《原子吸收光谱》课件
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频率为υ 强度为I0的光通过光程为l的 吸收池后，光强为Iυ ，减弱为-dIυ 。
根据朗伯定律，Iυ 和I0的关系为：Iv=I0,ve-KvL
I＝IoeKν1
L
I0，vBiblioteka Baidu
原子蒸气
Iv
原子吸收示意图
表征吸收线轮廓的值是中心频率υ0，和半 宽度△υ，前者由原子的能级分布特征决 定，后者除谱线本身具有的自然宽度外， 还受热变宽和压力变宽的影响。
对原子吸收分析法基本理论的讨论，主要是解 决两个方面的问题：①基态原子的产生以及它的 浓度与试样中该元素含量之间的定量关系；②基 态原子吸收光谱的特性及基态原子的浓度与吸光 度之间的关系。
二、原子吸收光谱分析的基本原理
共振发射线 共振吸收线
电子从基态跃迁到能量最低的激发态（第一激 发态）时吸收一定频率的光，它再跃迁回基态 时，则发射出同样频率的光（谱线）。
四、准确度高，分析速度快
测定微、痕量元素的相对误差可达0.1％～0.5 ％，分析一个元素只需数十秒至数分钟。
五、应用广泛
可直接测定岩矿、土壤、大气飘尘、水、植物、 食品、生物组织等试样中70多种微量金属元素， 还能用间接法测度硫、氮、卤素等非金属元素及 其化合物。该法已广泛应用于环境保护、化工、 生物技术、食品科学、食品质量与安全、地质、 国防、卫生检测和农林科学等各部门。
• 3、压力变宽（△vL）：粒子（原子、分子、电子、 离子等）在输送过程中互相发生碰撞，引起的谱 线变宽。
五、原子吸收光谱的测量
（1） 积分吸收
在吸收线轮廓内，吸收系数的积分称为积分吸收 系数，简称为积分吸收，它表示吸收的全部能量。 从理论上可以得出，积分吸收与原子蒸气中吸收辐 射的原子数成正比。
原子化器
原子化器的功能是提供能量，使试样干燥、蒸发和原 子化。在原子吸收光谱分析中，试样中被测元素的原子化 是整个分析过程的关键环节。实现原子化的方法，最常用 有两种：一种是火焰原子化法（火焰原子化器），是原子 光谱分析中最早使用的原子化方法，至今仍在广泛地被应 用；另一种是非火焰原子化法，其中应用最广的是石墨炉 电热原子化法。
（2） 峰值吸收
1955年Walsh A提出，在温度不太 高的稳定火焰条下，峰值吸收系数与火 焰中被测元素的原子浓度也成正比。吸 收线中心波长处的吸收系数K0为峰值 吸收系数，简称峰值吸收。前面指出， 在通常原子吸收测定条件下，原子吸收 线轮廓取决于Doppler宽度峰值吸收系 数与原子浓度成正比。
• 使电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收 谱线。
特征谱线
各种元素的原子结构和核外电子排布不同，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。
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。
一、概述
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。
光谱分析仪器：
光源
单色器 样品
检测器 读出部件
原子吸收光谱特点
一、灵敏度高
火焰原子吸收分光光度法测定大多数金属元素 的相对灵敏度为1.0×10-8～1.0×10-10g·mL-1, 非火焰原子吸收分光光度法的绝对灵敏度为 1.0×10-12～1.0×10-14g。这是由于原子吸收分 光光度法测定的是占原子总数99％以上的基态原 子，而原子发射光谱测定的是占原子总数不到1％ 的激发态原子，所以前者的灵敏度和准确度比后 者高的多。
原子吸收光谱原理图
三、谱线轮廓与变宽
原子群从基态跃迁至激发态所 吸收的谱线（吸收线）并不是 绝对单色的几何线，而是具有 一定的宽度，通常称之为谱线 的轮廓（或形状）。
它是谱线强度按频率的分 布，发射线的轮廓如图，可用 强度I对频率υ 作图，用峰高 I0和半峰宽△υ 来表示谱线轮 廓。
吸收线经常用吸收系数Kυ 来描述。设
二、精密度好
由于温度的变化对测定影响较小，该法具有良 好的稳定性和重现性，精密度好。一般仪器的相 对标准偏差为1％～2％，性能好的仪器可达0.1 ％～0.5%.
三、选择性好，方法简便
由光源发出特征性入射光很简单，且基态原子 是窄频吸收，元素之间的干扰较小，可不经分离 在同一溶液中直接测定多种元素，操作简便。
吸收线、吸收线轮廓和半宽度 吸收线、吸收线轮廓和半宽度
四、三种较为重要的变宽效应
• 1、自然宽度（△vN）：在无外界影响下，谱线 仍有一定宽度。它与原子发生能级间跃迁时激发 态原子的有限寿命有关。
• 2、多普勒变宽（△vD）：由于原子在空间作热 运动所引起的.这种效应无论是在空心阴极灯中发 光原子还是原子化器中被测基态原子都存在。
分光分光器器由入射和出射狭缝、反射镜和色散元件
组成，其作用是将所需要的共振吸收线分离出来。 分光器的关键部件是色散元件，现在商品仪器都 是使用光栅。原子吸收光谱仪对分光器的分辨率 要求不高，曾以能分辨开镍三线Ni230.003， Ni231.603，Ni231.096nm为标准，后采用 Mn279.5和Mn279.8nm代替Ni三线来检定分辨率。 光栅放置在原子化器之后，以阻止来自原子化器 内的所有不需要的辐射进入检测器。
AA1700原子吸收分光光度计
六、原子吸收分光光度计的组成
光源
光源的功能是发射被测元素的特征共振辐射。对光源 的基本要求是：发射的共振辐射的半宽度要明显小于吸收 线的半宽度；辐射强度大；背景低，低于特征共振辐射强 度的1%；稳定性好，30min之内漂移不超过1％；噪声小 于0.1％；使用寿命长于5A·h。多用空心阴极灯等锐线光 源。
根据朗伯定律，Iυ 和I0的关系为：Iv=I0,ve-KvL
I＝IoeKν1
L
I0，vBiblioteka Baidu
原子蒸气
Iv
原子吸收示意图
表征吸收线轮廓的值是中心频率υ0，和半 宽度△υ，前者由原子的能级分布特征决 定，后者除谱线本身具有的自然宽度外， 还受热变宽和压力变宽的影响。
对原子吸收分析法基本理论的讨论，主要是解 决两个方面的问题：①基态原子的产生以及它的 浓度与试样中该元素含量之间的定量关系；②基 态原子吸收光谱的特性及基态原子的浓度与吸光 度之间的关系。
二、原子吸收光谱分析的基本原理
共振发射线 共振吸收线
电子从基态跃迁到能量最低的激发态（第一激 发态）时吸收一定频率的光，它再跃迁回基态 时，则发射出同样频率的光（谱线）。
四、准确度高，分析速度快
测定微、痕量元素的相对误差可达0.1％～0.5 ％，分析一个元素只需数十秒至数分钟。
五、应用广泛
可直接测定岩矿、土壤、大气飘尘、水、植物、 食品、生物组织等试样中70多种微量金属元素， 还能用间接法测度硫、氮、卤素等非金属元素及 其化合物。该法已广泛应用于环境保护、化工、 生物技术、食品科学、食品质量与安全、地质、 国防、卫生检测和农林科学等各部门。
• 3、压力变宽（△vL）：粒子（原子、分子、电子、 离子等）在输送过程中互相发生碰撞，引起的谱 线变宽。
五、原子吸收光谱的测量
（1） 积分吸收
在吸收线轮廓内，吸收系数的积分称为积分吸收 系数，简称为积分吸收，它表示吸收的全部能量。 从理论上可以得出，积分吸收与原子蒸气中吸收辐 射的原子数成正比。
原子化器
原子化器的功能是提供能量，使试样干燥、蒸发和原 子化。在原子吸收光谱分析中，试样中被测元素的原子化 是整个分析过程的关键环节。实现原子化的方法，最常用 有两种：一种是火焰原子化法（火焰原子化器），是原子 光谱分析中最早使用的原子化方法，至今仍在广泛地被应 用；另一种是非火焰原子化法，其中应用最广的是石墨炉 电热原子化法。
（2） 峰值吸收
1955年Walsh A提出，在温度不太 高的稳定火焰条下，峰值吸收系数与火 焰中被测元素的原子浓度也成正比。吸 收线中心波长处的吸收系数K0为峰值 吸收系数，简称峰值吸收。前面指出， 在通常原子吸收测定条件下，原子吸收 线轮廓取决于Doppler宽度峰值吸收系 数与原子浓度成正比。
• 使电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收 谱线。
特征谱线
各种元素的原子结构和核外电子排布不同，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。
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。
一、概述
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。
光谱分析仪器：
光源
单色器 样品
检测器 读出部件
原子吸收光谱特点
一、灵敏度高
火焰原子吸收分光光度法测定大多数金属元素 的相对灵敏度为1.0×10-8～1.0×10-10g·mL-1, 非火焰原子吸收分光光度法的绝对灵敏度为 1.0×10-12～1.0×10-14g。这是由于原子吸收分 光光度法测定的是占原子总数99％以上的基态原 子，而原子发射光谱测定的是占原子总数不到1％ 的激发态原子，所以前者的灵敏度和准确度比后 者高的多。
原子吸收光谱原理图
三、谱线轮廓与变宽
原子群从基态跃迁至激发态所 吸收的谱线（吸收线）并不是 绝对单色的几何线，而是具有 一定的宽度，通常称之为谱线 的轮廓（或形状）。
它是谱线强度按频率的分 布，发射线的轮廓如图，可用 强度I对频率υ 作图，用峰高 I0和半峰宽△υ 来表示谱线轮 廓。
吸收线经常用吸收系数Kυ 来描述。设
二、精密度好
由于温度的变化对测定影响较小，该法具有良 好的稳定性和重现性，精密度好。一般仪器的相 对标准偏差为1％～2％，性能好的仪器可达0.1 ％～0.5%.
三、选择性好，方法简便
由光源发出特征性入射光很简单，且基态原子 是窄频吸收，元素之间的干扰较小，可不经分离 在同一溶液中直接测定多种元素，操作简便。
吸收线、吸收线轮廓和半宽度 吸收线、吸收线轮廓和半宽度
四、三种较为重要的变宽效应
• 1、自然宽度（△vN）：在无外界影响下，谱线 仍有一定宽度。它与原子发生能级间跃迁时激发 态原子的有限寿命有关。
• 2、多普勒变宽（△vD）：由于原子在空间作热 运动所引起的.这种效应无论是在空心阴极灯中发 光原子还是原子化器中被测基态原子都存在。
分光分光器器由入射和出射狭缝、反射镜和色散元件
组成，其作用是将所需要的共振吸收线分离出来。 分光器的关键部件是色散元件，现在商品仪器都 是使用光栅。原子吸收光谱仪对分光器的分辨率 要求不高，曾以能分辨开镍三线Ni230.003， Ni231.603，Ni231.096nm为标准，后采用 Mn279.5和Mn279.8nm代替Ni三线来检定分辨率。 光栅放置在原子化器之后，以阻止来自原子化器 内的所有不需要的辐射进入检测器。
AA1700原子吸收分光光度计
六、原子吸收分光光度计的组成
光源
光源的功能是发射被测元素的特征共振辐射。对光源 的基本要求是：发射的共振辐射的半宽度要明显小于吸收 线的半宽度；辐射强度大；背景低，低于特征共振辐射强 度的1%；稳定性好，30min之内漂移不超过1％；噪声小 于0.1％；使用寿命长于5A·h。多用空心阴极灯等锐线光 源。