原子吸收培训讲义(ppt 189页)

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.
❖光程中该原子的数量越多，对其特征波长的吸收就越 大，与该原子的浓度成正比。
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
Ba Na
吸收和发射
Fraunhofer 吸收线
K
发射线
190 nm
元素定性分析
900 nm
基态原子
Orbitals 中子 质子 电子
原子能量的吸收和发射
基态
外层 电子
吸收能量
h h 放出能量
激发态
原子吸收过程
阳光
太阳外层大气压
能量跃迁 E3 E2 E1
3 2 1
4
基态原子吸收共振线
朗伯－比耳定律
理论曲线
A = abc
吸 收 值
实际 A abc
(ABS)
浓度
火焰原子化分析曲线线性 可达2个数量级而石墨炉 则较窄，通常只有一个数 量级
光的吸收定律
假设：基态原子对光的吸 收，只存在简单的电子跃 迁，而无复杂的次级过程； 在整个吸收层中吸收系数 不变；
❖ 原子化器：将样品中被分析元素成比例地转化成自由原子。所需能 量通常是加热。 最常用的方法是用空气－乙炔或 氧化亚氮－乙炔 火 焰。 样品 以雾状被导入火焰中，燃烧头被调节好，使光线通过 火 焰，火焰中的原子对光线 产生吸收。
❖ 光学系统：将光线导入原子蒸汽并将出射光导入单色器。 ❖ 单色器：将元素灯所产生的特定被分析元素的特征波长从其它非特
• 这些线是由于太阳外层的大气吸收了太阳发射的光线所致
Kirchhoff 和 Bunsen的实验（1）
灯源
透镜
透镜
将盐放在金属丝上 并放入火焰中
燃烧器
白色卡片
棱镜
暗线
Kirchhoff 和 Bunsen的实验 （2）
将盐放在金属丝上 并放入火焰中
因此发现了Rb和Cs
透镜
燃烧头
白卡
棱镜
发射线
Cu
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
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。
在低温状态下，几乎没有原子被激发。当温度升到2000K时， 一些 容易被激发的元素，如碱金属元素可用发射法测出。
通过测量样品的发射量，并将其与已知标样的发射量相比较，同样 可得到未知样品的浓 度值。
除无需光源以外，发射光谱与吸收光谱的基本组成是一样的。在发 射光谱仪中，比较关 键的部分是原子化器（或称之为离子化器） －要能够提供足够的能量激发自由原子。最 早的激发能源为空气 －乙炔及氧化亚氮－乙炔火焰。多数原子吸收光谱仪也都有发射功 能，可用该功能对诸如Li，Na，K等碱金属元素进行测量，因这些 元素较易激发。
Eo
1
2 3 4
Pb 的能级跃迁图
电子能量跃迁
E4 E3 E2 E1
Eo 202.2 217.0 261.4 283.3
波长 / nm
吸收能量图
(每个元素的吸收线较少)
激发
E 离子化
a b cd
}E3
E2
激发态
E1
c
b
a Eo 基态
能量
发射能量图
（每个元素有较多的发射线)
发射
E 离子化
原子吸收光谱仪基本课程
一 基本原理
Sunlight
光谱早期发现
Prism
1600年牛顿发现太阳光经过棱镜后分成了 彩色光带，他称其为光谱。
Fraunhofer 线
• 1802年 Wollaston利用狭缝和‘棱镜，第一次发现太阳光 谱中的暗线，这是原子吸收光谱的最初观测。
• 1814年Fraunhofer在棱镜后放置了一个望远镜来观察太阳 光谱，对那些暗线作了粗略的测量，并列成谱图，暗线条 数超过700条，后来这些线称为 Fraunhofer线。
征波长中分离出 来。 ❖ 检测器：光敏检测器（通常是光电倍增管）准确地将光强测出。转
换成电信号。 ❖ 电子线路：将检测器的相应值转换成有用的分析测量值。
决大多数情况下，分析过程如下：
❖ 将样品制备成溶液形态； ❖ 制备一个不含被分析元素的溶液（空白）； ❖ 制备一系列已知浓度的被分析元素的校正溶液（标样）； ❖ 依次测出空白及标样的相应值； ❖ 依据上述相应值绘 出校正曲线； ❖ 测出未知样品的相应值：
然而，原子吸收光谱仪中所采用的火焰，通常缺乏足够的热能以真 正产生大量激发原子 或离子。另外大多数AA系统所采用的单色器 的分辨率不能充分地将所需的发射波长从众多的谱线中分离出来。 鉴于19上述原因，发射法在原子吸收系统中使用并不很多。
原子吸收光谱仪有以下几个最基本的组成部分：
❖ 光源：产生含有被分析元素特征波长的光线。常见的有空芯阴极灯 （HCL）、无级 放电灯（EDL）和超强度灯（UltrAA Lamp）。
❖ 依据校正曲线及未知样品的相应值得出样品的浓度值。
吸收与浓度的关 系
透光率Hale Waihona Puke BaiduT
吸光度/A
100 %
0
10 %
1
1%
2
透光率0.T1（%％）与吸光度（ABS3）的关系
比耳－朗伯定律（Beer-Lambert）
A = 吸光度
Io = 初始光强 It = 透过光的强度
a = 吸收系数 b = 样品在光路中的强度 c = 浓度
a b cd
}E3
E2
激发态
E1
c
b
a
Eo
基态
能量
△E=Eq-Eo=h·v=h·c/λ
式中：
Eq ：激发态原子的能量； Eo ：基态原子的能量； h ：普朗克常数 V ：发射光的频率 C ：光速
λ ：发射光的波长
定性依据
由于原子能级是量子化的，因此，在所有的情况 下，原子对辐射的吸收都是有选择性的。由于各 元素的原子结构和外层电子的排布不同，元素从 基态跃迁至第一激发态时吸收的能量不同，因而 各元素的共振吸收线具有不同的特征