原子吸收培训讲义

透光率
吸光度
100 %率.1T（% ％）与吸光度（）3的关系
比耳－朗伯定律（）
A = 吸光度 = 初始光强 = 透过光的强度
a = 吸收系数 b = 样品在光路中的强度
c = 浓度
朗伯－比耳定律
吸收值()
理论曲线 A=
实际 A abc
浓度
火焰原子化分析曲线线性 可达2个数量级而石墨炉 则较窄，通常只有一个数 量级
光的吸收定律
假设：基态原子对光的吸 收，只存在简单的电子跃 迁，而无复杂的次级过程； 在整个吸收层中吸收系数 不变；
激发处理关系式进行了近 似简化。
原子吸收光谱仪基本课程 二
硬件简介
50/55
240系列
光谱仪各组件
Resonance Non-resonance Fill Gas
Resonance
然而，原子吸收光谱仪中所采用的火焰，通常缺乏足够的热能以真 正产生大量激发原子 或离子。另外大多数系统所采用的单色器的分 辨率不能充分地将所需的发射波长从众多的谱线中分离出来。鉴于 上述18原因，发射法在原子吸收系统中使用并不很多。
原子吸收光谱仪有以下几个最基本的组成部分：
光源：产生含有被分析元素特征波长的光线。常见 的有空芯阴极灯（）、无级 放电灯（）和超强 度灯（ ）。
检测器
原子化器
结构示 意
单色器
•
原子发射
原子发射光谱是测量激发态原子或离子所释放的光线的过程。
在低温状态下，几乎没有原子被激发。当温度升到2000K时， 一些 容易被激发的元素，如碱金属元素可用发射法测出。
通过测量样品的发射量，并将其与已知标样的发射量相比较，同样 可得到未知样品的浓 度值。
除无需光源以外，发射光谱与吸收光谱的基本组成是一样的。在发 射光谱仪中，比较关 键的部分是原子化器（或称之为离子化器）－ 要能够提供足够的能量激发自由原子。最 早的激发能源为空气－乙 炔及氧化亚氮－乙炔火焰。多数原子吸收光谱仪也都有发射功 能， 可用该功能对诸如，，K等碱金属元素进行测量，因这些元素较易 激发。
光
源
在原子吸收中，的光源有以下要求：
首先是光源能发射出所需波长的谱线，谱线的轮廓要窄。半 峰宽应是10－3～10－5
其次是要有足够的辐射强度，这对高灵敏度、低噪音有意义。 光源的辐射强度应该稳定、均匀，单光束仪器对此特别敏感
第三，灯内填充气及电极支持物所发射的谱线应对共振线没 有干扰或干扰极小
什么是““连续光源”和“锐线光源””?
原子能量的吸收和发射
基态
外层 电子
吸收能量
h h 放出能量
激发态
原子吸收过程
阳光
太阳外层大气压
能量跃迁 E3 E2 E1
3 2 1
4
基态原子吸收共振线
1
2 3 4
的能级跃迁图
电子能量跃迁
E4 E3 E2 E1
202.2
217.0
波长 /
261.4
283.3
吸收能量图 (每个元素的吸收线较少)
最常用的连续光源是家里的白炽灯，一般波长范围较宽：从 300到红外区
相对来说，锐线光源是不连续的。如黄色的街灯，灯里有钠 盐的蒸气。它发出两个不连续的波长：589.0和589.6
灯元素码连接处
空心阴极灯设计
密封的Pyrex玻璃 阴极
石英玻璃窗
底座 连接电源 灯安装定位凸
阳极
Getter
Graded Seal
决大多数情况下，分析过程如下： 将样品制备成溶液形态； 制备一个不含被分析元素的溶液（空白）； 制备一系列已知浓度的被分析元素的校正溶液（ 标样）； 依次测出空白及标样的相应值； 依据上述相应值绘 出校正曲线； 测出未知样品的相应值： 依据校正曲线及未知样品的相应值得出样品的浓 度值。
吸收与浓度的关 系
阳 极
空心阴极 溅射
空心阴极灯原理
放电
Ne+ + e-
e-
光子类型与激 发态原子相关
原子
原子
激发
En
Eo
释放
发射
En
Eo
发射线和吸收线同时发生
Io
灯发射 低温、低压
It
原子吸收 高温、高压
吸收和发射在同一波长同时发生
空心阴极灯的常识
填充气主要是氩气和氖气，压力一般为1/ 50个大气压。氖气一般 比氩气灵敏，当氖气产生干扰线时，采用氩气。
原子吸收光谱仪基本课程
一 基本原理
光谱早期发现
1600年牛顿发现太阳光经过棱镜后分成了 彩色光带，他称其为光谱。
线
• 1802年 利用狭缝和‘棱镜，第一次发现太阳光谱中的暗线， 这是原子吸收光谱的最初观测。
• 1814年在棱镜后放置了一个望远镜来观察太阳光谱，对那 些暗线作了粗略的测量，并列成谱图，暗线条数超过700 条，后来这些线称为 线。
原子化器：将样品中被分析元素成比例地转化成自 由原子。所需能量通常是加热。 最常用的方法 是用空气－乙炔或 氧化亚氮－乙炔火 焰。 样品 以雾状被导入火焰中，燃烧头被调节好，使光线 通过火 焰，火焰中的原子对光线 产生吸收。
光学系统：将光线导入原子蒸汽并将出射光导入单 色器。
单色器：将元素灯所产生的特定被分析元素的特征
周期表
H
火焰
石墨炉和火焰
K
V
Y
w
B CNO F PS
I
U
原子吸收的基本原理可用以下 几点来说明：
所有原子均可对光产生吸收；
被吸收光线的波长只与特定元素相 关。如样品中含镍、铅、铜等元素， 如将该样品 置于镍的特征波长中， 那么只有镍原子才会对该特征光线 产生吸收.
原子吸收光谱仪基本组成部分
读出系统 光源
激发
E 离子化
a b cd
}E3
E2
激发态
E1
c
b
a
基态
能量
发射能量图 （每个元素有较多的发射线)
发射
E 离子化
a b cd
}E3
E2
激发态
E1
c
b
a
基态
能量
△··λ
式中： ：激发态原子的能量； ：基态原子的能量； h ：普朗克常数 V ：发射光的频率 C ：光速
定性依据
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
• 这些线是由于太阳外层的大气吸收了太阳发射的光线所致
和 的实验（1）
灯源
透镜
透镜
将盐放在金属丝上 并放入火焰中
燃烧器
白色卡片
棱镜
暗线
和 的实验 （2）
将盐放在金属丝上 并放入火焰中
透镜
因此发现了和
燃烧头
白卡
棱镜
发射线
吸收和发射
吸收线
K
发射线
190
900
元素定性分析
基态原子
Orbitals 中子 质子 电子