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。
原子吸收光谱分析_图文_图文
③火焰温度取决于燃气与助燃气类 型及比例。 常用火焰包括：空气－乙炔(2300℃)、
氧化亚氮－乙炔(3000 ℃) 等。
火焰类型：
化学计量火焰：
温度高，干扰少，稳定，背景低，常用。
富燃火焰：
还原性火焰，燃烧不完全．适于 测定较易形成难熔氧化物的元素Mo 、Cr 、稀土等。
自然宽度
(2) 谱线变宽
无外界影响下谱线具有的宽度。
多普勒变宽(热变宽)Δ D
由原子热运动导致。 多普勒效应：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)，则其频率较静止原子所发的频率低； 反之，则高。
因此，多普勒变宽与元素原子质量、温度和谱线频率有关。
谱线频率越大、原子质量越小、温度越高，Δ D越大。
8.4 定量分析方法
1. 标准曲线法
配制一系列不同浓度的标准试样，由低到高依次分析， 将获得的吸光度A数据对应于浓度c作标准曲线：
A = lg(I0/I) = kcL 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。
注意在高浓度时，标准曲线易 发生弯曲。向浓度轴弯曲(负偏离 )由自吸、压力变宽等影响所致； 光谱干扰(背景干扰)引起正偏离
A = logI0/It = log 1/T = kbc
A为吸光度； k是吸收系数，与入射光波长、物质的性质和溶液 的温度等因素有关；
It/I0称为透光率，用T表示。
朗伯-比耳定律的适用条件：入射光为单色光。
原子吸收与分子吸收
KMnO4溶液的吸收曲线 分子吸收光谱--带状光谱
原子结构较分子结构简单，理 论上应产生线状光谱吸收线。
2. 标准加入法
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。
第六章原子吸收光谱分析法
例题 计算2000K和3000K时, Na589.0nm的激发态 与基态原子数之比各为多少？已知gi/g0=2
解：
Ei
hc
4.136 1015eV s 3 1010cm s1 589.0nm 107 cm nm1
AAS的基本原理
赫鲁兹马克(Holtzmark)变宽(R或R): 同种原子碰撞，又称为共振变宽， R随着待测
元素原子密度升高而增大，在原子吸收法中，测定 元素的浓度较低，R一般可以忽略不计 。
自吸变宽：
光源辐射共振线被光源周围较冷的同种原子所吸 收的现象叫做自吸，自吸现象使谱线强度降低，同 时导致谱线变宽。
AAS的基本原理
表征吸收线轮廓（峰）的参数： 中心频率O(峰值频率) :最大吸收系数对应的频率 中心波长λ(nm) :最大吸收系数对应的波长
半宽度ΔO(吸收线宽度)：峰值吸收值一半处的频率
原子吸收线的宽度约为10-3-10-2nm(折合成波长)。
AAS的基本原理
3.吸收峰变宽原因
自然变宽(N或N): 在无外界条件影响时，谱线的固有宽度称为自
AAS的基本原理
一、共振线
1.原子的能级与跃迁 基态第一激发态,吸收一定频率的辐射能量。产生的吸收
线叫共振吸收线（简称共振线） —— 吸收光谱 激发态基态，发射出一定频率的辐射。所释放的光线叫共
振发射线（也简称共振线） ——发射光谱 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 跃迁吸收能量不同——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 3）利用特征谱线(共振线)可以进行定量分析。
原子吸收光谱分析-
谱线宽度得表示
吸收线在中心频率0 两侧具有一定得宽度 用半宽度Δ表征
I0为入射光强 I为透射光强 ν0为中心频率
I为透射光强 ν0为中心频率 Kν为吸收系数
吸收线Δ: 10-3～10-2nm 发射线Δ: 5×10-4～2×10-3nm
大家学习辛苦了, 还是要坚持 继续保持安静
吸收系数Kν将随光源得辐射频率ν而改变,这就是由
§8-2 原子吸收光谱法基本原理
一、原子吸收光谱得产生
正常情况下,原子处于基态。
当有辐射通过自由原子蒸气时,若辐射得频率等于 原子中得电子从基态跃迁到激发态所需要得能量频率 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。
各种元素得原子结构不同,不同元素得原子从基态 激发至第一激发态时,吸收得能量也不同,所以各元素 得共振线都不相同,而具有自身得特征性。
提高原子化温度,减小化学干扰、使用高温火焰或提 高石墨炉原子化温度,可使难离解得化合物分解。
2)在同一温度下,电子跃迁得能级Ej越小,共振线波长 越长, Nj/N0值也愈大
常用得火焰温度一般低于3000K,元素激发能
一般低于10ev,大多数共振线得波长小于600nm,因
此对大多数元素来说, Nj/N0得数值均很小(<1％), 即火焰中得激发态原子数远小于基态原子数,也就
就是说火焰中99％以上得原子处于基态。
k
cxVx Vx
csVs Vs
0.670
k
cx
50 103 50 300 106 50.3103
cx 0.279mg / L
§8-5 干扰及其抑制
原子吸收光谱法得主要干扰有物理干扰、化学干 扰与光谱干扰三种类型。
第七章 原子吸收光谱分析法
A=K· c 此式说明：在一定实验条件下，吸光度（A） 与浓度（c）成正比。所以通过测定A，就可 求得试样中待测元素的浓度（c），此即为 原子吸收分光光度法定量基础。
§7-3 原子吸收分光光度计
• 光源-原子化系统-分光系统-检测显示系统四个
部分构成。
如果将原子化器当作分光光度计的比色皿， 其仪器的构造与分光光度计很相似。
0.0001 nm
但积分吸收的测定非常困难。因为原子吸收线的半宽度很小，只有 0.001-0.005nm。要分辨如此窄的谱线，对波长为500 nm，其分辨率应 为：
R =
500 = 500000 0 . 001
这样高的分辨率，对现代仪器不可能达到的！ 如果用连续光谱作光源，所产生的吸收值将是微不足道的，仪器也 不可能提供如此高的信噪比！ 尽管原子吸收现象早在18世纪就被发现，但一直未用于分析。直到 1955年，Walsh 提出以“峰值吸收”来代替“积分吸收”。从此，积分吸收 难于测量的困难得以间接地解决。
锐线光源:是发射线半宽度远小于吸收线 半宽度的光源，如空心阴极灯。
锐线光源需要满足的条件:
1. 光源发射线半宽度小于吸收线半宽度 2.发射线与吸收线的中心频率一致。 这时发射线的轮廓可看作一个很窄的矩形，即 峰值吸收系数Kv在此轮廓内不随频率而改变， 吸收只限于发射线轮廓内。
峰值吸收测量示意图
原子化系统
助燃气 雾化器
样品液
废液
一、光源及光源调制 对AAS光源的要求： a）发射稳定的共振线，且为锐线； b）强度大，没有或只有很小的连续背景； c）操作方便，寿命长。
1.空心阴极灯(Hollow Cathode Lamp, HCL)
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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12
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
原子吸收光谱分析法
对于物理干扰，最好的消除方法 就是配制与试样溶液组成相似的 标准溶液。也可用标准参加法来 进行测定。
三，测定条件的选择： 1．分析线的选择：一般选用共
振线作分析线。 2．灯电流：保正稳定和适当光
强度输出的条件下，尽量选 用较低的工作电流。
5．狭缝宽度：由于原子吸收光谱法谱 线的重叠较少，一般可用较宽的狭 缝，以增强光的强度。但当存在谱 线干扰和背景吸收较大时，那么宜 选用较小的狭缝宽度。
SCV0.0044(g/1% 吸 收 ) A
式中：S为绝对灵敏度；C为试液 中 待 测 元 素 的 浓 度 〔g能检 出的元素的最低浓度或最小质 量。
定义为：能给出信号强度 等于3倍噪声信号强度标准偏差 时所对应的元素浓度或质量。
当在正负电极上施加适当电 压〔一般为200～500伏〕时，在 正负电极之间便开始放电，这时， 电子从阴极内壁射出，经电场加 速后向阳极运动。
电子在由阴极射向阳极的过程中， 与载气〔惰性气体〕原子碰撞使其 电离成为阳离子。带正电荷的惰性 气体离子在电场加速下，以很快的 速度轰击阴极外表，使阴极内壁的 待测元素的原子溅射出来，在阴极 腔内形成待测元素的原子蒸气云。
三．光学系统： 分光系统一般用光栅来进行分光。
光谱通带： W=D×S×10-3
其中：W为光谱通带〔单位nm〕；D为 光 栅 的 倒 线 色 散 率 〔 单 位 nm/mm-1〕 ； S为狭缝宽度〔单位μm〕。
四．检测系统： 检测系统包括检测器、放大器、
对数转换器、显示器几局部。
原子吸收光谱法的分析过程：
计算式为：D c 3 ( g / m L )
A
或 D g 3 ( g )
A
式 中 D 为 检 出 极 限 〔μg/mL 或 g〕 ； σ 为 对 空 白 溶 液 进 行 不 少 于 10 次 测 量时的标准偏差；A为吸光度；g为 质量〔g〕。
原子吸收光谱分析基本原理
原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）是一种常用于定量分析的分析方法。
其基本原理是利用原子或离子对特定波长的光进行选择性吸收，从而得到样品中特定元素的浓度信息。
以下是AAS 基本原理的详细解释。
1.原子吸收谱线：当样品中的原子或离子处于基态时，它们会吸收特定波长的光，产生具有特征波长和强度的吸收峰。
这些吸收峰是由原子或离子的电子从基态跃迁至激发态，然后再跃迁至基态时所产生的。
每种元素具有不同的、特定的吸收谱线，因此可以通过测量特定波长的光的强度来确定样品中特定元素的浓度。
2.选择性吸收：AAS是一种选择性吸收分析方法，它只测量特定波长光的吸收情况。
这是通过使用特定波长的光源和窄缝光栅来实现的。
光源产生特定波长的光束，经过光栅的分离和选择，只允许特定波长的光通过，最终到达检测器。
这样就确保只有与特定元素吸收谱线相对应的光被测量。
3.原子化和气体吸收池：在AAS中，样品首先必须被转化为气相的原子或离子。
这是通过将样品以高温原子化炉或火焰中的火花器实现的。
在原子化过程中，样品中的化合物、离子或者分子被转化为气体态的原子或离子。
然后，这些气体原子或离子会进入一个气体吸收池中，该池设有特定波长的光源。
4.吸收测量和浓度计算：进入气体吸收池的原子或离子会吸收特定波长的光。
吸收的光强度与样品中特定元素的浓度成正比，这是AAS用于定量分析的基础。
检测器记录吸收的光强度，通常使用光电倍增管或光电二极管。
校准曲线或标准加入法可以用于根据测得的吸收强度反推样品中特定元素的浓度。
总结起来，原子吸收光谱分析基于原子或离子对特定波长的光的选择性吸收，通过测量吸收光的强度来计算样品中特定元素的浓度。
该分析方法需要对样品进行原子化和选择性吸收实验装置中的气体吸收池中完成。
(完整版)原子吸收光谱的定量分析
(完整版)原子吸收光谱的定量分析
介绍
原子吸收光谱是一种常用的定量分析方法，用于测量样品中特定元素的浓度。
本文档旨在介绍原子吸收光谱的基本原理和定量分析的步骤。
原理
原子吸收光谱利用原子吸收特定波长的光来测量样品中特定元素的浓度。
当光通过样品中的原子气体时，原子会吸收与其原子结构相关的特定波长的光线。
通过测量吸收光的强度，可以确定样品中特定元素的浓度。
步骤
以下是进行原子吸收光谱定量分析的基本步骤：
1. 样品制备：将待分析的样品转化为原子气态。
常用的方法包括火焰法、电感耦合等离子体法等。
2. 选择波长：根据待分析元素的吸收峰进行波长选择。
可以通过参考相关文献或经验来确定。
3. 校准曲线：准备一系列浓度已知的标准溶液，测量它们的吸光度，并绘制校准曲线。
4. 测量样品：将样品引入原子吸收光谱仪器，测量其吸光度。
5. 数据分析：利用校准曲线，计算出样品中特定元素的浓度。
6. 重复测量：进行重复测量，确保结果的准确性和可靠性。
7. 结果报告：将测得的浓度结果整理并报告。
结论
原子吸收光谱是一种可靠的定量分析方法，能够有效测量样品中特定元素的浓度。
正确的样品制备、波长选择和数据分析步骤对于获得准确结果至关重要。
通过遵循上述步骤，可以进行原子吸收光谱的定量分析。
*注意：本文档仅为介绍原子吸收光谱的基本原理和步骤，具体实验细节和参数设置需要根据实际情况进行调整。
*。
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。
原子吸收光谱分析及其应用
原子吸收光谱分析及其应用原子吸收光谱分析（Atomic Absorption Spectroscopy，简称AAS）是一种常用的分析技术，通过测量原子吸收电子能级跃迁所产生的特定波长的吸收光线，用于定性和定量分析样品中的金属和非金属元素。
本文将介绍原子吸收光谱分析的原理、仪器设备、分析过程以及其在环境、医药、冶金等领域中的应用。
1.原理：原子吸收光谱分析基于原子的量子力学原理，通过外加能量（通常是热能或电磁辐射）使原子中的电子跃迁到高能级并被激发，随后电子又会自发跃迁至低能级，释放出与跃迁能级差相等的光子，产生特定波长的吸收光谱。
这些特定的波长受到吸收样品中的金属或非金属元素的存在与否、其浓度以及样品基质的影响。
2.仪器设备：原子吸收光谱仪主要由光源、样品池、单色仪、检测器和数据记录仪组成。
光源通常是用于产生特定波长的光，如空心阴极灯或电感耦合等离子体透明源。
样品池包括气体燃烧炉和液体样品池，用于将样品中的元素原子化。
单色仪可以选择性地分离特定波长的光线，以避免干扰。
检测器通常是光电倍增管或光电二极管，用于测量样品中的特定波长的光强。
数据记录仪用于记录并分析测量结果。
3.分析过程：首先，将待分析的样品制备成合适的形式，如溶液、颗粒或气态样品。
然后，使用合适的方法将样品原子化，例如通过灰化加热、火焰燃烧或化学分析转化。
原子化的样品进入样品池并与光源产生的特定波长的光进行相互作用。
通过单色仪选择特定波长的光线，并使用检测器测量光强。
测量结果经过校准和计算后，可以得到样品中金属或非金属元素的浓度。
4.应用：原子吸收光谱分析广泛应用于环境、医药、冶金等领域。
在环境领域，它被用于监测水、土壤和空气中的重金属和有害元素，如铅、汞和砷的含量。
在医药领域，原子吸收光谱分析用于药物的质量控制和金属微量元素的测定。
在冶金领域，它可以分析矿石中的金属含量，以及合金中的成分和纯度。
总之，原子吸收光谱分析是一种准确、灵敏且广泛应用的分析技术。
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。
原子吸收及原子荧光光谱分析
原子吸收及原子荧光光谱分析原子吸收光谱法（AAS）和原子荧光光谱法（AFSS）是两种广泛应用于化学、生物和环境科学领域的光谱分析方法。
本文将详细介绍这两种方法的基本原理、实验流程和仪器设备，并比较其优缺点。
原子吸收光谱法是一种基于原子能级跃迁的光谱分析方法。
样品中的元素在高温下被激发为原子态，原子蒸气相中被特定波长的光源照射，吸收其共振辐射，进而测量光源的减弱程度，推算出样品中待测元素的含量。
样品处理：将样品溶解于适当的溶剂中，以制备成待测溶液。
标准溶液配制：精确配制一系列不同浓度的标准溶液。
绘制标准曲线：测定不同浓度标准溶液的吸光度，绘制吸光度与浓度的关系曲线。
测定样品吸光度：测定待测溶液的吸光度，并将其与标准曲线进行比较，得到待测元素的含量。
原子吸收分光光度计的主要部件包括光源、原子化器、分光系统和检测系统。
光源通常为空心阴极灯，能发射待测元素的特征光谱。
原子化器主要有火焰原子化器和石墨炉原子化器两种。
火焰原子化器操作简便，但灵敏度较低；石墨炉原子化器灵敏度高，但操作较复杂。
分光系统采用光栅或棱镜进行分光，以得到待测元素的特征光谱。
检测系统则负责测量光谱的吸收程度。
原子荧光光谱法是一种基于原子荧光发射的光谱分析方法。
样品中的元素在高温下被激发为原子态，原子在受到一定波长的光源照射后会产生荧光，荧光的强度与原子的数目成正比，因此通过测量荧光的强度可以推算出样品中待测元素的含量。
样品处理：将样品溶解于适当的溶剂中，以制备成待测溶液。
标准溶液配制：精确配制一系列不同浓度的标准溶液。
绘制标准曲线：测定不同浓度标准溶液的荧光强度，绘制荧光强度与浓度的关系曲线。
测定样品荧光强度：测定待测溶液的荧光强度，并将其与标准曲线进行比较，得到待测元素的含量。
原子荧光光度计的主要部件包括光源、原子化器、激发光源、检测系统和信号处理系统。
光源通常为空心阴极灯，能发射特定波长的激发光。
原子化器主要有电热原子化器和化学原子化器两种，前者利用电热效应将样品转化为原子态，后者则利用化学反应将样品转化为原子态。
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。
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标准加入法注意事项：四点
P248
∴
用原子吸收法测定元素M时，由一份未知试 样得到的吸光度为0.435，在9ml未知液中加 入1ml100µg/mL的M标准溶液。这一混合液 得到的吸光度读数为0.835，计算未知液中M 的浓度（µg/mL）？
Ax kcx
0.435 kcx
c xVx csVs Ao k Vx Vs
四)检测系统 检测系统的作用是接受欲测量的光信号，并将其转换 为电信号，经放大和运算处理后，给出分析结果。 检测系统包括检测器、放大器、对数变换器、显示 装置几部分。
§8-4 定量分析方法 A=k/ c 比尔定律
原子吸收分光光度法定量基础
1. 标准曲线法：配制一系列不同 浓度的待测元素标准溶液，在 选定的条件下分别测定其吸光 A
c x 9 1 100 0.835 k 1 9
=9.8µ g/mL
cx
原子吸收光谱法测定试液中的Pb，准确移取 50ml试液2份。用铅空心阴极灯在波长283.3nm 处，测得一份试液的吸光度为0.325。在另一 份试液中加入浓度为50.0mg· L-1铅标准溶液 300µL，测得吸光度为0.670，计算试液中铅的 浓度(mg· L-1)为多少？
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。 在实验条件下，基 态原子数目大大高 于激发态原子数目， 因此吸收法灵敏度 比较高。
Comparison of AAS and AES
原子吸收法的选择性高，干扰较少且易于克服。 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。 原子吸收具有较高的灵敏度。 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。 原子吸收法比发射法具有更佳的信噪比 这是由于激发态原子数的温度系数显著大于基态 原子。
一、物理干扰（physical interference）
§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。
实际测量
只要测量吸收前后发射线强度的变化，便可求出被测元素的含量
I I 0 exp( k L ) I0 A lg 0.434 K L I
A 0.434K 0 L
=kN0L
又由于
上式的前提条件： （1） Δνe<Δνa ； （2）发射线与吸收线的中心频率一致
四、基态原子数与原子化温度
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。
谱线宽度的表示
吸收线在中心频率0 两侧具有一定的宽度 用半宽度Δ表征
I0为入射光强
I为透射光强
ν0为中心频率
Kν为吸收系数 I为透射光强 ν0为中心频率 吸收线Δ: 10-3～10-2nm 发射线Δ: 5×10-4～2×10-3nm
包括劳伦兹变宽和共振变宽。
其宽度也约为10-3 ~ 10-2nm 数量级。
三、原子吸收光谱的测量
1.积分吸收测量法 在吸收线轮廓内，以吸收系数对频率积分称为积 分吸收，积分得的结果是吸收线轮廓内的总面积， 它表示原子蒸气吸收的全部能量。 理论上：积分吸收与原 子蒸气中吸收辐射的基态 原子数成正比。
原子吸收分光光度计由光源、原子化系 统、光学系统及检测系统四个部分构成。
双光束型原子吸收分光光度计通过参比 光束的作用使光源的任何漂移都可得到补偿。
一）光源
1.光源作用：辐射待测元素的特征光谱。 2．光源应满足的条件： 1）能辐射出半宽度比吸收线半宽度还窄的谱 线，并且发射线的中心频率应与吸收线的 中心频率相同。 2）辐射的强度应足够大。 3）辐射光的强度要稳定，且背景小。 3.空心阴极灯 空心阴极灯是一种气体放电管,包括一个阳极 和一个空心圆筒阴极。
定量的基体元素，标准液与试样溶液用相同的试剂 处理。 2 ．所配标准溶液的浓度，应在吸光度与浓度呈直线 关系的范围内 3 ．每次测定前必须用标准溶液检查，并保持测定条 件的稳定。 4．应扣除空白值，为此可选用空白溶液调零。
2.标准加入法:取两份体积相同的试样溶液，设为A和B，
在B中加入一定量的待测元素的标准溶液，然后分别将
火焰种类
2H2 + O2 = 2H2O 燃气 ：助燃气 2：1 中性 2mol 1mol 2：1 贫燃 1mol 1mol 1：1 富燃 3mol 1mol 3：1
无火焰原子化法：原子化效率高 常用的无火焰原子化装置主要有电热高温 石墨管、石墨坩埚、石墨棒等
三）光学系统 光学系统分为外光路系统（照明系统）和分光系统。 分光系统主要由色散元件、反射镜、狭缝等组成 外光路系统使光源发出的共振线正确地通过被测试样的 原子蒸气，并投射到单色器的狭缝上。 分光系统的作用是将待测元素的共振线与邻近谱线分开
度，以测得的吸光度A为纵坐标，
浓度c为横坐标作图，得到标准 曲线。
Ax
Cx
O
C
再在相同条件下测定试液的
吸光度，由标准曲线上就可求
得待测元素的浓度或含量。
标准曲线法注意事项
1 ．配制标准溶液时，应尽量选用与试样组成接近的 标准样品，并用相同的方法处理。如用纯待测元素
溶液作标准溶液时，为提高测定的准确度，可放入
空心阴极灯
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。
一、原子吸收光谱分析方法的历史发展
1976以来， 由于微电子技术的发展使原子 吸收技术的应用不断进步，衍生出了石墨炉 原子化技术、塞曼效应背景校正等先进技术， 尤其在临床检验、环境保护、生物化学等方 面应用广泛。
所谓原子吸收是指：气态基态原子对于同 种原子发射出来的特征光谱辐射具有吸收能力 的现象。 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。
原子吸收光谱是利用待测元素的原子蒸气中基态原子 与特征谱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N0与待测 元素原子总数N之间的定量关系。 热力学平衡时，激发态原子与基态原子符合Boltzmann 分布定律：
Nj N0
Pj P0
e
( E j E0 ) / kT
Nj N0
第八章 原子吸收光谱分析(AAS) §8-1 原子吸收光谱分析概述 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。 一、原子吸收光谱分析方法的历史发展
18th
century，武郎斯顿和福劳和费就观察到 太阳光谱中的原子吸收谱线。 20th century,1955年，澳大利亚物理学家瓦 尔西发表了著名论文《原子吸收光谱法在分析 化学中的应用》奠定了原子吸收光谱法的基础。
1）火焰的组成： 空气—乙炔火焰：最高温度约2300℃左右； N2O—乙炔火焰：温度可达到3000 ℃左右；
氧屏蔽空气-乙炔火焰：新型的高温火焰，大于2900K。 2）火焰的类型： 贫燃焰：燃气较少（燃助比小于化学计量）燃烧完全，温 度较高,又称氧化性焰。 富燃焰：燃气较多,燃烧不完全，温度较低，具有还原性 有利于易形成难离解氧化物的元素的测定。 化学计量焰：
c xVx csVs Ax kcx 0.325 kcx Ao k Vx Vs 3 6 cx 50 10 50 300 10 0.670 k 3 50.3 10
c x 0.279 mg / L
§8-5 干扰及其抑制
原子吸收光谱法的主要干扰有物理干扰、化学干 扰和光谱干扰三种类型。
吸收系数Kν将随光源的辐射频率ν而改变，这是由于 物质的原子对不同频率的光的吸收具有选择性。 在频率O处，吸收系数有一极大值K0称为中心吸收系数 （或峰值吸收系数）
表征吸收线轮廓特征的值是中心频率和半宽度。
产生谱线宽度的因素 1.自然宽度
与原子发生能级间跃迁时激发态原子的有限寿命 有关，其宽度约在10-5nm数量级；
π e2 K v dv N0 f mc
讨论
πe K v dv N 0 f KN 0 mc
如果能将公式左边求出，即谱线
2
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。 长期以来无法解决的难题！ 能否提供共振辐射（锐线光源），测定峰值吸收？
2.峰值吸收测量法 1955年瓦尔西提出采用锐线光源（能发射谱线 半宽度很窄的发射线的光源）测量谱线峰值吸收， 峰值吸收与火焰中被测元素的原子浓度也成正比。 因为当采用锐线光源进行 测量，则Δνe<Δνa ，由图 可见，在辐射线宽度范围内， 峰值吸收与积分吸收非常接近 ，可用峰值吸收代替积分吸收