原子吸收光谱法ppt教学内容

贫燃火焰：指助燃气大于化学计量的火焰，它的温度 较低，有较强的氧化性，有利于测定易解离，易电离 元素,如碱金属。
➢ 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，噪声低，温度高，对大多 数元素有足够高的灵敏度，但它在短波紫外区有较大 的吸收。
➢ 氢—空气火焰 是氧化性火焰，燃烧速度较乙炔-空气 火焰高，但温度较低，ຫໍສະໝຸດ Baidu点是背景发射较弱，透射性 能好。
原子化器的基本要求：
火焰原子化器和非火焰原子化器。
1、火焰原子化器
构造：三部分：喷雾器，雾化器，燃烧器 喷雾器： 不锈钢 聚四氟乙烯
雾化室： 不锈钢
燃烧器： 单缝 三缝
火焰的基本特性
(Ⅰ) 燃烧速度，是指火焰由着火点向可燃混凝气其他 点传播的速度，供气速度过大，导致吹灭，供气速度 不足将会引起回火。
光源 色散元件
原子吸收
3、锐线光源
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。 ➢ 半宽度很小 ➢ 中心频率一致
空心阴极灯
4、分析基本关系式
吸收过程符合朗伯-比耳定律： I = I0exp(-K0N L)
式中K0为吸收系数，N为自由原子总数（基态原子数 ），L为吸收层厚度。
（Ⅱ）火焰温度P136表6.2。
（Ⅲ）火焰的燃气与助燃气比例。 可将火焰分为三类：
化学计量火焰，富燃火焰，贫燃火焰。
化学计量火焰：由于燃气与助燃气之比与化学计量反 应关系相近，又称为中性火焰 ，这类火焰, 温度高、 稳定、干扰小背景低，适合于许多元素的测定。
富燃火焰：指燃气大于化学元素计量的火焰。其特点 是燃烧不完全，温度略低于化学火焰，具有还原性， 适合于易形成难解离氧化物的元素测定；干扰较多， 背景高。
若色散仪器分辨率为0.01nm（500.000500.010），而吸收宽度为10-3nm （500.000-500.001） ，即使完全吸收， 也只能吸收10％。原子吸收无法测定。
2、峰值吸收
采用发射线半宽 度比吸收线半宽度小 得多的锐线光源，并 且发射线的中心与吸 收线中心频率一致。
这样就不需要用 高分辨率的单色器， 而只要将其与其它谱 线分离，就能测出峰 值吸收系数。
此外，在外电场或磁场作用下，能引起能级的分 裂，从而导致谱线变宽，这种变宽称为场致变宽。
4、自吸变宽
由自吸现象而引起的谱线变宽称为自吸变宽。空 心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收产 生自吸现象，从而使谱线变宽。
四、原子吸收光谱的测量
1、积分吸收 与原子蒸气中吸收辐射的原子数成正比。
谱线宽度10-3nm，需要分辨率非常 高的色散仪器。
hv
二、基态原子数与激发态原子数的关系
根据热力学的原理，在一定温度下达到热平 衡时，基态与激发态的原子数的比例遵循 Boltzman分布定律。
Ni / N0 = gi / g0 exp(- Ei / kT)
激发态 与基态 原子数
统计权重 表示能级 的简并度
激发能
Boltzman 常数
热力学 温度
➢ 温度越高， Ni / N0值越大，即激发态原子数随温度升 高而增加，而且按指数关系变化；
吸光度A可用下式表示 A=KN
在实际分析过程中，当实验条件一定时，N正比于待 测元素的浓度。
原子吸收光谱仪又称原子吸收分光光度计，由光 源、原子化器、单色器和检测器等四部分组成。
单道单光束
单道双光束
原子吸收光谱仪
一、光源（空心阴极灯）
1、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
中心频率由原子能级决定。
半宽度是中心频率位置，吸收系数极大值一半处， 谱线轮廓上两点之间频率或波长的距离。
谱线具有一定的宽度，主要有两方面的因素：
1、自然宽度 没有外界影响，谱线仍有一定的宽度称为自然宽
度。它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，通常为10-5nm数量级。
2、多普勒变宽 原子处于无规则的热运动状态，热运动与观测器
三、原子吸收光谱轮廓 原子光谱是线状光谱
为什么原子光谱为线光谱，而分子光谱为连续光谱？
原子和 离子只 存在电 子能级
分子还 振动能 级和转 动能级
原子吸收光谱并不是严格意义上的线状光谱，也有 一定的宽度。
吸收强度对频率作图，所得曲线为吸收线轮廓。原
子吸收线轮廓以原子吸收谱线的中心频率（或中心波长 ）和半宽度 表征。
两者间形成相对位移运动，从而发生多普勒效应，使 谱线变宽，又称为热变宽。一般可达10-3nm，是谱线 变宽的主要因素。
3、压力变宽
由于辐射原子与其它粒子（分子、原子、离子和 电子等）间的相互作用而产生的谱线变宽，统称为压 力变宽。压力变宽通常随压力增大而增大。
同种粒子碰撞引起的变宽叫Holtzmark（赫尔兹马 克）变宽；凡是由异种粒子引起的变宽叫Lorentz（罗 伦兹）变宽。
但是，即使在高温下， Ni /N0值也很低，即蒸气 中基态原子数近似地等于总原子数。
如： Na 589.0 nm线， gi / g0 = 2, Ei=2.104 eV K=2000时, Ni /N0=0.99× 10-5 K=3000时, Ni /N0=5.83× 10-4
➢ 在相同的温度条件下，激发能越小，吸收线波长越长 ，Ni /N0值越大。
➢ 乙炔—一氧化二氮火焰 的优点是火焰温度高，而燃烧 速度并不快，适用于难原子化元素的测定，用它可测 定70多种元素。
原子吸收光谱法是基于被测元素基态原 子在蒸气状态对其原子共振辐射的吸收进行元
素定量分析的方法。
与分子吸收光谱法有何不同？
一、原子光谱的产生
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。原子吸 收光谱位于光谱的紫外区和可见区。
I0
I
A
hv
hv
基态 激发态 原子 原子
I E
求稳流电源供电。
2、锐线光产生原理 溅射出的被测元素原
子大量聚集在空心阴极内, 与其它粒子碰撞而被激发, 发射出相应元素的特征谱线。
3、对光源的要求
❖ 辐射强度大 ❖ 稳定性高 ❖ 锐线性 ❖ 背景小 ❖ 要用被测元素做阴极材料
二、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。入射光束在这里被基态原子吸收，因此也 可把它视为“吸收池”。