原子吸收光谱法PPT课件

原子吸收线的半宽度：10-3nm，准确测量原子蒸气吸收的全部能量， 即谱线下所围面积（积分吸收），需要分辨率很高的色散元件，很 难做到。 （原子吸收现象自1802年发现到100多年后才得到应用的 原因）
（二）峰值吸收：1955年Walsh提出，在温度不太高的稳定火
焰条件下，峰值吸收系数与火焰中被测元素的原子浓度成正
高压直流电（300 V） 阴 极电子 撞击惰性原子
电离 阴极
正离子
轰击
待测原子溅射
激发
待测元素特征共振
发射线
溅射：被正离子从阴极表面 轰击出原子的现象
3. 锐线光源 工作电流 几mA — 几十mA 阴极温度不高，Doppler变宽不明显 气压很低，Lorentz变宽可忽略
二、原子化器 作用：提供能量，使试样干燥、蒸发并原子化
A KC 原子吸收测量的基本关 系式
§ 3.3 仪器
原子吸收分光光度计组成：
光源
原子化器
单色器
检测器
一、光源 （一）光源的作用和要求
1. 作用：发射被测元素 的共振辐射 2. 要求：a. 锐线光源
b. 辐射强度大 c. 稳定性高 d. 背景小 （二）空心阴极灯
1. 组成
2. 工作原理
心频率一致（υ0e=υ0a）
K0不随υ改变
（四）实际测量
I I 0 exp( K 0l ) (3 4) I0, Iυ-- 分别为入射光与透射光的强度 K0-- 峰值吸收系数
l-- 原子蒸气吸收层厚度
当在原子吸收线中心频率附近一定频率范围∆υ测量，则：
I 0
0
I
d
(3 - 5), 将（
3 - 5）代入（
3 - 4）
I 0 I d exp( K 0l )
A lg I 0 lg I
0 I d
0.43 K 0l (3 - 6）
0 I d exp( K 0l )
将（ 3 - 3）代入（ 3 6）
A 0.43 2 ln 2 e 2 flaC D mc
比。 表达式：
K
K 0 exp
2 (
0) D
ln 2 2
0 K
d
1 2
ln
2
K
0
D
将（ 3 - 2）代入上式
K0
2 D
ln 2
e2 mc
N
0 f
(3 3)
K0 ∝ N0 (N0=a C)
K0∝ C
（三）锐线光源 要求：1. 发射线半宽度远远小
于吸收线半宽度（∆υe<<∆υa) 2. 发射线与吸收线的中
gi,g0 激发态与基态能级 计的 权统 重，它表示能 简级 并的 度
kBoltzm常 an数,1.381023JK1
Ei 激发能
（一）当T不变时，Ei 越小（波长越长），Ni/N0 越大，即激发 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，Ei 对Ni/N0 的影响有限
第三章 原子吸收光谱法
(Atomic Absorption Spectrometry, AAS)
§ 3.1 概述 § 3.2 基本原理 § 3.3 仪器 § 3.4 干扰及其消除方法 § 3.5 分析方法 § 3.6 灵敏度与检出限 § 3.7 原子荧光光谱法
§ 3.1 概述
一、定义及发展 （一）定义：基于被测元素基态原子在蒸气状态对其原子共振辐射吸
（∆ ν 10-3-10-2 nm)
谱线具有一定宽度的原因： 1. 自然宽度（10-5 nm）：没有任何外界影响下，谱线仍具有一定的宽度。
自然宽度与激发态原子的平均寿命有关，平均寿命越长，谱线宽度越 窄
2. 多普勒（Doppler）变宽（热变宽）（10-3 nm）：原子热运动引起的， 一个运动着的原子发出的光，如果运动方向离开观察者（接受器）， 则在观察者看来，其频率较静止原子所发的频率低，反之，高。（谱 线变宽最主要因素）
（一）火焰原子化器 1. 组成：喷雾器、雾化室、燃烧器 （1） 喷雾器作用：将试样溶液雾化，供给细小的雾滴 （2）雾化室作用： 使气溶胶的雾粒更小，更均匀并与燃气、助 燃气混合均匀后进入燃烧器 （3）燃烧器：产生火焰，使进入火焰的试样气溶胶蒸发和原子 化
2. 火焰的基本特性
（1）燃烧速度：供气速度过大会使火焰离开燃烧器，变得不稳定， 甚至吹灭火焰。供气速度过小，会引起回火。
5. 场致变宽：由于外界电场或带电粒子、离子形成的电场及磁 场的作用使谱线变宽
引起谱线变宽的主要原因：多普勒变宽（最主要）、 劳伦茨变宽
四、原子吸收的测量
（一）积分吸收
表达式
e2
Kvdv
mc N0 f
------（3-2）
m--电子质量 e--电子电荷 C--光速
f--振子强度，即能被入射辐射激发的每个原子的平均电子数
3. 压力变宽：原子蒸气的压力变大时，原子间发生相互碰撞导致谱线变 宽 （1）劳伦茨（Lorentz）变宽：被测原子与其它粒子的碰撞10-3 nm
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（2）赫鲁兹马克（Holtzmark)变宽：同种原子碰撞引起的变宽 （忽略）
4. 自吸变宽：空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所 吸收产生自吸使谱线变宽。
（二）当Ei 不变，T增加，Ni/N0 越大，处于激发态的原子数增 加且Ni/N0 随温度T增加而呈负指数增加，T <3000 K，Ni/N0 <1 0/00
N=Ni + N0≈ N0 三、原子吸收光谱的轮廓
（一）谱线轮廓：谱线占据着有限的、相当窄的频率或波长 范围，谱线具有一定的轮廓
（二）峰值吸收（K0） （三）中心频率（ν0 ） （四）谱线半宽度
收进行元素定量分析的方法。 （二）发展历史
1802年 发现原子吸收现象 1955年 Walsh A(瓦尔西, 澳大利亚）奠定了原子吸收
光谱法的基础 20世纪60年代中期 迅速发展 目前，AAS已经成为一种成熟的分析方法，得到广泛应用
§ 3.2 基本原理
一、原子吸收光谱的产生 二、基态原子数与激发态原子数的关系 三、原子吸收光谱的轮廓 四、原子吸收的测量
一、原子吸收光谱的产生 基态的气态原子 吸收共振辐射
外层电子由基态跃迁
至激发态
原子吸收光谱
共振吸收线
共振线： 基态
共振发射线
激发态
二、基态原子数与激发态原子数的关系 基态原子
原子蒸气中 激发态原子
Boltzman分布定律
Ni gi exp( Ei )(31)
N0 g0
kT
Ni,No 激发态与基态的原子数