原子吸收光谱法(精)
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原子吸收光谱法
但是石墨炉原子化法的分析速度较慢，分析成本高 ，精密度差，基体干扰比较大。
低温原子化法：低温原子化法也称为化学原子化法 ，包括冷原子化法和氢化物发生法。
一般冷原子化法与氢化物发生法可以使用同一装置 。
冷原子化法：直接测量Hg 氢化物发生法：氢化物发生器生成金属或类金属元
素氢化物，进入原子化器。
第四节 干扰及其消除方法
物理干扰：由于溶液的物理性质（如粘度、表面张力、密度和蒸 气压等）的变化引起的试液抽吸过程、雾化过程和蒸发过程的比 例不同。消除物理干扰的主要方法是配制与被测试样相似组成的 标准溶液，或采用标准加入法。
电离干扰：在高温下，原子电离成离子，而使基态原子数目减少 ，导致测定结果偏低，此种干扰称电离干扰。消除办法是向试液 中加入过量比待测元素电离电位低的其他元素（通常为碱金属元 素）。例如，测钙时可加入过量的KCl溶液消除电离干扰。钙的 电离电位为6.1eV，钾的电离电位为4.3eV。由于K电离使钙离子 得到电子而生成原子。
｛ C2H2：空气
> ¼ 富燃火焰 ≈¼ 中性火焰 化学计量火焰
< ¼ 贫燃火焰
根据燃气和助燃气的种类不同常用的有以下火焰：
乙炔-空气火焰； 氢-空气火焰； 乙炔-氧化亚氮火焰。
① Al,Ti,Ta,Zr等易形成难解离氧化物，不宜使用
② As 193.64,197.20nm；Se 196.09nm 不易使用 乙炔—空气火焰 是原子吸收测定中最常用的火焰，该火焰 燃烧稳定，重现性好，温度较高，可达23000C ，对大多数元
化学干扰：被测元素与共存组分发生化学反应，生成更稳定的 化合物，影响被测元素的原子化。由于PO43-的存在，钙与其形 成了磷酸钙、焦磷酸钙等化合物，这些化合物其键能很高，在 火焰中不易分解产生钙原子，结果偏低。消除方法：加入干扰 抑制剂的方法，如加入锶盐后Sr与PO43-反应生成比磷酸钙更加 稳定的化合物，从而释放出钙原子，消除了磷酸根离子对钙的 干扰。
低温原子化法：低温原子化法也称为化学原子化法 ，包括冷原子化法和氢化物发生法。
一般冷原子化法与氢化物发生法可以使用同一装置 。
冷原子化法：直接测量Hg 氢化物发生法：氢化物发生器生成金属或类金属元
素氢化物，进入原子化器。
第四节 干扰及其消除方法
物理干扰：由于溶液的物理性质（如粘度、表面张力、密度和蒸 气压等）的变化引起的试液抽吸过程、雾化过程和蒸发过程的比 例不同。消除物理干扰的主要方法是配制与被测试样相似组成的 标准溶液，或采用标准加入法。
电离干扰：在高温下，原子电离成离子，而使基态原子数目减少 ，导致测定结果偏低，此种干扰称电离干扰。消除办法是向试液 中加入过量比待测元素电离电位低的其他元素（通常为碱金属元 素）。例如，测钙时可加入过量的KCl溶液消除电离干扰。钙的 电离电位为6.1eV，钾的电离电位为4.3eV。由于K电离使钙离子 得到电子而生成原子。
｛ C2H2：空气
> ¼ 富燃火焰 ≈¼ 中性火焰 化学计量火焰
< ¼ 贫燃火焰
根据燃气和助燃气的种类不同常用的有以下火焰：
乙炔-空气火焰； 氢-空气火焰； 乙炔-氧化亚氮火焰。
① Al,Ti,Ta,Zr等易形成难解离氧化物，不宜使用
② As 193.64,197.20nm；Se 196.09nm 不易使用 乙炔—空气火焰 是原子吸收测定中最常用的火焰，该火焰 燃烧稳定，重现性好，温度较高，可达23000C ，对大多数元
化学干扰：被测元素与共存组分发生化学反应，生成更稳定的 化合物，影响被测元素的原子化。由于PO43-的存在，钙与其形 成了磷酸钙、焦磷酸钙等化合物，这些化合物其键能很高，在 火焰中不易分解产生钙原子，结果偏低。消除方法：加入干扰 抑制剂的方法，如加入锶盐后Sr与PO43-反应生成比磷酸钙更加 稳定的化合物，从而释放出钙原子，消除了磷酸根离子对钙的 干扰。
原子吸收光谱
*A. Walsh, “Application of atomic absorption spectrometry to analytical chemistry”, Spectrochim. Acta, 1955, 7, 108
8
第三阶段 电热原子吸收光谱仪器的产生 1959年,苏联里沃夫发表了电热原子化技术的第一篇论 文。电热原子吸收光谱法的绝对灵敏度可达到10-12-10-14g, 使原子吸收光谱法向前发展了一步。近年来,塞曼效应和自 吸效应扣除背景技术的发展,使在很高的的背景下亦可顺利 地实现原子吸收测定。
(3) 压力变宽（Pressure effect） 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，变宽越显著。可分为
a） Lorentz 变宽：待测原子与其它原子之间的碰撞。变宽在10-3nm。
劳伦兹变宽用Δν表示，可表达为 ：
单色光谱线很窄才有明显吸收！ 若 103 nm 则 I / I 0 1, A 0 无法分析
23
对于分子的紫外－可见吸收光谱的测量，入射光是由单 色器色散的光束中用狭缝截取一段波长宽度为0.xnm至1.xnm 的光，这样宽度的光对于宽度为几十nm甚至上百nm的分子带 状光谱来说，是近乎单色了，它们对吸收的测量几乎没有影 响，当然入射光的单色性更差时，就会引起吸收定律的偏离。 而对于原子吸收光谱是宽度很窄的线状光谱来说，如果 还是采用类似分子吸收的方法测量，入射光的波长宽度将比 吸收光的宽度大得许多，原子吸收的光能量只作入射光总能 量的极小部分。这样测量误差所引起的对分析结果影响就很 大。这种关系如下图所示。
33
若吸收线轮廓单纯取决于多普勒变宽,则:
8
第三阶段 电热原子吸收光谱仪器的产生 1959年,苏联里沃夫发表了电热原子化技术的第一篇论 文。电热原子吸收光谱法的绝对灵敏度可达到10-12-10-14g, 使原子吸收光谱法向前发展了一步。近年来,塞曼效应和自 吸效应扣除背景技术的发展,使在很高的的背景下亦可顺利 地实现原子吸收测定。
(3) 压力变宽（Pressure effect） 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，变宽越显著。可分为
a） Lorentz 变宽：待测原子与其它原子之间的碰撞。变宽在10-3nm。
劳伦兹变宽用Δν表示，可表达为 ：
单色光谱线很窄才有明显吸收！ 若 103 nm 则 I / I 0 1, A 0 无法分析
23
对于分子的紫外－可见吸收光谱的测量，入射光是由单 色器色散的光束中用狭缝截取一段波长宽度为0.xnm至1.xnm 的光，这样宽度的光对于宽度为几十nm甚至上百nm的分子带 状光谱来说，是近乎单色了，它们对吸收的测量几乎没有影 响，当然入射光的单色性更差时，就会引起吸收定律的偏离。 而对于原子吸收光谱是宽度很窄的线状光谱来说，如果 还是采用类似分子吸收的方法测量，入射光的波长宽度将比 吸收光的宽度大得许多，原子吸收的光能量只作入射光总能 量的极小部分。这样测量误差所引起的对分析结果影响就很 大。这种关系如下图所示。
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若吸收线轮廓单纯取决于多普勒变宽,则:
第四章 原子吸收光谱法(全)
h i kT
Ni/N0的大小主要与“波长 (激发能或激发电位) ”及“温度” 有关
7
Ni/N0 = gi/g0 e(-ΔE/kT) ＝ gi/g0 e(-h/kT)
a.激发能对Ni/N0的影响 当温度保持不变时,激发能(h)小或波长大，Ni/N0 则大， 但在AAS中，波长不超过600nm, 即激发能对Ni/N0的 影响有限！ b. T对Ni和No的影响 温度增加，则Ni/N0大，即处于激发态的原子数增加； 且Ni/N0随温度T增加而呈指数增加。
22
空心阴极灯
特性：
谱线强度大：元素在空心阴极灯中多次溅射和被激发，气 态原子平均停留时间长，激发效率较高。 谱线窄： ⑴灯电流低，几mA——几十mA，热变宽↓自吸 变宽↓；⑵内充低压惰性气体，压力变宽↓。压力变 宽很小。 谱线纯度高:阴极由待测元素制成，内充Ne或Ar，背景小。
23
光源调制
2）单道双光束 特点：可以克服因光源
波动引起的基线漂移
41
4-4.AAS实验方法
4-4-1测定条件的选择 1.分析线 通常选择第一共振线
下列情况另选： （1）共振线附近有干扰线 （2）共振线在远紫外区 （3）测定高含量元素， 避免过度稀释
2.狭缝宽度
S（mm） A（Fe
371.99nm）
不引起吸光度减小 的最大狭缝宽度
雾化效率 到达燃烧器的样品量 100% 样品总提升量
28
2.雾化室
作用： 1.进一步使试液雾滴细化、匀化，使大雾滴聚 集成液态下沉排出。 2.使燃料气、助燃气和细小雾滴混合均匀，以 减少对火焰的扰动。
29
3. 燃烧器
30
4.火焰
火焰由燃气及助燃气混合燃烧产生 作用：使待测物质分解为基态原子。 火焰的种类： 按燃助比不同分
原子吸收光谱法课件
一般分析过程
01
火焰
02
单色器
03
检测器
04
放大读数
05
助燃气
06
燃气
07
原子化系统
08
试液
09
空心阴极灯
10
第二节 基本原理
第二节 基本原理
二、基态原子和原子吸收光谱的产生 （一）基态原子的产生 MX试样溶液雾粒喷入高温火焰中发生蒸发脱水、热分解原 子化、激发、电离、化合等一系列过程 脱水 气化 1） MX(湿气溶液) MX(s) MX(g) 原子化 2） MX(g) M(g) ＋X(g)
压力变宽（ △f L ）
第二节 基本原理
第二节 基本原理
压力变宽分为 Lorentz变宽和 Holtsmark变宽。其值与 火焰温度 的平方根成反比，却明显地随气体压力的增大而增大。 4）谱线迭加变宽 由于同位素存在而引起的变宽。 5）自吸变宽 在空心阴极灯中，激发态原子发射出的光被阴极周围的同类基态 原子所吸收的自吸现象也会使谱线变宽，同时使发射强度变弱。自 吸变宽随灯电流的增大而增大。
第二节 基本原理
三、基态与激发态原子的分配关系 一定火焰温度下，当处于热力学平衡时，火焰中基态与激发态 原子数的比例关系服从Bolzman分布定律： Nq/N0=(gq/g0)×e-(Eq-E0)/KT (1) 式中，Nq、N0：分别是激发态、基态原子数 gq、g0：分别是激发态、基态统计权重 Eq、E0：分别是激发态、基态原子的能级 K：Bolzman常数（1.38 × 10-16erg/K） T：热力学温度
第二节 基本原理
吸收光谱
发射光谱
图2 钠原子的吸收光谱与发射光谱图
波长(nm) 2000 1000 800 500 400 300
01
火焰
02
单色器
03
检测器
04
放大读数
05
助燃气
06
燃气
07
原子化系统
08
试液
09
空心阴极灯
10
第二节 基本原理
第二节 基本原理
二、基态原子和原子吸收光谱的产生 （一）基态原子的产生 MX试样溶液雾粒喷入高温火焰中发生蒸发脱水、热分解原 子化、激发、电离、化合等一系列过程 脱水 气化 1） MX(湿气溶液) MX(s) MX(g) 原子化 2） MX(g) M(g) ＋X(g)
压力变宽（ △f L ）
第二节 基本原理
第二节 基本原理
压力变宽分为 Lorentz变宽和 Holtsmark变宽。其值与 火焰温度 的平方根成反比，却明显地随气体压力的增大而增大。 4）谱线迭加变宽 由于同位素存在而引起的变宽。 5）自吸变宽 在空心阴极灯中，激发态原子发射出的光被阴极周围的同类基态 原子所吸收的自吸现象也会使谱线变宽，同时使发射强度变弱。自 吸变宽随灯电流的增大而增大。
第二节 基本原理
三、基态与激发态原子的分配关系 一定火焰温度下，当处于热力学平衡时，火焰中基态与激发态 原子数的比例关系服从Bolzman分布定律： Nq/N0=(gq/g0)×e-(Eq-E0)/KT (1) 式中，Nq、N0：分别是激发态、基态原子数 gq、g0：分别是激发态、基态统计权重 Eq、E0：分别是激发态、基态原子的能级 K：Bolzman常数（1.38 × 10-16erg/K） T：热力学温度
第二节 基本原理
吸收光谱
发射光谱
图2 钠原子的吸收光谱与发射光谱图
波长(nm) 2000 1000 800 500 400 300
原子吸收光谱法国标
原子吸收光谱法国标
原子吸收光谱法是一种常用的分析方法，用于测量化合物中某种特定元素的含量。
这种分析方法基于原子在特定波长（或频率）区域吸收光的特性。
法国标准是由法国国家标准化组织（AFNOR）制定的。
在原
子吸收光谱法中，法国标准可能涉及到样品制备、仪器校准、测量方法等方面的规定。
这些标准旨在确保各个实验室在使用原子吸收光谱法时能够得到准确、可靠、可比较的结果。
法国标准可能包括以下内容：
1. 样品制备方法：包括样品的采集、处理、消解等步骤的规定，以确保样品中待测元素的溶解度和稳定性。
2. 仪器校准方法：包括仪器的标定、校准、质量控制等方面的规定，以确保仪器的准确性和可靠性。
3. 测量方法：包括光源的选择、波长选择、测量条件的设定等方面的规定，以确保测量结果的可比性和可重复性。
4. 数据处理方法：包括背景校正、信号平滑、峰面积计算等方面的规定，以确保数据的准确性和可靠性。
法国标准对于原子吸收光谱法的应用具有指导作用，能够帮助实验室进行准确、可靠的分析工作。
同时，法国标准还有助于不同实验室之间进行结果的比较和数据的交流。
原子吸收光谱法(精)
和Al都起螯合作用，于是避免了干扰。
电离干扰
当火焰温度较高，能提供足够的能量使原子 电离而形成离子时，就会发生电离干扰。电离 干扰主要发生在电离电位较低的元素上，如碱 金属和部分碱土金属。因为这些元素被离解成 基态原子之后，在火焰中还可以继续电离为正 离子和自由电子，这样就会使基态原子数减少， 降低吸光度，导致灵敏度降低。通常可以采用 加入电离电位更低的碱金属盐抑制此种干扰。
100g/mL钙溶液：移取10.00毫升1000g/mL钙标 准溶液，置于100毫升容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻 度。该溶液浓度为100g/mL。
100g/mL PO43-溶液：移取10.00毫升1000g/mL PO43-标准溶液，置于100毫升容量瓶中，用蒸馏水
稀释至刻度。该溶液浓度为100g/mL。
原子吸收光谱法 (AAS)
原子吸收光谱分析简史及工作原理 原子吸收光谱仪简介 实验“火焰原子吸收光谱法测定钙
时磷酸根的干扰和消除”
1.原子吸收光谱分析简史
18世纪初发现原子吸收现象 。 1955年澳大利亚物理学家A.walsh发表了著名 论文“原子吸收光谱在化学分析中的应用”， 奠定了原子吸收光谱分析法的理论基础。 1959~1961年前苏联学者L’vov将电热石墨炉 原子化法引进原子吸收分析。 1965年J.B.willis成功地将氧化亚氮-乙炔火焰 用于原子吸收，为原子吸收分析开辟了一个崭 新的途径。
石墨炉法多用于地表水、饮用水源地 表水及大气颗粒物中重金属元素的监测分 析。
4.2 在农业领域中的应用
用于测定土壤、植物、水果、蔬 菜、食品、饲料和水产品中的微量元 素和重金属元素，如K、Na、Ca、 Mg、Cu、Mn、Zn、Fe、Mo等。
4.3 在冶金工业方面的应用
电离干扰
当火焰温度较高，能提供足够的能量使原子 电离而形成离子时，就会发生电离干扰。电离 干扰主要发生在电离电位较低的元素上，如碱 金属和部分碱土金属。因为这些元素被离解成 基态原子之后，在火焰中还可以继续电离为正 离子和自由电子，这样就会使基态原子数减少， 降低吸光度，导致灵敏度降低。通常可以采用 加入电离电位更低的碱金属盐抑制此种干扰。
100g/mL钙溶液：移取10.00毫升1000g/mL钙标 准溶液，置于100毫升容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻 度。该溶液浓度为100g/mL。
100g/mL PO43-溶液：移取10.00毫升1000g/mL PO43-标准溶液，置于100毫升容量瓶中，用蒸馏水
稀释至刻度。该溶液浓度为100g/mL。
原子吸收光谱法 (AAS)
原子吸收光谱分析简史及工作原理 原子吸收光谱仪简介 实验“火焰原子吸收光谱法测定钙
时磷酸根的干扰和消除”
1.原子吸收光谱分析简史
18世纪初发现原子吸收现象 。 1955年澳大利亚物理学家A.walsh发表了著名 论文“原子吸收光谱在化学分析中的应用”， 奠定了原子吸收光谱分析法的理论基础。 1959~1961年前苏联学者L’vov将电热石墨炉 原子化法引进原子吸收分析。 1965年J.B.willis成功地将氧化亚氮-乙炔火焰 用于原子吸收，为原子吸收分析开辟了一个崭 新的途径。
石墨炉法多用于地表水、饮用水源地 表水及大气颗粒物中重金属元素的监测分 析。
4.2 在农业领域中的应用
用于测定土壤、植物、水果、蔬 菜、食品、饲料和水产品中的微量元 素和重金属元素，如K、Na、Ca、 Mg、Cu、Mn、Zn、Fe、Mo等。
4.3 在冶金工业方面的应用
原子吸收光谱法Atomic absorption spectrometry
原子吸收光谱法Atomic absorption spectrometry (AAS)基本原理原子吸收光谱的产生当有辐射通过自由原子蒸气，且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，原子就要从辐射场中吸收能量，产生共振吸收，电子由基态跃迁到激发态，同时伴随着原子吸收光谱的产生。
原子吸收光谱与原子结构由于原子能级是量子化的，因此，在所有的情况下，原子对辐射的吸收都是有选择性的。
由于各元素的原子结构和外层电子的排布不同，元素从基态跃迁至第一激发态时吸收的能量不同，因而各元素的共振吸收线具有不同的特征。
原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区1.吸收光谱与发射光谱的关系基态跃迂第一激发态，又回到基态，发射出光谱线，称共振发射线。
同样从基态跃迂至第一激发态所产生的吸收谱线称为共振吸收线强度由两能级之间的跃迁几率来决定2. 原子吸收线的宽度原子吸收光谱线并不是严格几何意义上的线，而是占据着有限的相当窄的频率或波长范围，即有一定的宽度。
原子吸收光谱的轮廓以原子吸收谱线的中心波长和半宽度来表征。
中心波长由原子能级决定。
半宽度是指在中心波长的地方，极大吸收系数一半处，吸收光谱线轮廓上两点之间的频率差或波长差。
半宽度受到很多实验因素的影响3. 影响原子吸收谱线轮廓的主要因素①. 自然变宽ΔυN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. 多普勤（Doppler）宽度ΔυD这是由原子在空间作无规热运动所引致的。
故又称热变宽。
③. 压力变宽（碰撞变宽）原子核蒸气压力愈大，谱线愈宽。
同种粒子碰撞——称赫兹马克变宽,异种粒子碰撞-------称劳伦兹变宽。
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。
原子吸收光谱仪光源①.空心阴极灯构造阴极: 钨棒作成圆筒形，筒内熔入被测元素阳极: 钨棒装有钛, 锆, 钽金属作成的阳极管内充气：氩或氖称载气极间加压500--300伏要求稳流电源供电。
原子吸收光谱法ppt课件
7
定量分析的依据
基态原子对共振线的吸收程度 与蒸气中基态原子的数目和原子蒸气 厚度的关系，在一定的条件下，服从 朗伯－比耳定律：
8
定量分析的依据
由于原子化过程中激发态原子数目和离子 数很少，因此蒸气中的基态原子数目实际上接近 于被测元素的总原子数目，而总原子数目与溶液 中被测元素的浓度c成正比。在L一定条件下：
9
原子吸收分光度计
10
原子吸收分光度计
光源 原子化器 单色器 检测系统
思考：光学系统（单色器）为什么在原子化器和检 测系统之间？
11
➢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。
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，稳定性好。
12
注意：在高浓度时，标准曲线易发生弯曲。 27
➢标准加入法
计算法:
设容量瓶A，待测元素浓度Cx，吸光度Ax； 容量瓶B，待测元素浓度为(Cx+Cs)，吸光 度为Ax+s，可求得被测试液元素的浓度为:
28
➢标准加入法
作图法:
设同体积容量瓶编号 A B C D
试液+标准溶液浓度 cx cx+ cs cx+ 2cs cx+ 4cs
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。
21
石墨炉原子化装置
优点：原子化程度高，试样用量少（1100μL），可测固体及粘稠试样，灵敏度 高，检测极限10-12 g/L。
缺点：精密度差，测定速度慢，操 作不够简便，装置复杂。
22
➢单色器
质和内充惰性气体的光谱; 14
定量分析的依据
基态原子对共振线的吸收程度 与蒸气中基态原子的数目和原子蒸气 厚度的关系，在一定的条件下，服从 朗伯－比耳定律：
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定量分析的依据
由于原子化过程中激发态原子数目和离子 数很少，因此蒸气中的基态原子数目实际上接近 于被测元素的总原子数目，而总原子数目与溶液 中被测元素的浓度c成正比。在L一定条件下：
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原子吸收分光度计
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原子吸收分光度计
光源 原子化器 单色器 检测系统
思考：光学系统（单色器）为什么在原子化器和检 测系统之间？
11
➢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。
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，稳定性好。
12
注意：在高浓度时，标准曲线易发生弯曲。 27
➢标准加入法
计算法:
设容量瓶A，待测元素浓度Cx，吸光度Ax； 容量瓶B，待测元素浓度为(Cx+Cs)，吸光 度为Ax+s，可求得被测试液元素的浓度为:
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➢标准加入法
作图法:
设同体积容量瓶编号 A B C D
试液+标准溶液浓度 cx cx+ cs cx+ 2cs cx+ 4cs
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。
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石墨炉原子化装置
优点：原子化程度高，试样用量少（1100μL），可测固体及粘稠试样，灵敏度 高，检测极限10-12 g/L。
缺点：精密度差，测定速度慢，操 作不够简便，装置复杂。
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➢单色器
质和内充惰性气体的光谱; 14
原子吸收光谱法
原子吸收光谱法
第二节 原子吸收光谱
法的原理
1. 原子吸收线 2. 基态原子数与原子化温
度的关系 3. 原子吸收法的测量
1. 原子吸收线
1.1 原子吸收线的产生
基态 → 激发态：吸收一定频率的辐射能量， 产生共振吸收线（简称共振线），吸收光谱
激发态 → 基态：发射出一定频率的辐射，产 生共振发射线（也简称共振线），发射光谱
◎ 原子吸收现象的发现 ◎ 空心阴极灯的发明 ◎ 电热原子化技术的提出
图1 太阳光谱的暗线
太阳光
暗 线
早在1802年，伍朗斯顿（Wollaston） 在研究太阳连续光谱时，就发现了太阳 连续光谱中出现的暗线。
◎ 原子吸收现象的发现
◎ 原子吸收现象的发现
1859年，G.Kirchhoff与R.Bunson在研究碱金属 和碱土金属的火焰光谱时，发现钠蒸气发出的光通 过温度较低的钠蒸气时，会引起钠光的吸收，并且 根据钠发射线与暗线在光谱中位置相同这一事实， 断定太阳连续光谱中的暗线，正是太阳外围大气圈 中的钠原子对太阳光谱中的钠辐射吸收的结果。
物质通过电致激发、热致激发或光致激发 等获得能量，变为激发态，再回到低能态或基 态时，产生的辐射通称为发射光谱，以辐射能 对辐射频率或波长作图可得到发射光谱图。
发射 荧光（二次光）
原子、离 子、分子 基态
● 连续光谱(Continuum spectra)： 固体被加热到炽热状态时，无数原子和分子的运
析的异同点。
1. 原子吸收光谱的历史
原子吸收光谱法 2. 原子吸收光谱的特点
第一节 概述
3. 原子吸收光谱与紫外可见 吸收光谱的区别
4. 原子吸收光谱分析过程
1. 原子吸收光谱的历史
原子吸收光谱法
2014年7月10日7时9分
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36
续前
应用：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等
原理：在酸性介质中，与强还原剂硼氢化钠 反应生成气态氢化物。例 AsCl3 +4NaBH4 + HCl +8H2O = AsH3 +4NaCl +4HBO2+13H2 将待测试样在专门的氢化物生成器中产生氢 化物，送入原子化器中检测。 特点：原子化温度低 ；灵敏度高（对砷、硒 可达10-9g）；基体干扰和化学干扰小
e
E kT
Pj P0
e
h kT
上式中Pj和 PO分别为激发态和基态的统计权重，激发态原子数 Nj 与基态原子数 No 之比较小 ,<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、原子吸收法的测量
（一） 积分吸收测量法
钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2mm。而原子 吸收线半宽度：10-3mm。如图： 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。 理论上：
2 . 峰值吸收测量
I0 A lg I
I0
e
0
I 0 d ;
e
I
e
0
I d
将 It=I0e-Kvb 代入上式：
则： A lg
I
0
I 0 e-K Ld
e
e
0
I 0 d
0
I 0 e -K Ld
采用锐线光源进行测量，则
I0 2 π ln 2 e 2 A lg 0.434 K 0 b 0.434 N0 f b I v D mc 峰值吸收系数： 2 π ln 2 e 2 K 0 0.434 N0 f v D mc A = k N0 b N0 ∝N∝c （ N0吸收辐射的基态原子数，N原子数，c 待测元素浓度）
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36
续前
应用：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等
原理：在酸性介质中，与强还原剂硼氢化钠 反应生成气态氢化物。例 AsCl3 +4NaBH4 + HCl +8H2O = AsH3 +4NaCl +4HBO2+13H2 将待测试样在专门的氢化物生成器中产生氢 化物，送入原子化器中检测。 特点：原子化温度低 ；灵敏度高（对砷、硒 可达10-9g）；基体干扰和化学干扰小
e
E kT
Pj P0
e
h kT
上式中Pj和 PO分别为激发态和基态的统计权重，激发态原子数 Nj 与基态原子数 No 之比较小 ,<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、原子吸收法的测量
（一） 积分吸收测量法
钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2mm。而原子 吸收线半宽度：10-3mm。如图： 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。 理论上：
2 . 峰值吸收测量
I0 A lg I
I0
e
0
I 0 d ;
e
I
e
0
I d
将 It=I0e-Kvb 代入上式：
则： A lg
I
0
I 0 e-K Ld
e
e
0
I 0 d
0
I 0 e -K Ld
采用锐线光源进行测量，则
I0 2 π ln 2 e 2 A lg 0.434 K 0 b 0.434 N0 f b I v D mc 峰值吸收系数： 2 π ln 2 e 2 K 0 0.434 N0 f v D mc A = k N0 b N0 ∝N∝c （ N0吸收辐射的基态原子数，N原子数，c 待测元素浓度）
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
2024/8/30
27
§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
2024/8/30
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。
2024/8/30
图4.3 峰值吸收测量示意图
21
应用原理： ▪ 光源：
2024/8/30
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
原子吸收光谱法流程详细步骤
原子吸收光谱法流程详细步骤下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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1. 样品制备。
采集样品，进行预处理（如干燥、粉碎、溶解）。
原子吸收光谱法
第一节 原子吸收光谱法概述 第二节 原子吸收光谱法的原理
第三节 原子吸收光谱仪器
第四节 原子吸收光谱的干扰及其抑制 第五节 原子吸收光谱定量分析 第六节 原子荧光光谱法
第一节
原子吸收光谱法概述
原子吸收光谱法(AAS): 根据被测元素基态原子蒸气对其原子特征辐射
的吸收 作用来进行元素定量分析的方法。
要受热变宽ΔλD和洛伦兹变宽ΔλL的 影响，并导
致分析灵敏度下降。
实验结果表明：对于温度在1000~3000K，常压下， 的吸收线轮廓主要受Doppler和Lorentz变宽影响， 两者具有相同的数量级，约为0.001~0.005nm。 采用火焰原子化装臵时：
△λL是主要的；
采用无火焰原子化装臵时：
（1）
△νe << △νa
即发射线的宽度很窄
（2）辐射的强度大；辐射光强稳定；背景小；使用 寿命长等。 理想光源： 空心阴极灯 蒸气放电灯 无极放电灯
空心阴极灯
(Hollow Cathode Lamp HCL)
空心阴极灯：是由玻璃管制成封闭的低压气 体放电管。主要是由一个阳极和一个空心阴 极组成。 阳极：钨棒，并装有钛丝或钽片（锂片）作吸气剂 （吸收灯内少量杂质气体 e.g. O2 、H2 、 CO2等 )。
ν0
吸 收 线
发射线
ν
图 峰值吸收测量示意图
在吸收线中心频率附近dν范围内，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。 由吸收定律有：
I I 0 e
k l
I0 A lg 0.434k l I
当使用锐线光源时，dv很小，可以近似地认为吸收系数在 Δv内不随频率v而改变，并以中心频率处的峰值吸收系数k0 来表征原子蒸气对辐射的吸收特性，则：
原子吸收光谱法演示精品PPT课件
14
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。
15
德国耶拿公司
连续光源：高聚焦短弧氙灯 分辨率：2pm（10-12m） 价格：80多万人民币左右（普通：60万） 光源价格：1万人民币左右
16
2、原子化器
作用
将试样中待测组分转变成原子蒸气。
原子化方法
火焰法 高温原子化 无火焰法—电热高温石墨管 冷原子化
20
（3）火焰 作用：试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，离解（还原）
等过程产生大量基态原子。 分区：焰心（发射强的分子带和自由基，很少用于分析）、
内焰（基态原子最多，为分析区）和外焰（火焰内部 生成的氧化物扩散至该区并进入环境）。
燃烧速度：混合气着火点向其它部分的传播速度。当供气速 度大于燃烧速度时，火焰稳定。但过大则导致火 焰不稳或吹熄火焰，过小则可造成回火。
第七章 原子吸收分光光度法
1
一、概 述
2
1、定义 原子吸收分光光度法（AAS）
（atomic absorption spectrophotometry ） 基于气态的基态原子在某特定波长光的辐射
下、原子外层电子对光的特征吸收这一现象建 立起来的光谱分析方法。(位于紫外可见区）
3
光源 分光系统
样品池
O2 900-1400 2550-2933 高燃烧速度，高温，但不易控制
N2O ~390
~2880 高温，适于难分解氧化物的原子化
低温，适于易解离的元素，如碱金
Air
~82
~2198 属和碱土金属。
22
石墨炉原子化器
——电源、保护系统和石墨管三部分。
23
电源：10~25V，500A。用于产生高温。
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。
15
德国耶拿公司
连续光源：高聚焦短弧氙灯 分辨率：2pm（10-12m） 价格：80多万人民币左右（普通：60万） 光源价格：1万人民币左右
16
2、原子化器
作用
将试样中待测组分转变成原子蒸气。
原子化方法
火焰法 高温原子化 无火焰法—电热高温石墨管 冷原子化
20
（3）火焰 作用：试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，离解（还原）
等过程产生大量基态原子。 分区：焰心（发射强的分子带和自由基，很少用于分析）、
内焰（基态原子最多，为分析区）和外焰（火焰内部 生成的氧化物扩散至该区并进入环境）。
燃烧速度：混合气着火点向其它部分的传播速度。当供气速 度大于燃烧速度时，火焰稳定。但过大则导致火 焰不稳或吹熄火焰，过小则可造成回火。
第七章 原子吸收分光光度法
1
一、概 述
2
1、定义 原子吸收分光光度法（AAS）
（atomic absorption spectrophotometry ） 基于气态的基态原子在某特定波长光的辐射
下、原子外层电子对光的特征吸收这一现象建 立起来的光谱分析方法。(位于紫外可见区）
3
光源 分光系统
样品池
O2 900-1400 2550-2933 高燃烧速度，高温，但不易控制
N2O ~390
~2880 高温，适于难分解氧化物的原子化
低温，适于易解离的元素，如碱金
Air
~82
~2198 属和碱土金属。
22
石墨炉原子化器
——电源、保护系统和石墨管三部分。
23
电源：10~25V，500A。用于产生高温。
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（2）氧化亚氮-乙炔火焰
氧化亚氮-乙炔火焰的燃烧反应为： 5N2O → 5N2 + 5/2O2 C2H2 +5/2 O2 → 2CO2↑+ H2O 火焰温度高达3000℃，火焰中含有C、CO、CN、 NH等成分，因而具有强还原气氛，使许多离解 能较高的难离解元素氧化物原子化，由于火焰 温度高，可消除在空气乙炔火焰中可能存在的 某些化学干扰。
空心阴极灯的结构示意图
3.2 原子化系统
原子化系统的作用是提供能量， 使样品中的分析物干燥，蒸发并转 为气态原子，原子化的方法分火焰 和无火焰两种。
图3-3火焰原子化器
预混合型火焰原子化器
（1）乙炔-空气火焰
化学计量的空气-乙炔火焰，燃助比1∶4，
火焰稳定，温度较高，背景低，噪声小，适用于 测定许多元素。 贫燃性空气-乙炔火焰，燃助比小于1∶6， 火焰燃烧高度较低，由于燃烧充分，温度较高， 但还原性差，仅适用于不易氧化的元素，如Ag、 Cu、Ni，Co、Pd等。 富燃性空气-乙炔火焰，燃助比大于1∶3， 火焰燃烧高度较高，温度较贫燃性火焰低，噪声 大，由于燃烧不完全，火焰呈强还原性气氛，适 用于测定较易形成难熔氧化物的元素如Mo，Cr， 稀土等。
2.原子吸收光谱法的工作原理
原子吸收光谱法，又称原子吸收分光光 度法，是基于从光源发出的被测元素特 征辐射通过元素的原子蒸气时被其基态 原子吸收，由辐射的减弱程度测定元素 含量的一种现代仪器分析方法。
原子吸收分析示意图
3. 原子吸收光谱仪简介
光源
原子化系统
光学系统
检测系统
3.1 光源
原子吸收光谱法 (AAS)
原子吸收光谱分析简史及工作原理 原子吸收光谱仪简介
实验“火焰原子吸收光谱法测定钙
时磷酸根的干扰和消除”
1.原子吸收光谱分析简史
18世纪初发现原子吸收现象 。 1955年澳大利亚物理学家A.walsh发表了著名 论文“原子吸收光谱在化学分析中的应用”， 奠定了原子吸收光谱分析法的理论基础。 1959~1961年前苏联学者L’vov将电热石墨炉 原子化法引进原子吸收分析。 1965年J.B.willis成功地将氧化亚氮-乙炔火焰 用于原子吸收，为原子吸收分析开辟了一个崭 新的途径。
4 原子吸收光谱分析 的应用
4.1在环境分析领域中的应用
火焰法可测定水、海水、冶金废水及 土壤消解液和固体废物浸出液的Cu,Zn, Pb,Cd,总Cr,Fe,Co,Ni,Mn,Ag等重金属及 碱金属、碱土金属元素。 石墨炉法多用于地表水、饮用水源地 表水及大气颗粒物中重金属元素的监测分 析。
4.2 在农业领域中的应用
火焰原子吸收法测定钙 时磷酸根的干扰和消除
原子吸收分析中的扰
物理干扰 化学干扰 电离干扰
光谱干扰
物理干扰
物理干扰是由于试样和参比物不同的物理性 质如粘度、表面张力、密度等，以及试样在转 移、蒸发和原子化过程中的物理性质的的变化 而引起的原子吸收强度变化的效应。它是非选 择性干扰。消除物理干扰的主要方法是配制与 被测试样相似组成的标准样品。在不知道试样 组成和无法匹配试样时，可以采用标准加入法 或稀释法来减小和消除物理干扰。
3.3 光学系统
（1）外光路系统 使光源发出的共振线能正确地通过被 测试样的原子蒸气，并投射到单色器的狭 缝上。 （2）分光系统（单色器） 主要由色散元件（光栅或棱镜）、反 射镜、入射和出射狭缝等组成，其作用是 将待测元素的共振线和其他谱线分开。
原子吸收分光光度计光路示意图
1.空心阴极灯；2，4. 透镜；3. 原子化器；5. 检测器6.狭缝； 7.光栅；8.反射镜；9.旋转反射镜；10.半反射镜
1961年在美国(PE公司)生产出第一台商品仪器。 1965年我国吴廷照等组装成功了首台实验室型原 子吸收光谱仪。 1969由北京科学仪器厂与北京矿冶研究院、北京 有色金属研究院研制成我国首台原子吸收光谱仪。 1970年由北京第二光学仪器厂实现商品化。 1970年美国PE公司推出世界上第一台石墨炉原子 吸收光谱仪商品仪器。 80年代以后我国试制成功石墨炉原子化器，开始 生产无火焰原子吸收光谱仪。
非火焰原子化器
常用的非火焰原子化器是管式石墨炉原子化 器，管式石墨炉是用石墨管做成，将样品用进 样器定量注入到石墨管中，并以石墨管作为电 阻发热体，通电后迅速升温，使试样达到原子 化目的，它由加热电源、保护气控制系统和石 墨管状炉组成。 石墨炉的优点是：试样原子化效率高，灵 敏度比火焰法高，样品用量少，可直接固体进 样，原子化温度可自由调节。 石墨炉缺点：装置复杂，背景吸收大，噪 声大，测定重现性不好，精度差。
4.4 在石油工业方面的应用
可以用于原油、中间产品、 最终产品和添加剂中金属及润滑 油中的金属杂质的分析。
4.5 在生物组织方面的应用
生物组织样品包括血液、尿、指 甲、人发及软组织、胆汁、内脏等， 根据样品元素的含量，可采用火焰及 无焰两种方法测定。主要用来测定Ca、 Mg、Fe、Cu、Zn、Pb、Cr、Mn、Ni、 Cd、 K等。
3.4 检测系统
检测系统包括检测器和信号处理， 显示记录部件。检测器通常是光电倍增 管，它是一种利用二次电子发射放大光 电流来将微弱的光信号转变为电信号的 器件。由一个光电发射阴极（光敏阴 极），一个阳极以及若干级倍增级（打 拿级）所组成。
测定条件的选择
分析线的选择 光谱通带宽度的选择 空心阴极灯工作电流的选择 燃烧器高度的调节 原子化条件的选择
用于测定土壤、植物、水果、蔬 菜、食品、饲料和水产品中的微量元 素和重金属元素，如K、Na、Ca、Mg、 Cu、Mn、Zn、Fe、Mo等。
4.3 在冶金工业方面的应用
钢铁中除分析线处于真空紫外区的 C.S.P元素外，其它元素几乎都可以用原 子吸收方法测定。 钢铁及高温合金钢中的有害杂质元 素，如Pb、Bi、As、Sb、Sn等，可以采 用氢化物发生一原子吸收法进行测定。
光源的作用是发射待测元素的特征光谱，以 供试样吸收之用。 （1）能辐射待测元素的共振线，并且具有足 够的强度，以保证有足够的信噪比。 （2）能辐射锐线，即发射线的半宽度比吸收 线的半宽度窄得多，否则测出的不是峰值吸 收。 （ 3 ）光谱纯度高，背景低，在仪器光谱通带 内无其他的干扰谱线。 （4）辐射能量稳定性好，使用寿命长。