第08章原子吸收光谱分析法剖析
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仪器分析 原子吸收光谱法PPT
Kν
吸 收 系 数
ν0 ν1 ν2 ν3 ν4 ν5 ν6
ν(频率) 频率)
图7.5 积分吸收曲线
2、峰值吸收
1955年沃尔希提出，在温度不太高的稳定火焰条件下， 1955年沃尔希提出，在温度不太高的稳定火焰条件下，峰 年沃尔希提出 值吸收系数与火焰中被测元素的原子浓度也成正比 与火焰中被测元素的原子浓度也成正比。 值吸收系数与火焰中被测元素的原子浓度也成正比。 仅考虑原子热运动， 仅考虑原子热运动， 且吸收线轮廓取决 Doppler变宽 变宽， 于Doppler变宽，则
②. 锐线光产生原理
在高压电场下, 阴极向阳极高速飞溅放电, 在高压电场下, 阴极向阳极高速飞溅放电, 与载气原子碰 使之电离放出二次电子, 撞, 使之电离放出二次电子, 而使场内正离子和电子增加以维 持电流。 载气离子在电场中大大加速, 获得足够的能量, 持电流 。 载气离子在电场中大大加速 , 获得足够的能量, 轰 击阴极表面时 可将被测元素原子从晶格中轰击出来, 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 溅射出的原子大量聚集在空心阴极内, 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 --共振谱线 被激发, 发射出相应元素的特征谱线--共振谱线。 被激发, 发射出相应元素的特征谱线--共振谱线。由于灯电流 内充气体压力低，因此发射线的热变宽、 小，内充气体压力低，因此发射线的热变宽、压力变宽自吸效 应都小，能够得到很窄的发射线。 应都小，能够得到很窄的发射线。
多普勤（ ②. 多普勤（Doppler）变宽 D ）变宽∆ν
这是由原子在空间作无规热运动 所引致的 这是由原子在空间作无规 热运动所引致的 。 故 热运动 所引致的。 又称热变宽 。 又称 热变宽。 一般情况 ΔνD 约为 10-2 Å， 是谱 热变宽 ， 线变宽的主要原因。 线变宽的主要原因。
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08原子吸收光谱分析法
当 T< 3000K 时，Nj/N0都很小，不超过1% ,故 N0=N
若控制条件使进入火焰的试样保持一个恒定的比例，则 A与溶液中待测元素的浓度成正比，即：
A=K·c 此即为原子吸收分光光度法定量基础。
10:31:36
10:31:36
第三节 原子吸收分光光度计
单光束原子吸收分光光度计流程
与分光光度计相比， 不同点： (1)采用锐线光源 (2)单色器在火焰与检测 器之间 (3)原子化系统 原 子 吸 收 中 的 原 子 发 射现象 消除：对光源要进行调 制。机械调制；电调制
10:31:36
火焰原子化装置
火焰的类型 ： 按照燃气和助燃气比例不同，
可将火焰分为三类： a. 化学计量火焰：温度高，干扰少 ，稳定，背景低，适用于测定许多 元素。 b. 富燃火焰：还原性火焰，燃烧不 完全，测定较易形成难熔氧化物的 元素Mo、Cr稀土等。 c. 贫燃火焰：火焰温度低，氧化性 气氛，适用于碱金属测定。
2. 多普勒宽度ΔνD
由于原子在空间作无规则热运动所导致的，故又称为热变宽. 当处于热力学平衡时， Doppler变宽可用下式表示：
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。
10:31:36
0
νa ，由图可见，在辐射线宽度 范围内，Kν可近似认为不变，并近 似等于峰值时的吸收系数K0
I
e 0
I d
10:31:36
积分吸收和峰值吸收
A
lg
e 0
I0 d
I e d e
-K L
0
0
若控制条件使进入火焰的试样保持一个恒定的比例，则 A与溶液中待测元素的浓度成正比，即：
A=K·c 此即为原子吸收分光光度法定量基础。
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第三节 原子吸收分光光度计
单光束原子吸收分光光度计流程
与分光光度计相比， 不同点： (1)采用锐线光源 (2)单色器在火焰与检测 器之间 (3)原子化系统 原 子 吸 收 中 的 原 子 发 射现象 消除：对光源要进行调 制。机械调制；电调制
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火焰原子化装置
火焰的类型 ： 按照燃气和助燃气比例不同，
可将火焰分为三类： a. 化学计量火焰：温度高，干扰少 ，稳定，背景低，适用于测定许多 元素。 b. 富燃火焰：还原性火焰，燃烧不 完全，测定较易形成难熔氧化物的 元素Mo、Cr稀土等。 c. 贫燃火焰：火焰温度低，氧化性 气氛，适用于碱金属测定。
2. 多普勒宽度ΔνD
由于原子在空间作无规则热运动所导致的，故又称为热变宽. 当处于热力学平衡时， Doppler变宽可用下式表示：
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。
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0
νa ，由图可见，在辐射线宽度 范围内，Kν可近似认为不变，并近 似等于峰值时的吸收系数K0
I
e 0
I d
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积分吸收和峰值吸收
A
lg
e 0
I0 d
I e d e
-K L
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原子吸收光谱分析法PPT精品课程课件讲义
谢谢聆听
THANK YOU FOR YOUR ATTENTION
二、测定条件的选择
1．分析线 一般选待测元素的共振线作为分析线，测量高浓度时，也 可选次灵敏线 2．通带（可调节狭缝宽度改变） 无邻近干扰线（如测碱及碱土金属）时，选较大的通带 ，反之（如测过渡及稀土金属），宜选较小通带。 3．空心阴极灯电流 在保证有稳定和足够的辐射光通量的情况下，尽量选较 低的电流。 4．火焰 依据不同试样元素选择不同火焰类型。 5．观测高度 调节观测高度（燃烧器高度），可使元素通过自由原子 浓度最大的火焰区，灵敏度高，观测稳定性好。
2.检出极限
在适当置信度下，能检测出的待测元素的最小浓度或最 小量。用接近于空白的溶液，经若干次（10-20次）重复测定 所得吸光度的标准偏差的3倍求得。 (1)火焰法
cDL=3Sb/Sc
(2)石墨炉法
单位：μgmL-1
mDL=3Sb/Sm
Sb：标准偏差
Sc（Sm）：待测元素的灵敏度，即工作曲线的斜率。
（一）特点
• 选择性高： • 准确度高： • 灵敏度高： • 应用广
• 难熔元素、非金属元素测定困难；
• 不能多元素同时测定。
（二）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。
（三）、原子化系统
1.作用
将试样中
离子转变成
原子蒸气。
2燃烧器
作用：支持火焰并通过火焰的作用使试样 原子化。
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原子吸收光谱分析法
主讲：XX XX
凡大医治病，必当安神
定志，无欲无求，先发大慈恻 隐之心，誓愿普救含灵之苦。
- - 孙思邈
PPT内容可自行编辑
开始上课！
一、特征参数
PPT原子吸收光谱法分析原理和方法PPT课件PPT54页
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；
❖ 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
❖ 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
原子吸收光谱分析.ppt
在一般分析条件下多普勒变宽ΔVo为主。
18:57:11
三、积分吸收和峰值吸收
1.积分吸收(难于实现) 2. 蜂值吸收
在原子吸收分析中需要使用锐线 光源，测量谱线的峰值吸收，锐线光 源需要满足的条件：
（1）光源的发射线与吸收线的ν0一致。 （2）发射线的Δν1/2小于吸收线的 Δν1/2。 提供锐线光源的方法： 空心阴极灯
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c做图得一直线，图中cX点即待测溶液浓度。 该法可消除基体干扰； 不能消除背景干扰；
18:57:11
4-5、特征参数
特征浓度——指对应与1%净吸收（ IT -IS）/IT=1/100的待测 物浓度（cc），或对应与0.0044吸光度的待测元素浓度.
18:57:11
2.非火焰原子化器：高温石墨炉原子化过 程
步骤
目的
温度(℃)
时间(s)
干燥
除去溶剂
～溶剂沸点
10 ～30
灰化 原子化 空烧
除去基体 生成原子 消除记忆
条件实验 手册≥原子Fra bibliotek温度10 ～30 3 ～7 3 ～7
原子化过程分为干燥、灰化（去除基体）、原子化、净化（ 去除残渣） 四个阶段，待测元素在高温下生成基态原子。
稳定性好。
2.空心阴极灯：
18:57:11
3.空心阴极灯的原理(P65)
• 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。 • 用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯。 • 空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。
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三、积分吸收和峰值吸收
1.积分吸收(难于实现) 2. 蜂值吸收
在原子吸收分析中需要使用锐线 光源，测量谱线的峰值吸收，锐线光 源需要满足的条件：
（1）光源的发射线与吸收线的ν0一致。 （2）发射线的Δν1/2小于吸收线的 Δν1/2。 提供锐线光源的方法： 空心阴极灯
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c做图得一直线，图中cX点即待测溶液浓度。 该法可消除基体干扰； 不能消除背景干扰；
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4-5、特征参数
特征浓度——指对应与1%净吸收（ IT -IS）/IT=1/100的待测 物浓度（cc），或对应与0.0044吸光度的待测元素浓度.
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2.非火焰原子化器：高温石墨炉原子化过 程
步骤
目的
温度(℃)
时间(s)
干燥
除去溶剂
～溶剂沸点
10 ～30
灰化 原子化 空烧
除去基体 生成原子 消除记忆
条件实验 手册≥原子Fra bibliotek温度10 ～30 3 ～7 3 ～7
原子化过程分为干燥、灰化（去除基体）、原子化、净化（ 去除残渣） 四个阶段，待测元素在高温下生成基态原子。
稳定性好。
2.空心阴极灯：
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3.空心阴极灯的原理(P65)
• 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。 • 用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯。 • 空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。
原子吸收光谱 基本原理与分析方法 PPT
无极放电灯
无极放电灯已在原子吸收光谱的常规分析方法 中得到了应用，并已开始用来代替一些元素的 光源。例如As，使用砷无极放电灯后，灵敏度 提高了一倍，检出限改善了一个数量级。全部 的挥发性元素都有了各自的无极放电灯。 用无极放电灯所得到的检出限与其他光源相比 一般总要好一至二倍。但更为主要的是挥发性 元素的空心阴极灯常常是不稳定的和寿命较短， 而同元素的无极放电灯却有较好的稳定性和较 长的寿命。换言之，空心阴极灯和无极放电灯 彼此互为补充
四、原子吸收光谱分析中的干扰
样品中存在与分析元素伴生的其他组分可能引 起各种干扰，从而导致测定产生系统误差。火 焰，石墨材料，石英池等原子化介质的影响或 溶剂的影响，一般不视为干扰，因为它们对样 品和标准溶液或溶剂的影响。在计算过程中如 果对于干扰没有适当的估计，干扰将使分析结 果产生误差。在光谱化学分析中，一般将干扰 分为两类：光谱干扰和非光谱干扰。
二、相关概念
谱线宽度 由于在每一能级上的几率分布和海森堡测 不准原理，共振线的自然宽度为10-5nm数 量极。谱线的自然宽度受多种因素影响， 例如原子的无序热运动和原子间的各种碰 撞，因此，实际的谱线宽度要稍宽一些。
二、相关概念
第一种影响，即原子的无序热运动的印 第一种影响 象使谱线轮廓呈原子速度的Maxwell分布 形状，它可用高斯函数来表达，即通常 说的多普勒效应。
原子化器
原子化的方法用得最久和最广泛的是将溶 液喷雾到火焰中去。70年代以后，石墨炉 技术，氢化物技术和冷蒸汽技术都显示了 相当的重要性，特别是对痕量和超痕量元 素的测定。这些技术都成为原子吸收火焰 技术的补充。针对不同的测定技术，也有 不同的原子化技术。
光路与检测器
光路：包括狭缝，棱镜和光栅等。其作用简而言之 就是将共振线与其他谱线分开，并携带最大的信息 量到达检测器。 检测器：首先是光电倍增管，将光信号转变成电信 号。在早期仪器中多数用校正过的刻度的表头作为 测量的读出系统。现在所有的原子吸收光谱仪都带 有数字显示，或者有视频显示终端，它可将信号图 形显示在屏幕上。使用图形纪录仪，打印机或绘图 仪可以得到分析结果的原始图。
原子吸收光谱分析_图文
二）原子化系统
原子化系统的作用是提供足够的能量， 使试液雾化、去溶剂、脱水、离解产生待测 元素的基态自由原子。
常用的原子化方法有火焰原子化法和无火 焰原子化法。
火焰原子化法是利用气体燃烧形成的火焰 来进行原子化的。火焰原子化装置包括雾化 器和燃烧器两部分。
a）雾化器：将试样溶液转为雾状。 b）雾化室：去除大雾滴并使气溶胶均匀。 c）燃烧器：产生火焰并使试样蒸发和原子化
要将原子吸收现象用于分析：
首先必须将试样溶液中的待测元素原子 化，同时还要有一个光强稳定的光源，并能 给出同种原子的特征光辐射。
然后根据吸光度对标准溶液浓度的关系 曲线，计算出试样中待测元素的含量。
二、原子吸收光谱分析的常规模式
• 特点：
• 测定的是特定谱线 的吸收（由于原子 吸收线的数量大大 少于原子发射线） 所以谱线重叠几率 小，光谱干扰少。
§8-2 原子吸收光谱法基本原理
一、原子吸收光谱的产生
正常情况下，原子处于基态。
当有辐射通过自由原子蒸气时，若辐射的频率 等于原子中的电子从基态跃迁到激发态所需要的能 量频率时，原子将从辐射场吸收能量，产生共振吸 收，电子由基态跃迁到激发态，同时使辐射减弱产 生原子吸收光谱。
各种元素的原子结构不同，不同元素的原子从基 态激发至第一激发态时，吸收的能量也不同，所以 各元素的共振线都不相同，而具有自身的特征性。
原子吸收光谱的频率ν或波长λ，由产生吸收跃 迁的两能级差ΔE决定：
ΔE ＝ hν＝ hc/λ
式中：h为普朗克常数，c为光速。
二、原子吸收谱线的轮廓与谱线变宽
原子吸收光谱线很窄，但并不 是一条严格的理想几何线，而是占 据着有限的、相当窄的频率或波长 范围，即谱线实际具有一定的宽度 ，具有一定的轮廓。
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3. 具有较高的精密度和准确度：因吸收线强度受原子化 器温度的影响比发射线小。另试样处理简单。 RSD1~2%， 相对误差0.1~0.5%。
缺点：难熔元素、非金属元素测定困难、不能多元素同时 分析。
04:04:54
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
第三激发态 第二激发态
①．共振变宽或赫鲁兹马克变宽：因和同种原子碰撞而产 生的变宽—共振变宽或赫鲁兹马克变宽。
②． 劳伦兹变宽ΔvL：因和其它粒子(如待测元素的原子与 火焰气体粒子)碰撞而产生的变宽－劳伦兹变宽，以ΔvL表示。
赫鲁兹马克变宽只有在被测元素浓度较高时才有影响 。在通常的条件下，压力变宽起重要作用的主要是劳伦兹变 宽，谱线的劳伦兹变宽可由下式决定：
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。
04:04:54
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
使谱线变宽的现象；影响较小。 火焰原子化法中， ΔvL是主要的；非火焰原子化法中
， ΔνD是主要的。 ΔvL谱线变宽，会导致测定的灵敏度下降。
04:04:54
原子吸收光谱分析基本原理
三、积分吸收和峰值吸收 1.积分吸收
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：
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。
04:04:54
原子吸收光谱分析概述
三、 原子吸收光谱分析的特点
空心阴极 灯
如要测定试液中的镁离子:
棱镜光电管Fra bibliotek04:04:54
原子吸收光谱分析概述
3、电热原子化技术的提出 1959年里沃夫提出电热原子化技术，大大提高了原子吸
收的灵敏度。
二、原子吸收与分子吸收、原子发射的比较
1．原子吸收与分子吸收 相同点：都属吸收光谱，遵守比尔定律。 不同点：吸光物质状态不同（分光光度法：溶液中的分子或
太阳 光
暗 线
但当时人们并不了解产生这些暗线的原因。
04:04:53
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。
第一激发态
第一激发态
h
基态
Na*
Na+hν(发射)
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。
04:04:54
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：
若用一般光源照射时，吸 收 光 的 强 度 变 化 仅 为 0.5% 。 灵 敏度极差。
根据经典的爱因斯坦理论 ，积分吸收与基态原子数目的 关系，由下式给出：
Kvdv
e2
mc
N0
f
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讨论：
积分吸收和峰值吸收
e2
Kvdv
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
第一激发态
h
基态
M*
M+hν(发射)
a. 原子发射
第三激发态 第二激发态
第一激发态
hν M+hν
基态 M* (吸收) b. 原子吸收
1．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 。
2．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 。
3．共振线： 共振发射线和共振吸收线都简称为共振线。 对大多数元素来说，共振线也是元素最灵敏的谱线。
04:04:54
原子吸收光谱分析基本原理
二、谱线轮廓与谱线变宽
L
以Kv与 作图： 表征吸收线轮廓(峰)的参数：
中心频率0(峰值频率) ：最大吸
收系数对应的频率；
半 宽 度：Δ。
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L
L
谱线轮廓与谱线变宽
第八章 原子吸收光谱分析法
04:04:53
第一节 原子吸收光谱分析概述
一、历史
定义：原子吸收光谱法是一种基于气态的待测基态原子对特 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： 1. 原子吸收现象的发现
1802年，W. H. Wollaston在研究太阳连续光谱时，发现 太阳光谱的暗线。
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。
a. 火焰温度较高区域
hν
基态
Na+hν
Na* (吸收)
b. 火焰温度较低区域
根据这一暗线与太阳光谱中的暗线在同一位置这一事实，证 明太阳连续光谱中的暗线正是大气圈中的气态Na原子对太阳 光谱中Na辐射的吸收所引起的，解释了暗线产生的原因。
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原子吸收光谱分析概述
2、空心阴极灯的发明
火焰
(二)、谱线变宽 1. 自然宽度ΔvN
在无外界影响下，谱线仍有一定宽度，这种宽度称为自然宽度。 根据量子力学的Heisenberg测不准原理，能级的能量有不确定性，ΔE 由下式估算：
ΔE=h/2（πτ）
τ-激发态原子的寿命；τ越小，宽度越宽。ΔvN约相当于10-5nm数量级.
2. 多普勒宽度ΔνD
由于原子在空间作无规则热运动所导致的，故又称为热变宽. 当处于热力学平衡时， Doppler变宽可用下式表示：
1. 灵敏度高：在原子吸收实验条件下，处于基态的原子 数目比激发态多得多（玻尔兹曼分布规律），故灵敏度高。 其检出限可达 10-9 g /ml ( 某些元素可更高 ) ；
2. 选择性好：谱线简单，因谱线重叠引起的光谱干扰较 小，即抗干扰能力强。分析不同元素时，选用不同元素灯， 提高分析的选择性；
缺点：难熔元素、非金属元素测定困难、不能多元素同时 分析。
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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
第三激发态 第二激发态
①．共振变宽或赫鲁兹马克变宽：因和同种原子碰撞而产 生的变宽—共振变宽或赫鲁兹马克变宽。
②． 劳伦兹变宽ΔvL：因和其它粒子(如待测元素的原子与 火焰气体粒子)碰撞而产生的变宽－劳伦兹变宽，以ΔvL表示。
赫鲁兹马克变宽只有在被测元素浓度较高时才有影响 。在通常的条件下，压力变宽起重要作用的主要是劳伦兹变 宽，谱线的劳伦兹变宽可由下式决定：
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。
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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
使谱线变宽的现象；影响较小。 火焰原子化法中， ΔvL是主要的；非火焰原子化法中
， ΔνD是主要的。 ΔvL谱线变宽，会导致测定的灵敏度下降。
04:04:54
原子吸收光谱分析基本原理
三、积分吸收和峰值吸收 1.积分吸收
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：
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。
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原子吸收光谱分析概述
三、 原子吸收光谱分析的特点
空心阴极 灯
如要测定试液中的镁离子:
棱镜光电管Fra bibliotek04:04:54
原子吸收光谱分析概述
3、电热原子化技术的提出 1959年里沃夫提出电热原子化技术，大大提高了原子吸
收的灵敏度。
二、原子吸收与分子吸收、原子发射的比较
1．原子吸收与分子吸收 相同点：都属吸收光谱，遵守比尔定律。 不同点：吸光物质状态不同（分光光度法：溶液中的分子或
太阳 光
暗 线
但当时人们并不了解产生这些暗线的原因。
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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。
第一激发态
第一激发态
h
基态
Na*
Na+hν(发射)
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。
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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：
若用一般光源照射时，吸 收 光 的 强 度 变 化 仅 为 0.5% 。 灵 敏度极差。
根据经典的爱因斯坦理论 ，积分吸收与基态原子数目的 关系，由下式给出：
Kvdv
e2
mc
N0
f
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讨论：
积分吸收和峰值吸收
e2
Kvdv
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
第一激发态
h
基态
M*
M+hν(发射)
a. 原子发射
第三激发态 第二激发态
第一激发态
hν M+hν
基态 M* (吸收) b. 原子吸收
1．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 。
2．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 。
3．共振线： 共振发射线和共振吸收线都简称为共振线。 对大多数元素来说，共振线也是元素最灵敏的谱线。
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原子吸收光谱分析基本原理
二、谱线轮廓与谱线变宽
L
以Kv与 作图： 表征吸收线轮廓(峰)的参数：
中心频率0(峰值频率) ：最大吸
收系数对应的频率；
半 宽 度：Δ。
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L
L
谱线轮廓与谱线变宽
第八章 原子吸收光谱分析法
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第一节 原子吸收光谱分析概述
一、历史
定义：原子吸收光谱法是一种基于气态的待测基态原子对特 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： 1. 原子吸收现象的发现
1802年，W. H. Wollaston在研究太阳连续光谱时，发现 太阳光谱的暗线。
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。
a. 火焰温度较高区域
hν
基态
Na+hν
Na* (吸收)
b. 火焰温度较低区域
根据这一暗线与太阳光谱中的暗线在同一位置这一事实，证 明太阳连续光谱中的暗线正是大气圈中的气态Na原子对太阳 光谱中Na辐射的吸收所引起的，解释了暗线产生的原因。
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原子吸收光谱分析概述
2、空心阴极灯的发明
火焰
(二)、谱线变宽 1. 自然宽度ΔvN
在无外界影响下，谱线仍有一定宽度，这种宽度称为自然宽度。 根据量子力学的Heisenberg测不准原理，能级的能量有不确定性，ΔE 由下式估算：
ΔE=h/2（πτ）
τ-激发态原子的寿命；τ越小，宽度越宽。ΔvN约相当于10-5nm数量级.
2. 多普勒宽度ΔνD
由于原子在空间作无规则热运动所导致的，故又称为热变宽. 当处于热力学平衡时， Doppler变宽可用下式表示：
1. 灵敏度高：在原子吸收实验条件下，处于基态的原子 数目比激发态多得多（玻尔兹曼分布规律），故灵敏度高。 其检出限可达 10-9 g /ml ( 某些元素可更高 ) ；
2. 选择性好：谱线简单，因谱线重叠引起的光谱干扰较 小，即抗干扰能力强。分析不同元素时，选用不同元素灯， 提高分析的选择性；