原子吸收光谱法-分析原理和方法
原子吸收光谱实验
空心阴极灯
（1）结构如图所示：
（2）作用原理 施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳
极，与充入的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电荷 ，其在电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击;使阴极表面 的金属原子溅射出来，溅射出来的金属原子再与电子 、惰性气体原子及离子发生撞碰而被激发，于是阴极 内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱。
光源→ 单色器 →吸收池→检 测器
消石标四量电墨准采、离 炉 溶 用干剂原液低扰是子，温原 光效在化用火应子谱火器试焰及焰剂；吸其中空消收能白除够溶方收范提液法供做光围大参谱量比电，的子，1m又9不0~会9在0所0用n 波锐原单长发线子色生光化器吸收源器的易原线电离子状的吸光元素收谱。
锐线光源
（空心阴极 灯）
锐线光源→原 子化器→单色 器→检测器
检测器
二、原子吸收分光光度计结构
原子吸收分光光度计主要组成： （1） 锐线光源 （2） 原子化器 （3） 分光系统 （4） 检测系统
2.1 光源
光源的作用：
发射被测元素的特征共振辐射。 光源应满足以下要求： （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）辐射的强度大 （3）辐射光稳定，使用寿命长。 目前广泛应用的光源是空心阴极灯
1.2 原子吸收光谱与紫外吸收光谱比较
（3）发射线与吸收线的相对宽度
（试6 b样） 原在火子转焰吸移温收、度光蒸越谱发高法过，的程产特中生点物的和理热应因激用素发相变态化似原引子之起越的处多干，扰对效应，主要影响试样喷入火焰的速度、雾化不效率同、之雾滴处大小等。
它表示能被仪器检出的元素的最低浓度或最低质量。
原子吸收光谱实验
实验1 原子吸收光谱实验
一 、 原子吸收光谱法基本原理 二 、 原子吸收分光光度计结构 三 、 实验技术和分析方法 四 、 干扰效应及其消除方法 五 、 仪器操作方法
原子吸收光谱分析
原子吸收光谱分析一、光谱基本原理原子吸收光谱是利用原子在特定波长的光照射下，原子从基态跃迁到激发态，吸收光能的原理。
根据波长的选择，原子吸收光谱可分为光电、可见、紫外和X射线等光谱。
其中，紫外-可见光谱（UV-Vis）是应用最广泛的分析方法。
原子吸收光谱依靠光源、样品和检测器共同完成分析。
在光源方面，通常使用中空阴极灯、氢、氩等气体放电灯作为发射源；在样品中，需要有吸收光线的元素，如金属、无机盐或有机物中的元素；检测器则根据不同光谱区域的吸收信号进行测量。
二、仪器构成原子吸收光谱分析仪器主要包括光源、光学系统、样品室和信号接收装置。
光源通常采用中空阴极灯，通过通电使高纯度金属蒸发产生原子，金属原子处于激发态时吸收特定波长的光，从而完成光谱分析。
光学系统包括一个反射镜和一个衍射光栅，用于选择特定波长的光进入样品池。
样品室通过控制进样量和流速将待测样品引入到光路中，使其与待测元素发生反应。
信号接收装置一般采用光电倍增管或CCD相机，将吸收的光信号转化为电信号，并通过放大和分析处理，最终得到光谱图谱。
三、应用原子吸收光谱分析在许多领域都有广泛应用。
在环境领域，可以用于测定水、土壤和空气中的重金属、汞、铅等元素的含量，以评估环境的污染程度。
在食品安全和农业领域，可以用来检测食品中的农药残留、微量元素含量等。
在药物和化学品的质量控制中，原子吸收光谱也被广泛应用，用于检测药品中的微量金属离子、无机盐等。
此外，原子吸收光谱还用于地质勘探、金属材料分析、放射性元素检测等领域。
四、未来发展随着科学技术的不断发展，原子吸收光谱分析也在不断完善。
一方面，研发更先进的光源和光学系统，提高光源的稳定性和精确性，加强光学系统的分辨率和选择性。
另一方面，开发更灵敏的检测器，提高信号接收装置的灵敏度和快速性。
此外，利用微纳米技术，制备新型材料，提高原子吸收光谱的灵敏度和选择性。
同时，结合化学计量学、机器学习等技术手段，用于光谱数据处理和解析，进一步提高分析的准确性和效率。
仪器分析 复习 重修 自学 预习5 原子吸收光谱分析法
原子吸收光谱分析法
原子吸收基本原理
第一节
一、共振线 二、基态原子数与原子化温度 三、定量基础
历史
原子吸收光谱法是一种基于待测基态原子对特征谱线的 吸收而建立的一种分析方法。这一方法的发展经历了3个发 展阶段：
原子吸收现象的发现
1802年Wollaston发现太阳光谱的暗线； 1859年Kirchhoff和 Bunson解释了暗线产生的原因；
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。火焰原子化的方法就是使试样变成 原子蒸汽。 火焰温度的选择： （a）保证待测元素充分离解为基态原子的前提下，尽量 采用低温火焰；因为火焰温度越高，产生的热激发态原子 越多，则基态原子数量减少；但太低温就会使盐类无法解
离，降低灵敏度。
I
Ve
I 0V e KV L dv；当发射线宽《吸收线宽时，可以认为
0 Ve
KV 是常数，相当峰值吸收系数K 0：I e K 0 L 于是A lg 1 e
K0L
I
0
0V
dv
0.4343 K 0 L
K0=?
吸收线轮廓仅取决于多普勒变宽时 1 KV dv 2 ln 2 K 0v，结合积分吸收式 KV dv的值 2 ln 2 e 2 解得：K 0 fN 0 v mc
太阳光
暗 线
第一激发态
E
热能
基态
E = h = h
C
发现钠蒸汽发出的光线通过温度比较低的钠蒸汽,会引起 钠光的吸收，并且钠发射线和暗线在光谱中位置相同,由此 判断太阳连续光谱中的暗线是太阳外层中的钠原子对太阳光 谱中钠辐射吸收的结果
原子吸收光谱基本原理:
原子吸收光谱法和原子吸收分光光度法
原子吸收光谱法和原子吸收分光光度法原子吸收光谱法和原子吸收分光光度法是分析化学中常用的技术手段，用于测定物质中金属元素的含量。
本文将介绍这两种方法的原理、应用以及比较。
一、原子吸收光谱法原子吸收光谱法是一种基于物质对特定波长的吸收能力进行分析的方法。
它利用原子在吸收特定波长的光线时会发生能量跃迁的特性，通过测量样品对特定波长的光线吸收的强度来确定其中金属元素的含量。
原子吸收光谱法的原理是基于原子的量子力学原理，当金属元素处于基态时，外层电子具有特定的能级跃迁能量，吸收特定波长的光线。
通过测量光线透过样品之前和之后的强度差，可以计算得到金属元素的浓度。
原子吸收光谱法的应用广泛，尤其在环境监测、食品安全、药物分析等领域具有重要意义。
例如，通过原子吸收光谱法可以测定水中重金属元素的含量，用于评估水质的安全性；还可以用于监测土壤中的污染物含量，从而保护农作物的品质。
二、原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法是一种基于原子吸收光谱技术的定量分析方法。
它利用物质对特定波长的光线吸收的强度与其浓度呈线性关系的特点，通过测量样品对特定波长光线吸收的强度来确定其中金属元素的含量。
原子吸收分光光度法与原子吸收光谱法相比，其最大的区别在于前者是定量分析方法。
通过建立标准曲线，测定样品吸光度与浓度的线性关系，可以准确计算得到金属元素的含量。
原子吸收分光光度法具有高灵敏度、准确度高以及分析速度快的优点，广泛应用于食品、化妆品、医药等行业中。
例如，原子吸收分光光度法可以用于检测食品中的微量元素，如铜、锌等，帮助评估食品的质量和安全性。
三、原子吸收光谱法与原子吸收分光光度法的比较原子吸收光谱法和原子吸收分光光度法在金属元素的定量分析方面都有重要的应用，但在一些方面存在差异。
1. 灵敏度：原子吸收光谱法的灵敏度更高，可以检测到更低浓度的金属元素，而原子吸收分光光度法的灵敏度相对较低。
2. 准确度：原子吸收分光光度法的准确度更高，可以通过建立标准曲线进行定量分析，而原子吸收光谱法的准确度相对较低。
原子吸收光谱分析法
Atomic Absorption Spectrometry, AAS
1
一、原子吸收光谱法
§8-1 概述
1.原子吸收分光光度法的特点 检出限低；准确度高； 选择性好，一般情况下共存元素不干扰；价廉。 2.应用
应用范围广，可测定70多个元素
3.基本原理 原子吸收光谱法: 基于待测元素的基态原子在蒸气状态对 原子共振辐射的吸收程度来确定物质含量的分析方法。
__________，对应的频率称为__________，在此频率处
的吸收称为__________。 ^^谱线轮廓 峰值吸收系数 中心频率 峰值吸收
10
三、吸收线宽度的影响因素
吸收线的宽度受多种因素影响，一类是由原子性质所决定，另
一类是外界因素。 1、自然宽度 Δ N
• 定义：无外界影响时，谱线仍有一定的宽度 • 一般约10-5nm。与其他变宽相比可完全忽略。 2、多普勒变宽（热变宽）Δ D • 定义：又称热变宽，是由于原子在空间作无规则热运动导致的 变宽，通常在原子吸收光谱法测量条件下，多普勒变宽是影响
效率低而且使基态原子在吸收区内停留的时间很短。
（ 2 ）消耗试液量大，一般为 0.5-1 mL 。对于数量很少的试样 （如血液、活体组织等）的分析，受到限制。
（3）不能直接分析固体试样。
36
2. 无火焰原子化装置
利用电热、阴极溅射、等离子体或激光等方法使试样中
待测元素形成基态自由原子。 前广泛使用的是电热高温石墨炉原子化法。 （1）结构 由石墨炉电源、炉体和石墨管三部分组成。
的光谱。（惰性气体光谱干扰很小）
类型:
单元素灯、多元素灯，但多元素灯谱线干扰大，价格贵使用受限
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原子吸收光谱法(AAS)
局限性：测不同的元素需不同的元 素灯，不能同时测多元素，难熔元 素、非金属元素测定困难。
原子吸收光谱法基本原理
1.原子的能级与跃迁
基态第一激发态,吸收一定频率的辐射能量。 产生共振吸收线（简称共振线） 吸收光谱 激发态基态,发射出一定频率的辐射。 产生共振吸收线（也简称共振线） 发射光谱
原子吸收光谱法基本原理
A kc
原子吸收分光度计
原子吸收分光度计
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？
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。
2.元素的特征谱线
（1）各种元素的原子结构和外层电子排布不同 基态第一激发态:
跃迁吸收能量不同——具有特征性。
（2）各种元素的基态第一激发态
最易发生，吸收最强，最灵敏线。特征谱线。
（3）利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行定量分析
原子吸收光谱法基本原理
从光源发射出具有待测元素特征 谱线的光，通过试样蒸气时，被蒸气 中待测元素的基态原子所吸收，吸收 的程度与被测元素的含量成正比。故 可根据测得的吸光度，求得试样中被 测元素的含量。
将待测试样在专门的氢化物生成器中产生氢
化物，送入原子化器中检测。
单色器
•作用：将待测元素的吸收线与邻近线分开
•组件：色散元件 ( 棱镜、光栅 ) ，凹凸镜、 狭缝等
检测系统
•作用: 将待测元素光信号转换为电信号， 经放大数据处理显示结果。 •组件: 检测器、放大器、对数变换器、显 示记录装置。
原子吸收光谱法
原子吸收光谱法原子吸收光谱法是一种常见的分析化学技术，用于定量分析样品中金属元素的含量。
这种方法利用了原子在特定波长的光线照射下吸收特定能量的特性。
本文将介绍原子吸收光谱法的原理、应用及其在分析化学领域的重要性。
## 一、原理介绍原子吸收光谱法的原理基于原子在吸收特定波长的光线后，电子从基态跃迁到激发态的过程。
当样品中的金属元素被蒸发成原子并通过火焰或电热等方法激发后，特定波长的光被通过样品，吸收特定能量的光线被原子，其吸收量与原子浓度成正比。
利用测量被吸收的光的强度，可以推断出样品中金属元素的含量。
## 二、仪器构成原子吸收光谱法的仪器通常包括光源、样品室、单色器、检测器等部分。
光源产生特定波长的光线，样品室用于蒸发样品中的金属元素成原子，单色器用于选择特定波长的光线，检测器用于测量被吸收的光线的强度。
这些部件共同作用，构成了原子吸收光谱仪，可用于样品中金属元素含量的定量分析。
## 三、应用领域原子吸收光谱法在环境监测、食品安全、医学诊断等领域有着广泛的应用。
例如，它可以用于检测饮用水中的重金属污染物，监测环境中的有害元素含量，确保环境质量安全。
在食品安全方面，原子吸收光谱法可用于检测食品中的微量元素，如铁、锌等，确保食品质量符合标准。
此外，在医学诊断中，原子吸收光谱法可以用于分析生物样本中微量元素的含量，为疾病诊断提供重要依据。
## 四、优势与局限性原子吸收光谱法具有高灵敏度、高精确度和宽线性范围的优势，能够准确测定样品中微量金属元素的含量。
然而，它也有局限性，例如不能同时测定多种元素，需要事先了解样品中金属元素的成分，且对样品制备要求较高。
## 五、发展趋势随着科学技术的不断发展，原子吸收光谱法也在不断完善和发展。
近年来，原子吸收光谱法与其他分析技术相结合，如原子荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法等，提高了分析的灵敏度和准确性。
此外，随着纳米技术的发展，原子吸收光谱法在纳米材料分析方面也有了广阔的应用前景。
原子吸收光谱法的使用教程
原子吸收光谱法的使用教程导语：原子吸收光谱法（atomic absorption spectroscopy）是一种常用的分析方法，用于确定金属元素的含量。
它通过测量待测溶液或固体中的金属元素产生的特定吸收能力，从而推断出其浓度。
本文将介绍原子吸收光谱法的基本原理、仪器设备、样品处理和实验步骤等，帮助读者了解和运用这一分析技术。
一、基本原理：原子吸收光谱法是基于原子对特定波长光的吸收现象。
当金属元素处于高温火焰等离子体或电感耦合等离子体（ICP）中时，激发态的原子能量会上升。
当特定波长的光通过样品时，如果存在待测元素，它会吸收这些特定波长的光。
通过测量被吸收的光的强度，我们能够推断出待测元素的浓度。
二、仪器设备：进行原子吸收光谱实验所需的仪器设备包括原子吸收光谱仪、火焰或电感耦合等离子体、石英坩埚、样品溶液和标准曲线。
1. 原子吸收光谱仪：选择具备较高分辨率和灵敏度的原子吸收光谱仪。
其主要部件包括光源，波长选择装置，样品池，光电倍增管和信号处理系统。
2. 火焰或电感耦合等离子体：根据需要选择适当的离子源。
火焰常用于常规元素分析，而电感耦合等离子体（ICP）则用于微量元素或痕量元素的测定。
3. 石英坩埚：为了保持火焰或ICP中的样品载体，需要使用耐高温、耐腐蚀的石英坩埚。
4. 样品溶液和标准曲线：准备待测元素溶液和多个浓度不同的标准溶液，用于建立标准曲线以推断待测样品中的元素浓度。
三、样品处理：在进行原子吸收光谱分析之前，需要对待测样品进行适当的处理。
1. 溶解样品：将待测样品溶解在适当的溶剂中，如酸、氧化剂或还原剂。
2. 过滤：用滤纸或滤膜将溶液过滤，去除可能干扰分析的杂质。
3. 稀释：根据样品的预期浓度选择适当的稀释方法，以保证浓度在分析范围内。
四、实验步骤：1. 校准仪器：使用标准样品系列，根据不同浓度下的吸光度值，绘制标准曲线。
2. 样品测量：将经过处理的待测样品与标准样品一同输入原子吸收光谱仪中，选择特定波长的光照射样品，记录被吸收的光的强度。
原子吸收光谱仪的原理、构成、操作及应用领域详解
原子吸收光谱仪的原理、构成、操作及应用领域详解一、原子吸收光谱仪原理原子吸收光谱仪的原理是根据物质基态原子蒸汽对特征辐射吸收的作用来进行金属元素分析。
1、原子吸收光谱的产生任何元素的原子都是由原子核和核外电子组成。
原子核是原子的中心体，核正电，电子荷负电，总的负电荷与原子核的正电荷数相等。
电子沿核外的圆形或椭圆形轨道围绕着原子核运动，同时又有自旋运动。
电子的运动状态由波函数0描述。
求解描述电子运动状态的薛定愕方程，可以得到表征原子内电子运动状态的量子数n、L、m，分别称为主量子数、角量子数和磁量子数。
原子核外的电子按其能量的高低分层分布而形成不同的能级，因此一个原子核可以具有多种能级状态。
能量最低的能级状态称为基态能级(Eo)，其余能级称为激发态能级，而能量最低的激发态则称为第一激发态。
一般情况下，原子处于基态，核外电子在各自能量最低的轨道上运动。
如果将一定外界能量如光能提供给该基态原子，当外界光能量恰好等于该基态原子中基态和某一较高能级之间的能级差△E时，该原子将吸收这一特征波长的光，外层电子由基态跃迁到相应的激发态而产生原子吸收光谱。
2、原子吸收光谱仪基本原理仪器从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光，通过试样蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收，由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定试样中待测元素的含量。
3、原子吸收光谱仪方法原理原子吸收是指呈气态的原子对由同类原子辐射出的特征谱线所具有的吸收现象。
当辐射投射到原子蒸气上时，如果辐射波长相应的能量等于原原子吸收光谱仪子由基态跃迁到激发态所需要的能量时，则会引起原子对辐射的吸收，产生吸收光谱。
基态原子吸收了能量，最外层的电子产生跃迁，从低能态跃迁到激发态。
原子吸收光谱根据郎伯-比尔定律来确定样品中化合物的含量。
已知所需样品元素的吸收光谱和摩尔吸光度，以及每种元素都将优先吸收特定波长的光，因为每种元素需要消耗一定的能量使其从基态变成激发态。
检测过程中，基态原子吸收特征辐射，通过测定基态原子对特征辐射的吸收程度，从而测量待测元素含量。
PPT原子吸收光谱法分析原理和方法PPT课件PPT54页
❖ 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
单元一原子吸收光谱法基本原理与定量分析的方法
总结－方法特点、注意事项
工作曲线法特点：简单快速；适合组成较简单的大批量样品分析。 注意事项：
➢ 标准溶液与试液的基体要相似，以消除基体效应； ➢ 浓度要合适：标准溶液浓度范围应将试液中待测元素的浓度包
括在内。浓度范围大小应以获得合适的吸光度读数为准(0.20.8)； ➢ 在测量过程中要吸喷去离子水或空白溶液来校正零点漂移； ➢ 由于燃气和助燃气流量变化会引起 工作曲线斜率变化，因此
光谱通带＝狭缝（mm）X 线色散率倒数（nm/mm）
检测系统
作用：将光吸收信号转变为电信号并放大读出。 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。
光电倍增管的工作原理
光由出射狭缝照射到光 敏阴极K上
经打拿极逐级放大最后 照射到阳极
将光电流转换为电压输 出 （动画m2-2-12.swf）
原子吸收的发现
1859年，克希荷夫（G.Kirchhoff）与本生（R.Bunson）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温度较低的钠蒸气时， 会引起钠光的吸收，并且根据钠发射线与暗线在光谱中位置相同这一事实， 断定太阳连续光谱中的暗线，正是太阳外围大气圈中的钠原子对太阳光谱 中的钠辐射吸收的结果。
操作参数：光电倍增管负高压。增大负高压信号放大倍数增大，但 稳定性降低。
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
这类仪器简单，操作方便，体积 小，价格低，能满足一般原子吸收 分析的要求。其缺点是不能消除光 源波动造成的影响，基线漂移。
光源的漂移通过参比光束的作用 而得到补偿，能获得一个稳定的输 出信号。但是火焰扰动和背景吸收 影响无法消除。
问题引入
《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
仪器分析第6章 原子吸收光谱
化学计量火焰 由于燃气与助燃气之比与化学计量 反应关系相近，又称为中性火焰，这类火焰，温 度高、稳定、干扰小背景低，适合于许多元素的 测定。
富燃火焰 指燃气大于化学元素计量的火焰。其特 点是燃烧不完全，温度略低于化学火焰，具有还 原性，适合于易形成难解离氧化物的元素测定； 干扰较多，背景高。
（3）原子吸收法的选择性高，干扰较少且易于克服
（4）原子吸收条件下，原子蒸气中基态原子比激发 态原子数目多得多，所以测定的是大部分原子，这 就使得原子吸收法具有较高的灵敏度
原子吸收光谱的特点：
优点： (1) 检出限低，10-10～10-14g； (2) 准确度高，RSD约1%～5%； (3) 选择性高，一般情况下共存元素不干扰； (4) 应用广，可测定70多个元素（各种样品中） 局限性：难熔元素、非金属元素测定困难；不能同 时多元素测定
澳大利亚物理学家瓦尔西发表了著名论文：《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，之后原子吸收光谱法迅速发展。
原子吸收光谱与原子发射光谱的比较：
（1）原子吸收光谱分析利用的是原子吸收现象，而 发射光谱分析则基于原子发射现象
（2）原子吸收线比发射线的数目少的多，这样谱线 的重叠概率小
✓ 单道双光束型：利用参比光束补偿 光源引起的基线漂移。
1. 光源
作用：辐射待测元素的特征光谱（共振线和其它 非吸收谱线），以供测量之用。
要求： A. 能辐射锐线光源 B. 辐射的光强度必须足够、稳定且背景小 C. 灯供电稳定，以确保光强度稳定 空心阴极灯、蒸气放电灯、无极放电灯
空心阴极灯结构
♫ 干燥：试液随升温脱水干燥，由液体转化为固 体。一般情况下，90～120℃，15 ~ 30 s。
物化地分析中的原子吸收光谱分析
物化地分析中的原子吸收光谱分析原子吸收光谱分析是物化地分析领域中常用的一种分析方法。
它利用原子在特定波长的光线照射下吸收光的特性，对样品中的化学元素进行定量检测和分析。
本文将从原子吸收光谱分析的基本原理、仪器设备和应用领域等方面进行论述。
一、原理与机制原子吸收光谱分析的基本原理是利用原子吸收特定波长的光线时的量子能级跃迁现象。
当样品中的化学元素被激发后，在特定波长的光线照射下，原子内部的电子会发生跃迁到高能级的激发态。
然后，激发态的原子会再次退回到基态，释放出特定波长的光信号。
通过测量吸收光强度的变化，可以推断出样品中化学元素的含量。
二、仪器设备原子吸收光谱分析需要使用专门的仪器设备来进行测量和分析。
常用的原子吸收光谱仪主要由光源、样品室、光路系统、检测系统和数据处理系统等部分组成。
光源通常采用中空阴极灯，能够发射特定波长的光线。
样品室用于容纳待测样品并与光源进行光路的连接。
光路系统包括光栅、滤光片等光学元件，用于选择特定波长的光线。
检测系统用于测量光线的强度变化，常见的检测方式有吸收法和发射法。
数据处理系统用于记录和分析测量结果，通常采用计算机进行数据处理。
三、应用领域原子吸收光谱分析在物化地分析中具有广泛的应用领域。
首先，在环境分析方面，原子吸收光谱分析可以用于监测和分析水体、大气和土壤中的污染物。
例如，通过测定水样中重金属的含量，可以评估水质的安全性。
其次，在食品安全领域，原子吸收光谱分析可以用于检测食品中有害金属元素的含量，如铅、镉等。
此外，在生物医药研究和制药工业中，原子吸收光谱分析也广泛应用于药物成分和微量元素的定量分析。
总结起来，物化地分析中的原子吸收光谱分析是一种基于原子能级跃迁的分析方法，通过测量样品中特定波长光线的吸收情况，来确定样品中化学元素的含量。
该方法具有广泛的应用领域，包括环境分析、食品安全和生物医药等领域。
随着科学技术的不断进步，原子吸收光谱分析仪器设备和分析方法也在不断更新，为物化地分析提供了更为准确和高效的工具。
原子吸收光谱分析法知识详解
原子吸收光谱分析法知识详解原子吸收光谱分析法是实验室元素分析最常用的方法之一。
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。
一、原子吸收光谱的理论基础1、原子吸收光谱的产生在原子中，电子按一定的轨道环绕原子核旋转，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。
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。
激发态原于很不稳定，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：ΔE=Eq-E0=hv=hc/λ式中：H：普朗克常数，其数值为：6.626*10-23J·S；C：光速（3*105km／s）；V、入：分别为发射光的频率和波长；E0、E q：分别代表基态和激发态原子的能量，它们与原子的结构有关。
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已与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。
原子吸收光谱是源于发射光谱的逆过程。
基态原子只能吸收频率为：υ=（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。
这种振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(有些元素有好几条线，有的只有一条，次灵敏线能量太低不能使用）。
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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。
4. 场致变宽(Field broadening)：
包括Stark变宽（电场）和Zeeman 变宽（磁场） 在场致（外加场、带电粒子形成）的场作用下，电子能级进一步 发生分裂（谱线的超精细结构）而导致的变宽效应，在原子吸收分析 中，场变宽07 0
T Ar
可见，Doppler变宽 与谱线波长、相对原子质量和温度有关，
多在10-3 nm数量级
3. 压变宽（Pressure effect）
吸收原子与外界气体分子之间的相互作用引起的变宽，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
N i gi eEi / kT N0 g0
可见，Ni/N0 的大小主要与“波长” 及“温度”有关。即
a）当温度保持不变时：激发能(h)小或波长长，Ni/N0则大，即波长长的
原子处于激发态的数目多；但在 AAS 中，波长不超过 600nm。换句 话说，激发能对 Ni/N0 的影响有限！ b）温度增加，则 Ni/N0 大，即处于激发态的原子数增加；且Ni/N0随温度 T 增加而呈指数增加。
数。
总之，AAS 对 T 的变化迟钝，或者说温度对 AAS 分析的影响不大！ 而 AES 因测定的是激发态原子发射的谱线强度，故其激发态原子数 直接影响谱线强度，从而影响分析的结果。也就是说，在 AES 中须严 格控制温度。
二、原子谱线轮廓
以频率为，强度为 I0 的光通过原子蒸汽，其中一部分光被吸收，
三、谱线变宽因素（Line broadening）
1. 自然变宽： 无外界因素影响时谱线具有的宽度。其大小为
N
1
2 k
（K 为激发态寿命或电子在高能级上停留的时间，10-7-10-8 s）
原子在基态和激发态的寿命是有限的。电子在基态停留的时间长，
在激发态则很短。由海森堡测不准(Uncertainty principle)原理，这种情 况将导致激发态能量具有不确定的量，该不确定量使谱线具有一定的宽
尽管原子的激发电位和温度 T 使 Ni /N0 值有数量级的变化，但 Ni /N0 值本身都很小。或者说，处于激发态的原子数小小于处于基态的原 子数！
实际工作中，T 通常小于3000K、波长小于 600nm，故对大多数元素
来说Ni /N0 均小于1％，Ni 与N0 相比可勿略不计，N0 可认为就是原子总
3）干扰小，选择性极好； 4）测定范围广，可测70 种元素。
不足：多元素同时测定有困难； 对非金属及难熔元素的测定尚有困难； 对复杂样品分析干扰也较严重； 石墨炉原子吸收分析的重现性较差。
6.2 基本理论 一、基态原子数与总原子数的关系
待测元素在进行原子化时，其中必有一部分原子吸收了较多的能量 而处于激发态，据热力学原理，当在一定温度下处于热力学平衡时，激 发态原子数与基态原子数之比服从 Boltzmann 分配定律：
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）；
5. 自吸与自蚀（Self-absorption & self-reversal）：
光源（如空心阴极灯）中同种气态原子吸收了由阴极发射的共 振线所致。与灯电流和待测物浓度有关。
a） Lorentz 变宽：待测原子与其它原子之间的碰撞。变宽在10-3nm。 b） Holtzmark 变宽：待测原子之间的碰撞，又称共振变宽；但由于
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；
1802年，发现原子吸收现象；1955年，Australia 物理学家Walsh A 将该现象应用于分析；60年代中期发展最快。
AAS是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光的吸收为基 础的分析方法。
AAS与AES之比较： 相似之处——产生光谱的对象都是原子；
不同之处——AAS是基于“基态原子”选择性吸收光辐射能(h)，并使
第六章 原子吸收光谱法 (Atomic Absorption Spectrometry, AAS)
6.1 概述 6.2 基本理论 6.3 AAS仪器及其组成 6.4 干扰及其消除方法 6.5 原子吸收分析方法 6.6 原子荧光光谱分析简介
分析对象为金属元素；通用型方法；难实现多元素同时测定。
6.1 概述 历史：
使该入射光的光强降低为 I ：
h I0
原子蒸汽
l
I
据吸收定律，得
I
I e(k l ) 0
log
I I0
0.434K l
A
其中K 为一定频率的光吸收系数。 注意： K 不是常数，而是与谱线频率或波长有关。由于任何谱线并非
都是无宽度的几何线，而是有一定频率或波长宽度的，即谱线
是有轮廓的！因此将 K 作为常数而使用此式将带来偏差！
该 光辐射强度降低而产生的光谱(共振吸收线)； AES是基态原子受到热、电或光能的作用，原子从基 态跃迁至激发态，然后再返回到基态时所产生的光谱(共 振发射线和非共振发射线)。
AAS特点：
1）灵敏度高：火焰原子法，ppm 级，有时可达 ppb 级；石
墨炉可达10-9—10-14（ppt 级或更低）. 2）准确度高：FAAS 的 RSD 可达1~3％。
度N (10-5nm)，即自然宽度。
该宽度比光谱仪本身产生的宽度要小得多，只有极高分辨率的仪器
才能测出，故可勿略不计。
2. Doppler变宽：它与相对于观察者的原子的无规则热运动有关。又 称热变宽。
光子观测 （0+D） 光子观测 （0-D）
20 2(ln 2)RT
c
Ar
D 7.16 107 0