原子吸收光谱分析
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。
原子吸收
原子吸收光谱原子吸收光谱（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS)，即原子吸收光谱法，是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为基础的分析方法，是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法。
此法是20世纪50年代中期出现并在以后逐渐发展起来的一种新型的仪器分析方法，它在地质、冶金、机械、化工、农业、食品、轻工、生物医药、环境保护、材料科学等各个领域有广泛的应用。
该法主要适用样品中微量及痕量组分分析。
查看精彩图册目录基本原理原子吸收光谱分析谱线轮廓发展历史特点灵敏度高精密度好选择性好，方法简便准确度高，分析速度快应用广泛原子吸收光谱分析的基本原理原子吸收光谱的产生原子吸收光谱的谱线轮廓原子吸收光谱的测量原子吸收分光光度计的组成光源原子化器分光器检测系统干扰及其消除方法物理干扰化学干扰电离干扰光谱干扰分子吸收干扰原子吸收光谱应用近年研究展望展开基本原理原子吸收光谱分析谱线轮廓发展历史特点灵敏度高精密度好选择性好，方法简便准确度高，分析速度快应用广泛原子吸收光谱分析的基本原理原子吸收光谱的产生原子吸收光谱的谱线轮廓原子吸收光谱的测量原子吸收分光光度计的组成光源原子化器分光器检测系统干扰及其消除方法物理干扰化学干扰电离干扰光谱干扰分子吸收干扰原子吸收光谱应用近年研究展望展开编辑本段基本原理原子吸收光谱原理图每一种元素的原子不仅可以发射一系列特征谱线，也可以吸收与发射线波长相同的特征谱线。
当光源发射的某一特征波长的光通过原子蒸气时，即入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态（一般情况下都是第一激发态）所需要的能量频率时，原子中的外层电子将选择性地吸收其同种元素所发射的特征谱线，使入射光减弱。
特征谱线因吸收而减弱的程度称吸光度A，与被测元素的含量成正比：式中K为常数；C为试样浓度；I0v为原始光源强度;Iv为吸收后特征谱线的强度。
原子吸收光谱定量分析方法
原子吸收定量分析方法一、定量分析方法(P145)⑴标准曲线法：配制一系列浓度不同的标准溶液，在相同测定条件下，测定标准系列溶液和待测试样溶液的吸光度，绘制A-c标准曲线，由待测溶液的吸光度值在标准曲线上得到其含量。
(2)标准加入法当试样组成复杂，待测元素含量很低时，应采用标准加入法进行定量分析。
取若干份体积相同的试液(cX)，依次按比例加入不同量的待测物的标准溶液(cO):浓度依次为：cX，cX+cO，cX+2cO，cX+3cO，cX+4cO …分别测得吸光度为：AX ，A1 ，A2 ，A3 ，A4 …直线外推法：以对浓度做图得一直线，图中cX点即待测溶液浓度。
(3)稀释法：⑷内标法：在标准试样和被测试样中，分别加入内标元素，测定分析线和内标线的吸光度比，并以吸光度比与被测元素含量或浓度绘制工作曲线。
内标元素的选择：内标元素与被测元素在试样基体内及在原子化过程中具有相似的物理化学性质，样品中不存在，用色谱纯或者已知含量二、灵敏度和检出限(1)灵敏度1、定义：在一定浓度时，测定值(吸光度)的增量(△ A)与相应的待测元素浓度(或质量)的增量(△ c或A m)的比值(即分析校正曲线的斜率)PS:习惯上用特征浓度和特征质量表征灵敏度2、特征浓度定义：能产生1%吸收或产生0.0044吸光度时所对应的被测元素的质量浓度定义为元素的特征浓度3、特征质量定义：能产生1%吸收或产生0.0044吸光度时所对应的被测元素的质量定义为元素的特征质量。
(2)检出限定义：适当置信度下，能检测出的待测元素的最低浓度或最低质量。
用接近于空白的溶液，经若干次重复测定所得吸光度的标准偏差的3倍求得。
（3）测定条件的选择1.分析线的选择每种元素都有几条可供选择使用的吸收线。
一般选待测元素的共振线作为分析线，可以得到最好的灵敏度。
在测量高含量元素时，也可选次灵敏线。
2.单色器光谱通带的选择（调节狭缝宽度）光谱通带的选择以排除光谱干扰和具有一定透光强度为原则。
原子吸收光谱分析
原子吸收光谱分析基本要点：1. 了解影响原子吸收谱线轮廓的因素；2. 理解火焰原子化和高温石墨炉原子化法的基本过程；3. 了解原子吸收分光光度计主要部件及类型；4. 了解原子吸收分光光度法干扰及其抑制方法；5. 掌握原子吸收分光光度法的定量分析方法及实验条件选择原则。
第一节原子吸收光谱分析概述一、原子吸收光谱分析定义：根据物质产生的原子蒸气中待测元素的基态原子对光源特征辐射谱线吸收程度进行定量的分析方法。
二、原子吸收光谱分析的特点：（1 ）灵敏度高：其检出限可达10 -9 g /ml （某些元素可更高）；2 ）选择性好：分析不同元素时，选用不同元素灯，提高分析的选择性；（3 ）具有较高的精密度和准确度：试样处理简单。
第二节原子吸收光谱分析基本原理一、原子吸收光谱的产生及共振线在一般情况下，原子处于能量最低状态（最稳定态），称为基态（ E 0 = 0 ）当原子吸收外界能量被激发时，其最外层电子可能跃迁到较高的不同能级上，原子的这种运动状态称为激发态。
处于激发态。
出于激发态的电子很不稳定，一般在极短的时间（10-8-10 -7s）便跃回基态（或能量较低的激发态），并以电磁波的形式放出能量：A E=En-EO=h=hc/ 入共振发射线：电子从基态跃迁到能量最低的激发态时要吸收一定频率的光，它再跃迁回基态时，则发射出同样频率的光（谱线），这种谱线称为共振发射线共振吸收线：电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱线称为共振吸收线。
共振线：共振发射线和共振吸收线都简称为共振线。
各种元素的原子结构和外层电子排布不同，不同元素的原子从基态激发至第一激发态（或由第一激发态跃迁返回基态）时，吸收（或发射）的能量不同，因而各种元素的共振线不同而各有其特征性，所以这种共振线是元素的特征谱线。
二、谱线轮廓与谱线变宽（一）吸收线轮廓若将一束不同频率，强度为10的平行光透过厚度为1cm的原子蒸汽时，一部分光被吸收，透射光的强度lv仍服从朗伯-比尔定律：式中：Kn——基态原子对频率为的光的吸收系数，它是光源辐射频率的n函数由于外界条件及本身的影响，造成对原子吸收的微扰，使其吸收不可能仅仅对应于一条细线，即原子吸收线并不是一条严格的几何线（单色I ）,而是具有一定的宽度、轮廓，即透射光的强度表现为频率分布。
第8章 原子吸收光谱分析
三、引起吸收线变宽的因素 a、自然宽度（natural width） 用Δ ν N 表示。 b、多普勒变宽(Doppler broadening) 用Δ ν D 表示。表达式见图8-3。 c、压力变宽（包括劳伦兹变宽、共振变 宽），它们分别用Δ ν L 和Δ ν R表示。 d、其它因素变宽，如场致变宽、自吸效应等。 它们之间的关系式为：
二、原子吸收光谱分析法及其常规模式
原子吸收光谱分析
是基于物质所产生 的原子蒸气对特定 谱线（待测元素的 特征谱线）的吸收 作用来进行定量分 析的一种方法。 分析模式见示意图。
●原子吸收和原子发射是相互联系的两种相反过程。
Comparison of AAS and AES
因此，AAS和AES法在所使用的仪器和测定方法上有 相似之处，亦有不同点。 ●由于原子的吸收线比发射线的数目少得多，这样 谱线重叠的几率小得多。而且空心阴极灯一般并不 发射那些邻近波长的辐射线，因此其它辐射线干扰 较小。因此，AAS法的选择性高、干扰少且易于克 服。 ●在原子吸收法的实验条件下，原子蒸气中基态原 于数比激发态原子数多得多，所以测定的是大部分 原子。因此，原子吸收具有较高的灵敏度。
（2）冷原子化法
原子化温度为常温。
பைடு நூலகம்
T [ D ( L R N ) ]
2
2 1/ 2
四、积分吸收和峰值吸收
在吸收线轮廓内，吸收系数的值会随吸收光
子的波长变化而变化，要表示原子蒸气吸收的全
部能量，就必须在吸收线所在的波长区间进行积
分运算，所得结果简称为积分吸收值。
从理论上，积分吸收与原子蒸气中吸收辐射
E0 基态能级 E1、E2、E3为激发态能级 因此，A 产生吸收光谱； B 产生发射光谱。 电子从基态跃迁到能量最低 的激发态(第一激发态)时要吸收 一定频率的光(谱线) ，这种谱 线称为共振吸收线；当它再跃迁 回基态时，则发射出同样频率的 光(谱线)，这种谱线称为共振发 射线(它们都简称共振线)。
第03章 原子吸收光谱分析
7
• 各种元素的基态至第一激发态跃迁最易发生，吸收最强，最灵 敏线——主共振吸收线。 • 各种元素的原子结构和外层电子排布不同，由基态至第一激发 态跃迁吸收能量不同，共振线不同——具有特征性。
• 利用基态的原子蒸气对光源辐射的特征谱线（共振线）的吸收
可以进行定量分析。 • 光谱位于光谱的紫外区和可见区。
• 准确度高，分析速度快；
• 应用广泛。 • 局限：不能对多元素同时测定（需更换光源）、对难 熔元素测定灵敏度和精密度较低、对于成分复杂样品 干扰较严重、对多数非金属元素不能直接测定。
5
元素周期表中可用原子吸收光谱法分析的元素
6
3.2 原子吸收光谱法的基本原理
3.2.1 原子吸收光谱的产生
• 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。
收定律，有:
I I 0e
Kvl
• 或
I0 A lg 0.434 K v l I
21
• 采用锐线光源进行测量，则Δv发< < Δv
吸
，在辐射线宽度范围内，Kν可近似
发射线
认为不变，并近似等于峰值时的吸收 系数K0，则：
I0 A lg 0.434 K 0l I
22
• 峰值吸收系数K0与谱线的宽度有关，在通常原子吸收测定条
• 由于原子在空间作无规则热运动所导致的，故也称为热变宽。
2v0 vD c
2(ln 2) RT T 7 7.1610 v0 Ar Ar
• Doppler 变宽随温度升高、谱线频率升高和相对原子质量减小而 变宽。
11
3.压力变宽（ 10-3nm）
• 当原子吸收区气体压力变大时，相互碰撞引起的变宽是 不可忽略的。原子之间的相互碰撞导致能级变化，激发 态原子平均寿命缩短，引起谱线变宽。 • 劳伦兹（Lorentz）变宽：待测元素原子和其他粒子碰撞。
(完整word版)原子吸收光谱分析解读
原子吸收光谱分析4。
2.1 概述4。
2。
1。
1 基本概念1)原子光谱根据原子外层电子跃迁所产生的光谱进行分析的方法，称为原子光谱法，包括原子发射光谱法、原子吸收光谱法和原子荧光光谱法。
本章重点介绍应用广泛的原子吸收光谱法。
2)原子吸收光谱原子吸收光谱法，又称原子吸收分光光度法或简称原子吸收法，它是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，从而定量测定化学元素的方法.4。
2.1。
2 仪器结构和过程图4-21 原子吸收示意图如上图,含Pb溶液将经过预处理－喷射成雾状进人燃烧火焰中，Pb化合物雾滴在火焰温度下,挥发并离解成Pb原子蒸气。
用Pb空心阴极灯作光源，产生Pb的特征谱线，通过Pb原子蒸气时，由于蒸气中基态Pb原子的吸收，Pb的特征谱线强度减弱，通过单色器和检测器测得其减弱程度，即可计算出溶液中Pb的含量。
4。
2。
1。
3 方法特点灵敏度高，10—9g/ml-10—12g/ml。
选择性好,准确度高。
单一元素特征谱线测定，多数情况无干扰。
测量范围广.测定70多种元素。
操作简便，分析速度快。
4。
2.2 原子吸收法基本原理 4。
2。
2.1 共振线和吸收线 1） 基本概念➢ 共振线电子从基态跃迁到能量最低的激发态（称为第一激发态），为共振跃迁，所产生的谱线称为共振吸收线(简称共振线).当电子从第一激发态跃回基态时,则发射出同样频率的谱线,称为共振发射线（也简称共振线）。
对大多数元素来说,共振线是指元素所有谱线中最灵敏的线。
➢ 特征谱线各种元素的原子结构和外层电子排布不同.不同元素的原子从基态激发至第一激发态（或由第一激发态跃回基态）时，吸收(或发射)的能量不同，因此各种元素的共振线不同而有其特征性,这种共振线称为元素的特征谱线。
2) 朗伯原理图4-22 原子吸收法的朗伯定律示意图原理公式：b K e I I νν-=0νK ：吸收系数；ν：频率。
吸收线图4-23 吸收线轮廓图 图4—24 吸收线半宽度比较上述两个图，注意图的纵坐标参量的不同。
第七章原子吸收光谱分析法
原子吸收光谱法(也称原子吸收分光光法 )与可 见、紫外分光光度法基本原理相同，都是基于物质 对光选择吸收而建立起来的光学分析法。
2010年1月25日1时53分
组成：阳极（吸气金属）、空心圆筒形（使待测原子集中）阴极（W+ 待测元素）、低压惰性气体（谱线简单、背景小）。
工作过程：高压直流电（300V）---阴极电子---撞击隋性原子---电离(二 次电子维持放电)---正离子---轰击阴极---待测原子溅射----聚集空 心阴极内被激发----待测元素特征共振发射线。
? 自然宽度（约在10-5nm数量级）。
?
?2．多普勒变宽（热变宽）：
? 由于多普勒效应而导致的谱线 变宽。由于原子热运动引起的。 其宽度约为 10-3nm数量级。
?3．压力变宽：由于同类原子或 与其它粒子（分子、原子、离子、 电子等）相互碰撞而造成的吸收 谱线变宽。其宽度也约为 10-3nm 数量级。
区别：在可见、紫外分光光度法中，吸光物质 是溶液中被测物质的分子或离子对光的选择吸收， 原子吸收光谱法吸光物质是待测元素的基态原子对 光的选择吸收，这种光是由待测元素制成的空心阴 极灯(称元素灯)作光源。
原子吸收光谱分析的过程:
A元素含量测定----- A元素的空心阴极灯发射特征辐射 --------试样在原子化器中变为气态的基态原子-------吸收空心 阴极灯发射特征辐射---------空心阴极灯发射特征辐射减弱-----产生吸光度------元素定量分析
钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2nm。而原子吸收线
原子吸收光谱分析
三、原子吸收线
（一）原子吸收线的产生 当通过基态原子的光辐射具有的能量 h 恰好等
于原子由基态 → 激发态所含有的能量ΔE时，基态 原子吸收光辐射产生原子吸收光谱（线）
ΔE=h=hc/ 不同种类的原子有不同的原子结构，由基态 → 激发态所需的能量差不同，吸收的光辐射的频率或 波长不同。 Na（基态）吸收波长为589.0 nm Mg（基态）吸收波长为285.2 nm
❖ 光谱项（spectral term）是描述这些量子能级 的形式。
❖ n2S+1LJ ❖ n：主量子数
表示核外电子分布的层数
❖ S：总自旋量子数 表示价电子自旋量子数的矢量和
❖ L：总角量子数 表示电子轨道形状
❖ J ：内量子数
表示价电子组合得到的L与S的矢量和
❖ 2S+1：光谱项的多重性（*****)
+
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基态原子数
N0。
这是一种绝对测量方法，现在的分光装置无法实现。 △=10-3nm，若取600nm，单色器分辨率R=/△=6×105 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：
4.火焰原子化装置
❖ 全消耗型原子化器，将试样 直接喷入火焰
原子吸收光谱法(共73张课件)
比尔定律：
▪ 分析中，待测元素的浓度与其吸收辐射的原子总数成正 比。在一定浓度范围和一定火焰宽度L下：
▪ 可以通过测吸光度可求得待测元素的含量。
▪ 原子吸收分光光度A分析k'的c定量基础。待测元素浓度
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§4-3 原子吸收分光光度计
一、基本构造
光源
原子化系统
分光系统
检测系统 显示装置
表
处吸收轮廓上两点间的距离
征
（即两点间的频率差）。
▪ 数量级为10-3 -10-2 nm （发射线10-4 -10-3 nm ）。
图4.2 原子吸收光谱轮廓图
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谱线变宽： 自然宽度 ：N
▪ 无外界影响下，谱线仍有一定宽度—自然宽度。
▪ 与原子发生能级间跃迁时激发态原子的平均寿命有关。
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图4.3 峰值吸收测量示意图
21
应用原理： ▪ 光源：
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A lg I0 I
I0
e
0
I0d
I
e
0
Id
I I0eKL
I e 0
I0eKLd
Alg
e
0
I0 d
I e d e
K L
0 0
则：
在满足瓦尔西方法的测量条件时，在积分界限
内 吸可 收以 系认 数为。为常数，并合K理 地使之等于峰值
5%，测定灵敏度极差。
噪音低；
用该元素的锐线光源发射出特征辐射。 特点： 原子吸收分析的主要特点是测定灵敏度高，特效
发射的谱线稳定性好、强度高且宽度窄。
共振线在外光路损失小。
试样在原子化器中被蒸发,解离为气态基态原子。 共Ok振! L线et（’s特Ha征ve谱a线B）re是ak元. 素所有谱线中最容易发生、最灵敏的线，又具有元素的特征，所以分析中用该谱线作为分析线。
《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
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。
第八章 原子吸收光谱分析.
变宽程度
DVD 7.162107 V0
T M
多普勒变宽与吸收原子自身的相对原子质量的平方根成反比， 与火焰的温度平方根成正比，与谱线频率有关。
3、压力变宽
由于原子相互碰撞使能级发生稍微变化引起的变宽，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
仪器分析-原子吸收光谱分析
K0Βιβλιοθήκη 2 lnDvD
2
e2 mc
N0
f
将上式带入朗伯比尔定律中得到
2 π ln 2 e2
A 0.4343K 0L 0.4343 D D mc N0 fL kLN0
由于N0 ∝N∝c
（ N0基态原子数，N原子总数，c 待测元素浓度）
所以：A=KLN0=K′LN=K′′c
仪器分析-原子吸收光谱分析
原子吸收光谱分析的常规模式
定 量 分 析
3
仪器分析-原子吸收光谱分析
§8-2 原子吸收光谱分析基本原理
一、共振线
E3
1、共振吸收线
E2
使电子由基态跃迁到
第一激发态所产生的
吸收谱线称为共振吸
E1
收线（也简称共振线）
A
B
E0
A 产生吸收光谱
B 产生发射光谱
E0 基态能级 E1、E2、E3、激发态能级
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
无外界因素影响时，谱线固有的宽度叫自然宽度。
自然宽度与激发态原子的平均寿命有关。一般约10-5nm。
照射光具有一定的宽度。
原子吸收光谱
原子吸收光谱原子吸收光谱是一种重要的分析技术，广泛应用于化学、环境、生物等领域。
本文将介绍原子吸收光谱的基本原理、仪器构成、样品处理及应用领域等内容。
首先，原子吸收光谱是一种基于原子吸收光的分析方法。
其基本原理是当原子处于低温火焰或石墨炉等光源中，吸收特定波长的光能使原子发生能级跃迁，从而产生特征光谱信号。
通过测定样品吸收光的强度，可以间接确定样品中某种特定元素的含量。
其次，原子吸收光谱的仪器主要由光源、光路系统、样品处理系统和检测系统等部分组成。
光源通常采用空气-乙炔火焰或石墨炉，可以提供高温能使原子处于激发态的能量。
光路系统包括单色器、光栅等，用于选择特定波长的光源。
样品处理系统用于将样品原子化，使其可以吸收光能。
检测系统一般采用光电倍增管等光敏元件，可以测定光信号的强度。
另外，样品的处理也是原子吸收光谱分析中的重要环节。
通常样品需经过溶解、稀释、前处理等步骤，以获得充分的原子化和吸收信号。
合适的样品处理方法可以提高分析的准确性和灵敏度。
最后，原子吸收光谱在分析领域有着广泛的应用。
例如在环境监测中，可以用于检测大气、水体中的有害金属元素浓度。
在食品安全领域，可以用来分析食品中的微量元素，保障食品质量和安全。
在药物研究中，也可以用原子吸收光谱来分析药物中的主要成分，确保其符合规定标准。
综上所述，原子吸收光谱作为一种高精度、高灵敏度的分析技术，在实验室和工业生产中有着广泛的应用前景。
随着科学技术的不断进步，相信原子吸收光谱将在各个领域发挥越来越重要的作用。
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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3、化学干扰及抑制
指待测元素与共存组分之间的化学反应所引起的干扰效 应,主要影响到待测元素的原子化效率，是主要干扰源。
1）类型
（1）待测元素与共存物质作用生成难挥发或难解离的化合 物，致使参与吸收的基态原子减少。
例：a、铝、硅、硼、钛、铍在火焰中易生成难熔化合物
b、硫酸盐、硅酸盐与钙生成难挥发物质。
测定次 数
吸光度
1 0.165
2 1.170
3 0.166
4 0.165
5 0.168
测定次 数
吸光度
6 0.167
7 0.168
8 0.166
9 0.170
10 0.167
解题思路：求出吸光度平均值和标准偏差后，可代入检出限计算公式解出。检出限可以 质量表示，也可以浓度表示。
四、定量分析方法
1.标准曲线法
解题思路：按标准加入法进行计算，注意浓度的计算。
五、干扰及其抑制 1、光谱干扰及抑制 2、物理干扰及抑制 3、化学干扰及抑制 4、电离干扰及抑制
1、光谱干扰
待测元素的共振线与干扰物质谱线分离不完全，这类 干扰主要来自光源和原子化装置。 （一）与光源有关的光谱干扰 主要有以下几种：
1.在分析线附近有单色器不能分离的待测元素的邻近线。 可以通过调小狭缝的方法来抑制这种干扰。
配制一系列不同浓度的标准试样，以空白溶液调零，由低
到高依次分析其吸光度值A，将获得的吸光度A数据对应于浓 度c作标准曲线，在相同条件下测定试样的吸光度A数据，在
标准曲线上查出对应的浓度值；
或由标准试样数据获得线性方程，
将测定试样的吸光度A数据带入计算。
注意在高浓度时，标准曲线易发生 弯曲，压力变宽影响所致；
例：锶和镧可有效消除磷酸根对钙的干扰。 （3）保护剂—与待测元素形成稳定的络合物，防止干扰物 质与其作用。
例：加入EDTA生成EDபைடு நூலகம்A-Ca，避免磷酸根与钙作用。
（4）加入基体改进剂—石墨炉原子化法，在试样中加入基 体改进剂，使其在干燥或灰化阶段与试样发生化学变化，其 结果可能增加基体的挥发性或改变被测元素的挥发性，以消 除干扰。
2.标准加入法
取若干份体积相同的试液（cX），依次按比例加入不同 量cs的待测物的标准溶液（cO），定容后浓度依次为：
cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO …… 分别测得吸光度为：AX，A1，A2，A3，A4……。 以A对浓度cs做图得一直线，直线反向延长，交于cs负轴 于一点，图中cX点即待测溶液浓度。
2.空心阴极灯内有单色器不能分离的干扰元素的辐射。 换用纯度较高的单元素灯减小干扰。
3.灯的辐射中有连续背景辐射。 用较小光谱通带(W=D·S)或更换灯
（二）与原子化器有关的干扰
这类干扰主要来自原子化器的发射和背景吸收。 1）.原子化器的发射
来自火焰本身或原子蒸气中待测元素激发态原子 的发射，仪器可采用调制方式进行工作时，可避免 这一影响。
倍求得。
(1)相对检出限
D s 3
A (2)绝对检出限
单位：μgml-1
D m 3
A
单位：g
计算题1、以0.0500mg/L的Co标准溶液，在石墨炉原子 化器的原子吸收分光光度计上，每次以5.00mL与去离子 水交替连续测定，共测10次，测得吸光度如下表。计算 该原子吸收分光光度计对Co的检出限。
例题： 已知待测元素Fe的浓度为0.50µg/mL，测得吸光度为 0.200，求该元素在1％吸收时的浓度。（0.01µg/mL）
2.检出限（D）
在适当置信度下，指产生一个能够确证在试样中存在某
元素的分析信号所需要的该元素的最小含量。用空白溶液，
经若干次（10-20次）重复测定所得吸光度的标准偏差σ的3
背景干扰往往产生正偏差。 如何消除？
（2）背景干扰校正方法
氘灯连续光谱背景校正（190～350nm)
旋转斩光器交替使氘灯提供的连续光谱和空心阴极灯提 供的共振线通过火焰；
氘灯连续光谱通过时：测定的为背景吸收AG(此时的共振 线吸收相对于总吸收可忽略)；
锐线光源通过时： 测定总吸收AT； 差值为有效吸收 ΔA=AT-AG
Sc=ΔA/Δc 或 Sm=ΔA/Δm 也就是工作曲线的斜率。 习惯上，我们常用特征浓度和特征质量来表征灵敏度。 火焰原子化中用特征浓度；石墨炉原子化中用特征质量。
(2)特征浓度（cc ) 能产生1%吸收或0.0044吸光度值时溶液中待测元素的质量浓 度（μg·mL-1）.
cc=0.0044ρs/A 单位： μg·mL-1/1% 式中ρs为试液的质量浓度（μg·mL-1） ，A为试液的吸光度
该法可消除基体干扰； 不能消除背景干扰；
1、用如下操作测定某试样中的钴，取五份10.0mL的未知 液 分 别 放 入 五 个 50.0mL的 容 量 瓶 中 ， 在 加 入 不 同 量 的 12.2µg/mL钴标准溶液于五个容量瓶中，最后稀释到刻度 。由下列数据计算试样中钴的质量浓度。
试样 A B C D E
例：测定海水中Cd的，为了使Cd在背景信号出现前原子 化，可加入EDTA来降低原子化温度，消除干扰。
（5）化学分离法—当以上方法都不能消除化学干扰时，只 好采用化学方法将待测元素与干扰元素分离。常用的化学分 离方法有溶剂萃取、离子交换和沉淀分离等方法。
4、电离干扰与其抑制
• 控制原子化温度
• 消电离剂—加入大量易电离的一种缓冲剂以抑制待 测元素的电离。 例：加入足量的铯盐，抑制K、Na的电离。
2）.背景吸收
背景干扰主要是指原子化过程中所产生的光谱干扰，主要 有气态分子对光的吸收干扰和高浓度盐的固体微粒对光的散 射干扰，干扰严重时，不能进行测定。
（1） 分子吸收与光散射
分子吸收：原子化过程中，存在或生成的分子对特征辐 射产生的吸收。分子光谱是带状光谱，势必在一定波长范围 内产生干扰。
光散射：原子化过程中，存在或生成的微粒使光产生的 散射现象。
（2）待测元素原子发生电离反应，生成离子，不产生吸收 ，总吸收强度减弱，电离电位≤6eV的元素易发生电离，火焰 温度越高，干扰越严重，（如碱及碱土元素）。
化学干扰的抑制
通过在标准溶液和试液中加入某种试剂来抑制或减少化 学干扰： （1）选择合适的原子化方法—提高原子化温度，可使难解 离的化合物分解；采用还原性强的火焰与石墨炉原子化法， 可使难解离的氧化物还原、分解。 （2）释放剂—与干扰元素生成更稳定化合物使待测元素释 放出来。
例：1μg·mL-1镁溶液，测得其吸光度为0.55，则镁的特征浓 度为：
cc=0.0044ρs/A =0.0044× 1μg·mL-1/0.55=8 μg·mL-1/1%
(3)特征质量（mc)
能产生1%吸收或0.0044吸光度值时溶液中待测元素的质 量（ g/ 1% ） mc=0.0044 ρsv /A 单位： g/ 1% 式中ρs为试液的质量浓度（μg·mL-1） ，V为试液进样 体积（mL)，A为试液的吸光度
（也可加少量盐酸润湿样品），再450℃高温 灰化，冷却后用强酸溶解，再转移至容量瓶。 不适于挥发性元素的测定。 • 湿法消化：在样品升温时用合适的酸加以氧化。 强酸或混合强酸消解。 • 微波消解
三、特征参数
1. 灵敏度
(1)灵敏度（S）——指在一定浓度时，测定值（吸光度）的
增量（ΔA）与相应的待测元素浓度（或质量）的增量（Δc或 Δm）的比值：
2、物理干扰及抑制
是试样与标样溶液物理性质有差别而产生的干扰。如 粘度、表面张力、密度等主要影响试样喷入火焰的速度、 雾化效率、雾滴大小、原子化效率等。
消除办法有： （1） 可通过控制试液与标准溶液的组 成尽量一致的方法来抑制。试样组成不 详时，采用标准加入法； （2）尽可能避免使用粘度大的硫酸来 处理样品；采用稀释的办法。
未知溶液 V/mL 0.0
标准溶液 V/mL 0.0
10.0
10.0
10.0
20.0
10.0
30.0
10.0
40.0
吸光度 0.201 0.292 0.378 0.467 0.554
2 、 以 原 子 吸 收 分 光 光 度 法 测 定 某 试 样 中 Pb2+ 的 浓 度 ， 取 5.00mL未知Pb2+试液，放入50mL容量瓶中，稀释至刻度，测 得 吸 光 度 为 0.275 ， 另 取 5.00mL 未 知 液 和 2.00mL50.0×10 － 6mol/L的Pb2+标准溶液，也放入50mL容量瓶中稀释至刻度， 测得吸光度为0.650，未知液中Pb2+的浓度是多少？
• 2． 样品预处理：样品溶解、样品灰化、被测 元素的分离与富集。
• 样品溶解首选去离子水，其次稀酸，若都不行， 则熔融法。
• 熔剂的选择原则：酸用碱，碱用酸。 • 常用的熔剂有硫酸氢盐、偏硼酸锂、四硼酸锂
等。
样品灰化
• 有干法消化和湿法消化两种。 • 干法消化：坩锅加热，先80～150℃除有机物
2021
学习目标
1、了解原子吸收光谱分析的主要类型 2、掌握原子吸收光谱分析的主要性能参数。 3、掌握原子吸收制样技术。 4、掌握原子吸收光谱的定量分析方法。 5、掌握原子吸收光谱分析法干扰的类型与抑制技术。
一、类型
• 单光束、双光束、多波道原子分光光度 计三种类型及特点。
二、制样技术
• 1． 取样要有代表性，防止污染。 样品存放材质实际案例。