这些元素光谱多而密集
稀土元素谱线复杂，相距很近，需使用高分辨 率光谱仪
原子吸收光谱分析一般原理
Biblioteka Baidu
•
法 *碱金属谱线简单，具双层结构（以波长相
差不大的双线形式出现）
（3）各族元素的光谱特征
碱土金属 *有两个可被激发的价电子，激发电位及电离
电位较碱金属增高 *碱土金属电离后，只剩一个价电子，与碱金
属电子结构相同，两者光谱特征亦相同 *谱线简单、易激发、有双重结构
（3）各族元素的光谱特征
第ⅢA族元素（B、Al、Ga、In、Tl） 有三个价电子可供激发，其中两个组成闭
合亚层，另一个孤立，使该组元素特征接 近碱金属族
（3）各族元素的光谱特征
第ⅣA族元素（C、Si、Ge、Sn、Pb） 比较容易激发，但核电荷的增加对电子控
制较强，激发电位有所增高，共振线位于 紫外区
（3）各族元素的光谱特征
*随层壳闭合程度增加，激发电位越来越高 短，周期表上ⅥA、ⅦA、Ⅷ族元素一般 在空气中的电弧难以激发，激发出来波 长也在紫外区
第一激发态
E
热能
基态
E = h = h C
• 1955年A Walsh，C．T．J．Alkemade 和 J．M．W．Milatz 等各自独立地发表了火焰原子吸收光谱 开创性的论文，奠定了原子吸收光谱分析的理论基础．使 它从此成为重要的现代仪器分析方法之—。
火焰
空心阴极灯
棱镜 光电管
• 1961年创立了石墨炉电热原子吸收光谱分析法，将原子吸 收光谱分析这推进到了一个新阶段。1958年第—台原子吸 收分光光度计商品仪器问世。1974年日本日立公司推出了 第一台塞曼效应汞分析仪商品仪器，l 976年开发了塞曼效 应石墨炉原于吸收分光光度计。
（2）原子的激发
• 激发
高温价电子稳定轨道（E0） 进入能量较高轨道
（E1），称激发态原子
激发态原子不稳定，在10-8s内自发返回能级低
的轨道（激态），称作跃迁，多余的能量以
光辐射形成释放。
（3）各族元素的光谱特征
* 碱金属 *易电离，一次电离后剩一个闭合层壳，成
为惰性气体稳定结构，激发它需要较高能量 * 激发电位低可用较低光源激发—火焰光度
原子吸收是一个受激吸收跃迁的过程。
当有辐射通过自由原子蒸气，且入射辐射
的频率等于原子中外层电子由基态跃迁到
较高能态所需能量的频率时，原子就产生
共振吸收。原子吸收分光光度法就是根据
物质产生的原子蒸气对特定波长光的吸收
作用来进行定量分析的。原子吸收光的波
长通常在紫外和可见区。
原子吸收光谱分析一般原理
• 某元素的基态原子可吸收同种元素发出的特 征光辐射，吸收值与气体中待测元素的浓度 成正比；
概
述
原子吸收光谱的原理
原子吸收光谱分析的仪器
原子吸收光谱的干扰与消除
实验技术
一、概述
1、发展简史 W．H．Wollastony(伍朗斯顿)于l802年在研究太阳光谱时
就发现了太阳光谱中的暗线，以后J F Frauhofer详细地研究 了这些暗线，但当时还不能解释这些暗线产生的真实原因。
太阳光
暗 线
R．Bunsen与G．Kirchoff于1859年在研究碱金属和碱土金 属的火焰光谱时，发现钠蒸气发出的光通过比其温度低的蒸 气时，引起钠光谱线的吸收。
根据钠发射光谱线与福劳霍弗在太阳光谱中观察 到的暗线的位置相同这—事实，解释了太阳光谱中的 暗线产生的原因，它是太阳周围大气中的钠原子对太 阳光谱钠辐射选择性吸收的结果：
（1）原子能级和原子光谱产生
* 元素的任意一条谱线都是元素外层电子层电 子的两个能级跃迁产生的，辐射谱线的波 长由两个跃迁能级的能量差决定，能级跃 迁遵守一定法则；
* 元素各有原子结构，不同元素发射谱线的 波长也不同；
（1）原子能级和原子光谱产生
• 某一谱线的出现，可判定某元素是否存在， 是定性光谱分析的基础；
元素的吸收线比其发射线的数目少 的多，通常发射光谱中谱线重叠， 因此无须分离共存干扰元素;
（4）线性工作范围大 与发射光谱射谱法相比，光电检测 线性工作范围宽，可达4-5个数量级 ;
（5）测定元素种类较多
目前原子吸收光谱可测定约70种元 素，不过有许多元素的检测下限距 区域化探要求相差甚远，能满足区 域化探分析要求的10-20种。
• 现在原子吸收光谱分析仪已经成为最常规最经 典的成分分析仪器之一。
3、原子吸收光谱分析特点
（1）精密度高 将样品转为试液，与基体元素分离，减 少了对分析的干扰
（2）检出限低 石墨炉原子吸收光谱的检出线为10-
11 -10-14g，适于环境样品中痕量元素 及超纯物质中杂质成分的测定
（3）选择性好
（6）分析速度快
3.原子吸收光谱分析特点
（7）原子吸收光谱缺点 每次只测定一种元素，不同元素需 换不同的元素灯。
概
述
原子吸收光谱的原理
原子吸收光谱分析的仪器
原子吸收光谱的干扰与消除
实验技术
一、原子吸收光谱分析原理
1.原子光谱
（1）原子能级和原子光谱产生 原子由正电核和核外按一定轨道旋转 的电子组成，最外层电子称价电子; 原子的价电子数目决定元素的化学性 质和光谱学；
• 1982年S．B．Smith和Jr．G．M．Hietje提出了用谱线 自吸效应扣背景的原理，美国实验室仪器公司开发了这种 原理的原子吸收分光光度计商品仪器投放市场。1990年美 国Perkin—Elmer公司推出了世界上第一台纵向交流磁场 塞曼原子吸收分析商品仪器。
• 2、发展概况
• 二十世纪60一70年代，原子吸收光谱分析进 入大发展时期。据估计，1964年全世界有原子 吸收分光光度计400台，到l 972年，达到了 20000台以上。