原子吸收光谱法(1)

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4-2 原子吸收光谱法的基本原理
一、原子吸收光谱的产生 1.原子的能级与跃迁
ΔEhγ hc
λ
（1）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
（主或第一）共振线] — “吸收光谱”
（2）激发态基态，发射出一定频率的辐
射，产生共振发射线[也简称共振线]
— “发射光谱”
基态与第一激发态之间能级差最低；
心阴极内壁流向阳极，与低压惰性气体碰撞
而使之电离，产生正电荷，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，阴
极内辉光中便出现了阴极物质特征光谱。用
从而发生多普勒效应，使谱线变宽，一般可达
10-3nm。
紫移：原子向光源方向运动，吸收频率高的波。
红移：原子背离光源方向运动，吸收频率低的光波。
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（3）压力（碰撞）变宽
①劳伦兹变宽△γL
待测原子和其它原子碰撞。
②赫尔兹马克变宽 △γH
同种原子碰撞。
当待测组分浓度较高时，才会发生赫尔兹马克
如：Na λ= 589.0nm
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Mg λ= 285.2nm
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3.吸收峰形状（轮廓）
用特征吸收频率左右范围的辐射光照射时，
获得一峰形吸收（具有一定宽度）。
由：It=I0e-KvL ， 透射
光强度It和吸收系数Kγ 及辐射频率有关。
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表征吸收线轮廓（峰）
■基态原子对共振吸收线全部能量的吸收，即谱线
下所围面积测量（积分吸收），
则是一种绝对测量方法，现在
的分光装置无法实现。
Kvdv aN0
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★极大（峰）值吸收法（锐线光源）
基态原子对入射光中心波长的吸收—峰值吸收。必 须使用锐线光源方可实现（1955年澳大利亚物理学家Walsh提出）
何为锐线光源？
（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。
空心阴极灯（HCL） 可发射锐线光源。
△γe=0.0005~0.002nm △γa=0.001~0.005nm
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二、基态原子数与原子化温度
■原子吸收光谱是利用待测元素的原子蒸气中
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4-1 概述
一、定义
基于待测元素的基态原子蒸气对其特征谱
线的吸收作用来进行定量分析的一种方法。
二、原子吸收光谱法的特点
1.灵敏度高：可达10-15～10-13g。
2.选择性好，干扰少，易消除。
3.精密度和准确度高。
4.测定元素多：70多种（主要指阳离子）
5.样品用量少，分析速度快。
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★世界八大“公害事件”之一 骨痛病事件：1955年—1972年间，日本富山县神通 川流域，排含Cd废水入稻田进行灌溉而引起的Cd 中毒事件。
★海水中重金属测定方法？（0.x ～几十ug/L） ★SK-Ⅱ化妆品中Al超标事件。铝盐除具有抑汗作用
外，还具有杀菌、抑菌作用，是收敛剂。
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在原子吸收条件下：激发态原子数Nq与基态原 子数N0之比较小（10-3），不足<0.1%。可 以用基态原子数代表待测元素的原子总数。
公式右边除温度T外，都是常数。T 一定， 比值一定。
三、定量基础
It I0eKνL
当使用锐线光源时，
可用K0代替Kv，则：
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4-1 概述
4-2 原子吸收光谱
第四章
法的基本原理
原子吸收光谱分析 4-3 原子吸收分光
光度计
4-4 原子吸收光谱
法的分析方法
4-5 干扰与消除方法
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课程引入：
★Zn是人体中重要的微量元素，头发中Zn含量反映 了人体Zn营养水平。如何测定固体样品（头发）
中的Zn含量？（标准110～180ug/g）
基态原子与共振线吸收之间的关系来测定的。
■需要考虑原子化过程中，原子蒸气中基态原
子与待测元素原子总数之间的定量关系。热
力学平衡时服从玻耳兹曼(Boltzmann)分布定
律：
Nq
gq
E0Ej
e kT
gq
hν
ekT
N0 g0
来自百度文库g0
式中gq 、g0分别为激发态和基态的统计权重。
（粒子在某一能级下的不同状态数）
跃迁最容易— 主或第一共振吸收（或发射）线。
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2.元素的特征谱线
（1）各种元素的原子结构和外层电子排布不
同，基态第一激发态，跃迁吸收能量
不同（量子化能级） — 具有特征性。
（2）各种元素的基态第一激发态最易发
生，吸收最强，最灵敏线，特征谱线，
最主要的分析线。
（3）利用特征谱线可以进行定量分析。
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二、光源
1.作用
提供待测元素的特征谱线。获得较高的灵敏
度和准确度。
光源应满足如下要求：
(1)能发射待测元素的共振线。
(2)能发射锐线。
(3)辐射光强度大。
(4)稳定性好。
2.空心阴极灯(HCL)
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3.空心阴极灯的原理
施加适当电压(300~500V)时，电子将从空
的参数：
①特征频率0（峰
值频率）：最大
吸收系数对应的
频率或波长。特
征波长λ0 (nm)
②半宽度：Δ0
4.吸收峰变宽原因
（1）自然宽度△γN
在无外界影响下，谱线具有一定的宽度。多数情况
下约为10-5～10-4nm。 （2）多普勒（热）变宽△γD
由于辐射原子处于无规则的热运动状态，这一不规
则的热运动与观测器两者间形成相对位移运动，
变宽△γH 。
火焰原子吸收变宽主要取决于△γL。
石墨炉法原子吸收主要是△γD。
△γL和△γD具有相同的数量级，为10-3nm
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5.积分吸收和峰值吸收
■钨灯光源和氘灯经分光后，光谱通带为0.2nm。而 原子吸收线的半宽度为10-3nm。若用一般光源照射 时，吸收光的强度变化仅为0.5% （0.001/0.2×100%），灵敏度极差。
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AlgI0 I
0.4340K L0.434Δ2bvD
Kvdv
0.434boLaN Δ2vD
A = k N0 L
N0 ∝N∝C A ∝C， A∝ 1/△vD
N0 基态原子数， N 原子总数，
C 待测元素浓度
所以：A=lg(I0 /I)=K' c
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一、流程