第4章原子吸收光谱法详解教学文案
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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
原子吸收光谱分析法教学课件ppt
品中金属元素的浓度。 • 实验步骤 • 样品处理：将待测金属样品溶解、稀释至适当浓度，以便于测定。 • 校准曲线制作：配置不同浓度的标准溶液，用于绘制校准曲线。 • 原子化：将样品溶液导入原子化器，通过高温加热将金属原子化。 • 光吸收测量：测量光源通过样品后光强的减弱程度，得到样品的吸光度。 • 结果计算：根据校准曲线和样品的吸光度，计算样品中金属元素的浓度。 • 实验结果：得到该金属元素在样品中的浓度。
原子吸收光谱分析法的应用范围
原子吸收光谱分析法广泛应用于各种领域，如环 境监测、食品检测、医药分析等。
它能够快速、准确地测定样品中目标元素的含量 ，具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点。
原子吸收光谱分析法已成为化学分析中的重要手 段之一。
02
原子吸收光谱分析法实验技术
实验准备
实验样品准备
01
选择合适的样品，了解样品的性质、组成等，以便确定合适的
实验事故应急处理措施
实验室应制定实验事故应急预案，并定期进行演练。
对事故进行初步评估，了解事故的性质、程度和范围 ，采取适当的措施控制事故的进一步发展。
在实验过程中如发生事故，应立即停止实验，及时报 告指导老师或相关领导。
对受伤或中毒人员应及时送往医院救治，并通知相关 部门对事故进行调查和处理。
05
原子吸收光谱分析法实验仪器
实验仪器种类与性能要求
种类
原子吸收光谱仪、原子荧光光谱仪、原子发射光谱仪等。
性能要求
高灵敏度、高分辨率、高稳定性等。
实验仪器工作原理与操作方法
工作原理
利用原子能级跃迁过程中吸收特定波长光的原理，测量样品中待测元素含量。
操作方法
样品处理、仪器调试、测量、数据分析等步骤。
原子吸收光谱分析法的应用范围
原子吸收光谱分析法广泛应用于各种领域，如环 境监测、食品检测、医药分析等。
它能够快速、准确地测定样品中目标元素的含量 ，具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点。
原子吸收光谱分析法已成为化学分析中的重要手 段之一。
02
原子吸收光谱分析法实验技术
实验准备
实验样品准备
01
选择合适的样品，了解样品的性质、组成等，以便确定合适的
实验事故应急处理措施
实验室应制定实验事故应急预案，并定期进行演练。
对事故进行初步评估，了解事故的性质、程度和范围 ，采取适当的措施控制事故的进一步发展。
在实验过程中如发生事故，应立即停止实验，及时报 告指导老师或相关领导。
对受伤或中毒人员应及时送往医院救治，并通知相关 部门对事故进行调查和处理。
05
原子吸收光谱分析法实验仪器
实验仪器种类与性能要求
种类
原子吸收光谱仪、原子荧光光谱仪、原子发射光谱仪等。
性能要求
高灵敏度、高分辨率、高稳定性等。
实验仪器工作原理与操作方法
工作原理
利用原子能级跃迁过程中吸收特定波长光的原理，测量样品中待测元素含量。
操作方法
样品处理、仪器调试、测量、数据分析等步骤。
第四章 原子吸收光谱法
小背景低，适合于许多元素的测定。
贫燃火焰（氧化性）：温度较低，有较强的氧化性，有利 于测定易解离，易电离元素,如碱金属和不易氧化的元素 如Ag、Au、Pd等
（5）关于原子化过程：复杂的物理、化学过程 例如：某元素的原子化过程：
主反应：MX（l）－脱溶－MX（s）－气化－MX（g）－原
子化－M0（g）＋X0（g）
e 2
mc
f k，则
Kn dn k N 即积分吸收与原子密度成正比。
只要把原子吸收峰面积求出，就可以定量，求出待测元
素的浓度。 但是：由于原子吸收线的轮廓很窄，一般在0.00x nm数 量级，需要分辨率极高的分光仪器，很困难的。
结论： （1）如果用连续光源激发，由于入射光被吸收的程度极
（2）放电机理 在两电极间施加电压后，电子从阴极发射，与内充气 体碰撞使其发生电离，电离出带正电荷的气体离子在 电场作用下加速，获得足够的能量，向阴极表面轰击， 轰击阴极表面时, 可将被测元素原子从晶格中轰击出 来, 即谓溅射, 溅射出的原子大量聚集在空心阴极内,
与其它粒子碰撞而被激发, 发射出相应元素的特征谱
率要与吸收线中心频率一致；（2）必须是锐线
如何解决这个问题？ 很简单，只要用待测元素的材料做成光源，让此材料的元素
产生发射线就可以了。
空心阴极灯
（1）构造
阳极: 钨棒装有钛, 锆, 钽金属作成的阳极，钛, 锆,
钽等可以吸收杂质气体，如氢气，二氧化碳等 阴极: 钨棒作成圆筒形，筒内熔入被测元素（纯金属， 合金或化合物） 管内充气：惰性气体（氩或氖），低压（几百帕）
第四章 原子吸收光谱法
Atomic absorption spectrometry
第一节
第四篇原子光谱分析法原子吸收光谱法学习版文稿演示
1802年被人们发现，但是到20世纪50年代才发展起来； 1955年 澳大利亚物理学家 Walsh A（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， 之后迅速发展。
荷兰C.T.J.Akemade和atz 同期独立设计仪器 火焰作光源 1961年 苏联 Б.В.Львов 非火焰原子吸收法 1965年 Ｊ.Ｂ.Willis(威立斯)氧化亚氮 乙炔火焰
1 . 68 10 4 0 . 99 10 5 6 .83 10 6 1 . 22 10 7 2 . 29 10 9 6 . 03 10 10 4 .82 10 10 3 . 35 10 11 7 . 45 10 15
NБайду номын сангаас N0
2500 K
1 . 10 10 3 1 . 14 10 4 3 . 19 10 5 3 . 67 10 6 1 . 04 10 7 4 . 84 10 8 4 . 04 10 8 5 . 20 10 9 6 . 22 10 12
2、基本原理
【原子吸收光谱的产生】
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（简称共振吸收线） 吸收光谱
第一激发态基态 ，发射出一定频率的辐射。 产生共振发射线（称为第一共振发射线） 发射光谱
Sn
激
发
态
能
S2
级
S1
S0
基态能级
图 原子吸收与原子发射 之间的关系
【基态原子数与原子化温度】
V0
吸收线轮廓
v0
v
吸收线轮廓与半宽度
表征吸收线轮廓（峰）的参数：
中心频率0 (峰值频率）
中心波长： (nm)
半宽度：Δ0
【宽化的影响因素】
荷兰C.T.J.Akemade和atz 同期独立设计仪器 火焰作光源 1961年 苏联 Б.В.Львов 非火焰原子吸收法 1965年 Ｊ.Ｂ.Willis(威立斯)氧化亚氮 乙炔火焰
1 . 68 10 4 0 . 99 10 5 6 .83 10 6 1 . 22 10 7 2 . 29 10 9 6 . 03 10 10 4 .82 10 10 3 . 35 10 11 7 . 45 10 15
NБайду номын сангаас N0
2500 K
1 . 10 10 3 1 . 14 10 4 3 . 19 10 5 3 . 67 10 6 1 . 04 10 7 4 . 84 10 8 4 . 04 10 8 5 . 20 10 9 6 . 22 10 12
2、基本原理
【原子吸收光谱的产生】
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（简称共振吸收线） 吸收光谱
第一激发态基态 ，发射出一定频率的辐射。 产生共振发射线（称为第一共振发射线） 发射光谱
Sn
激
发
态
能
S2
级
S1
S0
基态能级
图 原子吸收与原子发射 之间的关系
【基态原子数与原子化温度】
V0
吸收线轮廓
v0
v
吸收线轮廓与半宽度
表征吸收线轮廓（峰）的参数：
中心频率0 (峰值频率）
中心波长： (nm)
半宽度：Δ0
【宽化的影响因素】
原子吸收光谱法的基本原理(ppt 89页)
第四章 原子吸收光谱法 第一节 基本原理
原子吸收光谱法是基于被测元素基态原子在蒸气状 态对其原子共振辐射的吸收 进行元素定量分析的方法。
基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁至 激发态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位于光谱的 紫外区和可见区。
在通常的原子吸收测定条件下，原子蒸气中基态原 子数近似等于总原子数。在原子蒸气中（包括被测元素 原子），可能会有基态与激发态存在。根据热力学的原 理，在一定温度下达到热平衡时，基态与激发态的原子 数的比例遵循Boltzman分布定律。
由于辐射原子处于无规则的热运动状态，因此，辐射 原子可以看作运动的波源。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。这种谱线的所谓多普勒变宽，是由于热运动 产生的，所以又称为热变宽，一般可达10-3nm，是谱线 变宽的主要因素。
6
第一节 基本原理
3，压力变宽 由于辐射原子与其它粒子（分子、原子、离子和电
3
第一节 基本原理
素原子吸收不同频率的光，透过光强度对吸收光频率作 图，如下图：
I
I0
0 I 与 的关系
4
第一节 基本原理
由图可知，在频率 0处透过光强度最小，即吸收最 大。若将吸收系数对频率作图，所得曲线为吸收线轮廓。
原子吸收线轮廓以原子吸收谱线的中心频率（或中心波 长）和半宽度 表征。中心频率由原子能级决定。半宽度
2
第一节 基本原理
子数之比小于千分之一，激发态原子数可以忽略。因此。 基态原子数N0可以近似等于总原子数N。
一、原子吸收光谱轮廓
原子吸收光谱线有相当窄的频率或波长范围，即有 一定宽度。
一束不同频率强度为I0的平行光通过厚度为l的原子 蒸气，一部分光被吸收，透过光的强度I服从吸收定律
原子吸收光谱法是基于被测元素基态原子在蒸气状 态对其原子共振辐射的吸收 进行元素定量分析的方法。
基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁至 激发态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位于光谱的 紫外区和可见区。
在通常的原子吸收测定条件下，原子蒸气中基态原 子数近似等于总原子数。在原子蒸气中（包括被测元素 原子），可能会有基态与激发态存在。根据热力学的原 理，在一定温度下达到热平衡时，基态与激发态的原子 数的比例遵循Boltzman分布定律。
由于辐射原子处于无规则的热运动状态，因此，辐射 原子可以看作运动的波源。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。这种谱线的所谓多普勒变宽，是由于热运动 产生的，所以又称为热变宽，一般可达10-3nm，是谱线 变宽的主要因素。
6
第一节 基本原理
3，压力变宽 由于辐射原子与其它粒子（分子、原子、离子和电
3
第一节 基本原理
素原子吸收不同频率的光，透过光强度对吸收光频率作 图，如下图：
I
I0
0 I 与 的关系
4
第一节 基本原理
由图可知，在频率 0处透过光强度最小，即吸收最 大。若将吸收系数对频率作图，所得曲线为吸收线轮廓。
原子吸收线轮廓以原子吸收谱线的中心频率（或中心波 长）和半宽度 表征。中心频率由原子能级决定。半宽度
2
第一节 基本原理
子数之比小于千分之一，激发态原子数可以忽略。因此。 基态原子数N0可以近似等于总原子数N。
一、原子吸收光谱轮廓
原子吸收光谱线有相当窄的频率或波长范围，即有 一定宽度。
一束不同频率强度为I0的平行光通过厚度为l的原子 蒸气，一部分光被吸收，透过光的强度I服从吸收定律
原子吸收光谱法全解
13
Ni / N0 = gi / g0 exp(- Ei / kT)
温度越高， Ni / N0值越大，即激发态原子数随温度 升高而增加，而且按指数关系变化； 在相同的温度条件下，激发能越小，吸收线波长越 长，Ni /N0值越大。 在原子吸收光谱中，原子化温度一般小于3000K，大 多数元素的最强共振线都低于 600 nm， Ni / N0值绝大 部分在10-3以下，激发态和基态原子数之比小于千分之 一，激发态原子数可以忽略。即：
吸收主 共振线
共振吸收线
E0
11
原子吸收线的特征
E h h
c
1. 不同元素的原子结构和能级不同，电子从基态 跃迁到激发态吸收的能量不同，因此共振线的波 长不同，具有特征性。 2. 电子从基态跃迁到第一激发态，所需能量最低 ，最易发生，相应的吸收线（主共振线）最强。 这条共振线是最灵敏线。 3.原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。
谱线具有一定的宽度，即有相当窄的频率或波长范围。
I I0 0
16
（1）透过光强度对频率作图：
一束不同频率强度为I0的平行光通过原子蒸气，一部分 光被吸收，透过光的强度为I 中心频率 0 ：透过光强度最小，吸收最大处对应的频率。 由原子能级决定。
锐 I0 线 光 源 I 原子 I
I0
基态原子数N0可以近似等于总原子数N
14
四.原子吸收线轮廓
1. 原子吸收光谱是线状光谱
• 原子的能级是不连续的（量子化的）； • 电子在能级之间跃迁是不连续的； • 跃迁产生的原子吸收光谱是不连续的，是线状光谱。
E3
E2 E1
3 2
1
4
1
2
3
原子吸收光谱分析法演示文稿
原子吸收光谱分析法演示文稿
01:06:39
优选原子吸收光谱分析法
原子吸收光谱分析概述
1859年，Kirchhoff和 Bunson在研究碱金属和碱土金属的火焰 光谱时，发现Na原子蒸气发射的光在通过温度较低的Na原子 蒸气时，会引起钠光的吸收，产生暗线。
第一态
Na*
Na+hν(发射)
离子；AAS:气态的基态原子）；分子吸收为宽带吸收，而 原子吸收为锐线吸收。 2．原子吸收与原子发射的比较
原子吸收光谱利用的是原子的吸收现象，而原子发射光 谱分析是基于原子的发射现象，二者是两种相反的过程。另 测定方法与仪器亦有相同和不同之处。
01:06:39
原子吸收光谱分析概述
三、 原子吸收光谱分析的特点
VD 7.162107 V0
T M
在原子吸收中，原子化温度一般在2000~3000K，ΔνD一般在10-3~102 nm，它是谱线变宽的主要因素。
01:06:39
谱线轮廓与谱线变宽
3．压力变宽 由于吸光原子与蒸气中原子或分子相互碰撞而引起的
能级稍微变化，使发射或吸收光量子频率改变而导致的谱线 变宽。根据与之碰撞的粒子不同，可分为两类：
ΔνL=2NAσ2p[2/πRT·(1/A+1/M)]1/2 σ2--碰撞的有效截面积；M --待测原子的相对原子量； ΔvL和ΔνD具有相同的数量级，也是谱线变宽的主要因素。
01:06:39
谱线轮廓与谱线变宽
4．自吸变宽 光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所
吸收产生自吸现象。灯电流越大，自吸现象越严重。 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
第一激发态
h
基态
M*
01:06:39
优选原子吸收光谱分析法
原子吸收光谱分析概述
1859年，Kirchhoff和 Bunson在研究碱金属和碱土金属的火焰 光谱时，发现Na原子蒸气发射的光在通过温度较低的Na原子 蒸气时，会引起钠光的吸收，产生暗线。
第一态
Na*
Na+hν(发射)
离子；AAS:气态的基态原子）；分子吸收为宽带吸收，而 原子吸收为锐线吸收。 2．原子吸收与原子发射的比较
原子吸收光谱利用的是原子的吸收现象，而原子发射光 谱分析是基于原子的发射现象，二者是两种相反的过程。另 测定方法与仪器亦有相同和不同之处。
01:06:39
原子吸收光谱分析概述
三、 原子吸收光谱分析的特点
VD 7.162107 V0
T M
在原子吸收中，原子化温度一般在2000~3000K，ΔνD一般在10-3~102 nm，它是谱线变宽的主要因素。
01:06:39
谱线轮廓与谱线变宽
3．压力变宽 由于吸光原子与蒸气中原子或分子相互碰撞而引起的
能级稍微变化，使发射或吸收光量子频率改变而导致的谱线 变宽。根据与之碰撞的粒子不同，可分为两类：
ΔνL=2NAσ2p[2/πRT·(1/A+1/M)]1/2 σ2--碰撞的有效截面积；M --待测原子的相对原子量； ΔvL和ΔνD具有相同的数量级，也是谱线变宽的主要因素。
01:06:39
谱线轮廓与谱线变宽
4．自吸变宽 光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所
吸收产生自吸现象。灯电流越大，自吸现象越严重。 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
第一激发态
h
基态
M*
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4
§2 基本原理
2)表征吸收线轮廓的参数 （1）中心频率υ0 ：，最大吸收系数所对应的频率或波 长，由原子能级决定。
（2）半峰宽Δυ：最大吸收系数一半 （Kυ/2）处所对应的频率差或波长 差，受到变宽因素的影响。
半宽度 中心频 率 峰值吸 收系数
（3）峰值吸收系数K0：中心频率或 中心波长处的最大吸收系数。
§5 干扰及其消除方法
2）背景干扰 产生的原因：分子吸收和光散射引起的干扰。 分子吸收：原子化过程中生成的气态分子、氧化物和盐类分 子等对光源共振辐射产生吸收而引起的干扰； 光 散 射： 在原子化过程中，产生的固体微粒对光产生散射 而引起的干扰。 消除或抑制方法：多采用氘灯扣背景和塞曼效应扣背景的方 法来消除这种干扰。
§3 原子吸收光谱仪
火焰原子化器特点
优点：简单，火焰稳定，重现性好，精密度高，易于
操作，应用范围广。 缺点：原子化效率低，检测灵敏度低，火焰温度不易 控制，只能液体进样。
§3 原子吸收光谱仪
非火焰原子化器：石墨炉电热原子化器 电源：低压（10v）大电流（500A） 炉体：金属套，绝缘套圈，石墨管，外层水冷却
化学计量火焰 燃气与助 燃气之比 温度 与化学计量反应关 系相近 温度高、稳定干扰 小、背景低、常用 富燃火焰 燃气大于化学计量 火焰 温度略低，有还原 性，干扰较多，背 景高 用于氧化物难解离 元素测定 贫燃火焰 助燃气大于化学计 量的火焰 温度较低，有较强 的氧化性
适用 范围
多种元素，应用广
测定易解离，易电 离元素
原子吸收光谱法
§1 概 述
理论依据：原子外层电子跃迁产生的光谱
分类： 原子吸收光谱法 原子发射光谱法 原子荧光光谱法
§1 概 述
原子吸收光谱法（AAS）——基于测量试样所产生的原子蒸气 中基态原子对其特征谱线的吸收，以定量测定化学元素的方法
原子吸收教案范文
原子吸收教案范文《原子吸收教案》一、教学目标：1.了解原子吸收光谱的基本原理和应用；2.掌握原子吸收光谱仪的基本构成和操作方法；3.学会使用原子吸收光谱测定样品中的金属元素。
二、教学内容：1.原子吸收光谱的基本原理1.1原子光谱的基本知识a)原子能级结构和能级跃迁；b)光的发射和吸收；c)布居态和激发态的概念。
1.2原子吸收光谱的特点和应用领域a)原子吸收光谱的波长选择；b)原子吸收光谱的灵敏度和选择性；c)原子吸收光谱在环境监测、食品安全和医学等领域的应用。
2.原子吸收光谱仪的基本构成和操作方法2.1原子吸收光谱仪的构成和工作原理a)溶液进样系统；b)光源；c)激发系统；d)吸收系统；e)信号检测系统。
2.2原子吸收光谱仪的操作步骤a)仪器准备和预热；b)样品准备和进样；c)谱线选择和调谐；d)吸收检测和结果分析。
3.实验操作：使用原子吸收光谱测定样品中的金属元素3.1实验步骤a)样品的制备：将不同浓度的金属溶液稀释至适宜测试范围；b)进样和调谐：将样品进样到原子吸收光谱仪中，并调谐至所测金属的波长；c)吸收检测和结果分析：测定样品中金属元素的吸收峰强度，并根据标准曲线计算出样品中金属元素的浓度。
3.2实验要点a)样品的制备要求：样品应保持均匀和稳定，以便获得准确的结果；b)进样和调谐要注意波长选择和谱线的优化；c)吸收检测要保证仪器和采样的稳定性。
3.3实验数据处理a)使用标准曲线法计算出样品中金属元素的浓度；b)绘制标准曲线并进行线性拟合。
三、教学方法：1.讲授法：通过讲述原子吸收光谱的基本原理和仪器构成，让学生建立起相关概念和理解；2.示范法：通过示范操作原子吸收光谱仪，展示操作步骤和技巧；3.实践法：通过实验操作，让学生亲自操作原子吸收光谱仪，培养实践能力和数据处理能力。
四、教学评估：1.实验操作的评估：根据学生实验操作的准确性和结果的准确性进行评估；2.理论知识的评估：通过考试或小测验，检验学生对原子吸收光谱的理论知识的掌握程度；3.实验报告的评估：评估学生对实验结果的处理和分析能力，以及对实验操作要点的理解程度。
仪器分析 第四章 原子吸收光谱法PPT课件
2020/8/10
5万
2020/8/10
一、光源
1.作用
发射待测元素的特征共振辐射。 在原子吸收分析中需要使用锐线光源 锐线光源需要满足的条件： （1）光源的发射线与待测原子的吸收线的ν0一 致。 （2）发射线的Δν要明显小于吸收线的 Δν。 提供锐线光源的方法：
空心阴极灯（HCL） 要测某种元素就要用该元素制成的空心阴极灯
2020/8/10
2.空心阴极灯
2020/8/10
结构如图所示
2020/8/10
3.空心阴极灯的原理
两极加电压（300～500V） →辉光放电→阴极电子飞 向阳极→途中与载气碰撞→载气电离→正离子→电场 作用下快速飞向阴极→猛烈轰击阴极表面→阴极被测 元素原子挣脱晶格束缚逃逸→空心阴极区域→被测元 素原子与电子、正离子、惰性气体原子碰撞→被测元 素原子被激发→发出特征共振辐射
2020/8/10
用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯
优缺点
（1）辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯容易更换。 （2）每测一种元素需更换相应的灯。 （3）有些元素无法做阴极材料，应用受限。
空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。 在保证稳定放电和合适的光强输出前提下，尽可能选 用较低的工作电流。 灯电流太小，放电不稳定；灯电流过高，会导致谱线 变宽、自吸增加、灯寿命缩短。
火焰原子化器优缺点
☆☆火焰原子化法的优点：重现性好、火焰稳定性高、 背景噪声低、易于操作的特点。 缺点：原子化效率仅为10%左右，灵敏度较低。
2020/8/10
4.无火焰原子化法（电热原子化法）
常用石墨炉原子化器。 实质就是一个石墨电阻加热器，用大电流加热石墨炉 ，最高温度可达3000℃，样品在石墨管内原子化。
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一般地，激发态原子平均寿命越长，谱线越窄.
外界因素影响下，谱线宽度约为10–3 nm.
1、多普勒变宽（Doppler effect） 2、碰撞变宽（collision effects）
共振变宽和劳伦茨变宽 3、场致变宽（electric and magnetic field
effect）或称为塞曼效应（Zeeman effect） 4、自吸变宽
原子吸收光谱位于紫外－可见区
The lifetime of an excited state is short, typically 10–7–10–8 s.
化学化工学院 杨 睿
Energy level diagram for sodium.
化学化工学院 杨 睿
Atomic absorption spectrum for sodium.
局限性：难熔元素、非金属元素测定困难；不 能同时测定多种元素（？）
化学化工学院 杨 睿
§4-2 Principles
一、原子吸收光谱的产生
En
Eh
E1
M*
E0
M
Absorption
Resonance lines 共振线
Which are the result of transitions from the ground state to upper levels.
Line Sources Atomizers
Filter—wavelength selection
Detectors Instrument Designs for AAS
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1. 锐线光源——空心阴极灯 Hollow Cathode Lamp
空心阴极灯组成结构示意图
化学化工学院 杨 睿
若=10-3nm，所需的单色器分辨率为多少？
热变宽： = 0.001
Kd KN 吸收线： = 0.001
若用连续光谱作光源，测量绝对值 1. 需要高分辨单色器 2. 高的信噪比
光源： = 0.01
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Intensity
2、峰值吸收法
I0 I0
I
nm
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Walsh, A. 1955 测量相对值，较容易实现
第4章原子吸收光谱法详解
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§4-1 Generalization
原子吸收光谱法：是基于气态基态原子对待测元 素的特征谱线的吸收作用而进行定量分析的方法
光源
原子化器
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AAS的特点： (1) 灵敏度高，检出限低 (2) 精确度高 (3) 选择性好 (4) 应用广，可测定70多个元素 (5) 仪器简单，操作简便，价格低廉
二、定量分析的依据——N0 vs Ni
N总 待测元素分子
原子化 高温
N0 基态原子蒸汽
高温，热激发 不希望发生的过程
特征 频率光
Ni 激发态原子
N总 = N0 + Ni
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二、定量分析的依据——N0 vs Ni
Ni N0
gi
e
Ei kT
g0
e
E0 kT
Ni N0
gi g0
e kETi
A lg I 0 I
锐线光源
0,a 0,e
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A lg I 0 I
I0
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0
I0,d
I0 eId0 eI0,eK Ld
Alg
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K L
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当 e« a， K K0
A lg化e学K化00L工e0学I院0e,Id0杨,d睿
lg
1 eK0L
0.43K0L
用透射光强度 I 对频率 作图：
I
I0 I
0
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用吸收系数 k 对频率 作图：
K0 K
K0 2
吸收谱线轮廓示意图
0 : 中心频率 K0 : 中心吸收系数
: 半宽度(谱线宽度)
中心频率由什么因素决定？
化学化工学院 杨 睿
无外界条件影响时的谱线宽度称为自然宽度，约 10–5 nm.
A0.43K0L
Doppler broadening dominate
2ln2 e2 A0.43D mN c0fL
AAS定量分析的依据： Akc
为什么原子吸收光谱比原子发射光谱具有更高的灵 敏度、准确度、选择性？
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§4-3 Basic Components of AAS Instrumentation
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1、多普勒变宽（热变宽）
Detector
0
0
10–5 nm
Detector
> 0
< 0
Detector
< 0
> 0
Doppler broadening: 0 d
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0 d
(1 ~ 5) × 10-3 nm
2、碰撞变宽（collision or pressure effects） 激发态原子与其它粒子间的相互碰撞而产生 的谱线变宽 原因：激发态的平均寿命降低 与同种粒子碰撞 —— 共振变宽 与异种粒子碰撞 —— Lorentz变宽
空心阴极灯的发光原理
electron bombardment of cathode 阴极电子溢出 sputtering of cathode atoms 阴极表面原子溅射 气态原子停留时间较长，被多次溅射和激发，激发效率较高，谱线强度大 emission from electronically excited cathode atoms 发射特征谱线
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3、场致变宽（electric and magnetic field effect）、 塞曼效应（Zeeman effect）
在强磁场作用下，原子的电子能级将会分裂，使每一原 子的跃迁均产生数条吸收谱线。这种由于谱线分裂而 造成谱线变宽称为场致变宽。
在原子吸收分析中，场致变宽不是主要的变宽原因。
4、自吸变宽
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四、原子吸收光谱的测量
1、积分吸收测量法
Kd me2cN0 f
K：吸收系数； e：电子电荷；
m：电子质量；
c：光速；
N0：基态原子数； f：振子强度
KdKN0
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Kd KN
测量绝对值，不需要标准样品
例：一块宽度为50mm，刻线数为600条/mm的光栅，它 的一级光栅的分辨率为多少？在600 nm附近的两条谱线的距 离为多少？
T↑， Ni / N0 ↑ ，即Ni随T升高而增加 T一定，Ei↓ ，Ni /N0↑
原子化温度低于3000K，大多数元素主共振线小于600nm
( Ni / N0) < 10-3
N0 = N总
I N0
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三、原子吸收谱线的轮廓 Atomic line widths
I0
I
基态
原子蒸汽
外界因素影响下，谱线宽度约为10–3 nm.
1、多普勒变宽（Doppler effect） 2、碰撞变宽（collision effects）
共振变宽和劳伦茨变宽 3、场致变宽（electric and magnetic field
effect）或称为塞曼效应（Zeeman effect） 4、自吸变宽
原子吸收光谱位于紫外－可见区
The lifetime of an excited state is short, typically 10–7–10–8 s.
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Energy level diagram for sodium.
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Atomic absorption spectrum for sodium.
局限性：难熔元素、非金属元素测定困难；不 能同时测定多种元素（？）
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§4-2 Principles
一、原子吸收光谱的产生
En
Eh
E1
M*
E0
M
Absorption
Resonance lines 共振线
Which are the result of transitions from the ground state to upper levels.
Line Sources Atomizers
Filter—wavelength selection
Detectors Instrument Designs for AAS
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1. 锐线光源——空心阴极灯 Hollow Cathode Lamp
空心阴极灯组成结构示意图
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若=10-3nm，所需的单色器分辨率为多少？
热变宽： = 0.001
Kd KN 吸收线： = 0.001
若用连续光谱作光源，测量绝对值 1. 需要高分辨单色器 2. 高的信噪比
光源： = 0.01
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Intensity
2、峰值吸收法
I0 I0
I
nm
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Walsh, A. 1955 测量相对值，较容易实现
第4章原子吸收光谱法详解
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§4-1 Generalization
原子吸收光谱法：是基于气态基态原子对待测元 素的特征谱线的吸收作用而进行定量分析的方法
光源
原子化器
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AAS的特点： (1) 灵敏度高，检出限低 (2) 精确度高 (3) 选择性好 (4) 应用广，可测定70多个元素 (5) 仪器简单，操作简便，价格低廉
二、定量分析的依据——N0 vs Ni
N总 待测元素分子
原子化 高温
N0 基态原子蒸汽
高温，热激发 不希望发生的过程
特征 频率光
Ni 激发态原子
N总 = N0 + Ni
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二、定量分析的依据——N0 vs Ni
Ni N0
gi
e
Ei kT
g0
e
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Ni N0
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A lg I 0 I
锐线光源
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当 e« a， K K0
A lg化e学K化00L工e0学I院0e,Id0杨,d睿
lg
1 eK0L
0.43K0L
用透射光强度 I 对频率 作图：
I
I0 I
0
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用吸收系数 k 对频率 作图：
K0 K
K0 2
吸收谱线轮廓示意图
0 : 中心频率 K0 : 中心吸收系数
: 半宽度(谱线宽度)
中心频率由什么因素决定？
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无外界条件影响时的谱线宽度称为自然宽度，约 10–5 nm.
A0.43K0L
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为什么原子吸收光谱比原子发射光谱具有更高的灵 敏度、准确度、选择性？
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§4-3 Basic Components of AAS Instrumentation
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1、多普勒变宽（热变宽）
Detector
0
0
10–5 nm
Detector
> 0
< 0
Detector
< 0
> 0
Doppler broadening: 0 d
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0 d
(1 ~ 5) × 10-3 nm
2、碰撞变宽（collision or pressure effects） 激发态原子与其它粒子间的相互碰撞而产生 的谱线变宽 原因：激发态的平均寿命降低 与同种粒子碰撞 —— 共振变宽 与异种粒子碰撞 —— Lorentz变宽
空心阴极灯的发光原理
electron bombardment of cathode 阴极电子溢出 sputtering of cathode atoms 阴极表面原子溅射 气态原子停留时间较长，被多次溅射和激发，激发效率较高，谱线强度大 emission from electronically excited cathode atoms 发射特征谱线
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3、场致变宽（electric and magnetic field effect）、 塞曼效应（Zeeman effect）
在强磁场作用下，原子的电子能级将会分裂，使每一原 子的跃迁均产生数条吸收谱线。这种由于谱线分裂而 造成谱线变宽称为场致变宽。
在原子吸收分析中，场致变宽不是主要的变宽原因。
4、自吸变宽
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四、原子吸收光谱的测量
1、积分吸收测量法
Kd me2cN0 f
K：吸收系数； e：电子电荷；
m：电子质量；
c：光速；
N0：基态原子数； f：振子强度
KdKN0
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Kd KN
测量绝对值，不需要标准样品
例：一块宽度为50mm，刻线数为600条/mm的光栅，它 的一级光栅的分辨率为多少？在600 nm附近的两条谱线的距 离为多少？
T↑， Ni / N0 ↑ ，即Ni随T升高而增加 T一定，Ei↓ ，Ni /N0↑
原子化温度低于3000K，大多数元素主共振线小于600nm
( Ni / N0) < 10-3
N0 = N总
I N0
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三、原子吸收谱线的轮廓 Atomic line widths
I0
I
基态
原子蒸汽