原子吸收分光光度计操作讲义.doc

塔里木大学分析测试中心 原子吸收分光光度计讲义 孙红专编原子吸收分光光度计操作讲义一、原子吸收分光光度计的基本原理的特点：1、基本原理：被测物质用适当的方法制成溶液后，通过原子化器使其变成蒸气。由被测元素作阴极的空心阴极灯光源发出的含有被测元素共振线的线光谱通过原子化仪时，其共振线被待测元素所吸收，吸收的多少与待测元素的含量相关（及成正比）。被吸收后的线光谱经单色器后进入光电倍增管，光电倍增管将光能变成为电信号，经电子放大器放大，与对数转换器转换，通过指示仪表指示并经过与标准曲线比对后就可得出被测元素含量。用图解表示如下： 光源原子化器单色器检测器 其中光源包括空心阴极灯、灯电源。有的还有切光器（光源调制器）为原子吸收提供足够窄足够强的强度辐射。空心阴极灯主要由一个阳极和空心圆柱形阴极组成，阴极的材料为与待测元素同种元素或衬有同种元素的材料。两个电极被密封在一个充有低压惰性气体，并带有石英窗的玻璃管中。它包括：石英窗、惰性气体、灯管、碳棒或钨棒（阳极）、空心阴极杯（空心圆柱型阴极）（用待测元素制成或在铂片镀上一层待测元素）当给予足够的灯电压时，灯内阴阳极之间放电，使内充的惰性气体离子化，带正电的离子在电场的作用下高速飞向阴极表面，由于离子对阴极表面的高速轰击，使待测元素的自由原子从阴极表面溅出，这种现象称为“阴极测射”。测试出的原子又与稀有气体原子或离子碰撞而激发出元素的共振辐射。空心阴极灯由于激发条件稳定，干扰因素少，所以能发出足够窄的锐线光辐射。空心阴极灯分单元素空心阴极灯和多元素空心阴极灯两种，多元素空心阴极灯是由几种高纯度的元素粉末按一定比例混合压制而成型的。由于它需要有切换装置，并且它发出的谐振谱线强度要比单元素灯低的多，灵敏度降低，所以没有被广泛使用。现在最普遍的还是单元素灯。切光器：是一块设置在光源灯之前的高速旋转的螺旋桨形片。它能将光源灯连续发出的光辐射讯号转变成周期变化的光讯号，目的是为了消除背景发射的干扰和提高放大器的稳定性。原子化器：它将试样在一定的能量下分解、原子化。原子化器分火焰原子化器、无火焰电热原子化器和冷原子化器。其中无火焰电热原子化器是未来的发展趋势，它与火焰原子化器相比具有很多优点：测定的绝对灵敏度高；灵敏度比火焰原子化器提高1-3个数量级水平。液体和一般固体样品可直接进样测定，省去了样品的预处理；降低和减少了样品预处理过程中带来的误差。用量极少；通常固体样品用量为0.1-10毫克，液体用量为1-15毫升，因而特别适用于微量样品分析。特别适用于易在火焰中形成耐热氧化物元素的测定。缺点：其结果精密度相对火焰法来说较差。冷原子化器主要用于易汽化的元素，主要是汞。单色器：单色器就是将元素吸收后的共振谱线与其它波长的光分开，并将它聚焦到光电倍增管上。单色器由棱镜和光栅组成。检测系统：包括光电元件，放大器和读数系统。主要功能是将光能转变成电能，同时通过仪表将电能的变化显示出来。读数系统包括：电子放大器、同步检波器、对数转换器、读数转换器、读数指示器等。2、原子吸收分光光度计检测数据的理论依据根据朗伯-比尔定律和量子力学，仪器指示与被分析的样品浓度有以下关系：D=0.4343（22/d）（ ln2/）e2/mc2 No f L式中：D：仪器指示的消化值 ：被分析元素的共振线波长 c：光速 d：吸收谱线的多普勒宽度 e：电子电荷 m：原子量No：被分析原素的基态原子浓度 f：振动强度 L：原子蒸汽吸收层的厚度。当仪器调试好进行样品测试时，除No外，其他条件都是确定的，所以仪器指示的消光值与被测元素的基态原子浓度成正比，故我们在测一批样品时，助燃汽燃汽波长，火焰高度，灯位置等一系列条件都必须和标线完全一致，这样才有可比性，因为我们所得到的样品浓度是与标线比较而得来的。如果在测样的过程中，万一条件改变了，那我们必须再重新建立标准曲线之后再接着测样，所以也就不允许使用同一条标准曲线来计算不同样次的样品浓度。3、原子吸收分光光度计的特点：、选择性极高，干扰少，很容易克服.、灵敏度高，精密度高，测量精度一般能达到PPm（10-6），特殊可达PPb（10-9）、PPt（10-12）（需用石墨炉）。PPm（10-6）精密度误差5%； PPb（10-9）精密度误差20%。、分析样品极快，一般以秒为单位。、测定范围广泛，理论上包括所有的金属元素和大部分非金属元素，实际上大约有20种。、不能做元素同时测定，主要是灯的问题无法解决。二、原子吸收分光光度计的操作：1、火焰原子化器的分析技术要点：、燃气：C2H2、乙腈、H2、煤气、丙烷。、助燃气：空气、N2O（笑气）、氧气、燃助比：刚好达到化学比时温度最高，不同元素需要不同的燃助比。助燃气燃气 最高温度OC空气煤气 1840空气丙烷 1925空气氢气 2050空气乙炔 2300氧（50%）-氮（50%）-乙炔 2815氧气氢气 2700氧化亚氮乙炔 2955氧气乙炔 3060氧化氮乙炔 3095氧气乙腈 4640、其他：、灯电流的选择：以测量数据最灵敏为准，但不可过小，容易造成较大误差，也不能过大，容易缩短灯寿命，并提高信噪比，因此选择灯电流一般以额定工作电流的1/31/5为准。谱线的选择：每一种元素都有几条可使用的吸收谱线为分析线，一般都选择最灵敏的吸收线作为分析谱线；但在实际操作中，有时最灵敏的吸收线不一定很理想，因为有些元素最灵敏谱线的线性测量范围较窄，测定高含量样品，往往需要多次稀释，从而引起误差增大，此时可选用不太灵敏的吸收线作为分析线；有些元素的几条吸收线的灵敏度相差不大，则应考虑减少干扰方面来确定波长。常见元素测定的波长、测定波长范围元素 波长 测定范围g/g 备注Mg 2850 0.125Ca 4227 0.525 每10ml溶液加LaCL或SrCL 1mlFe 2483 0.510 低浓度3441 10以上 高浓度 Zn 2138 0.15 低浓度用MIBK萃取Cu 3248 0.515Mn 2795 0.1152、操作前的准备：、标线的配制总的原则是将所有样品的浓度包括到标线梯度范围内，但又不能过大，配制标液药品的纯度再分析纯以上。元素 药品 质量g 溶剂 浓度ug/mlCa CaCO3(110O烘干) 0.2479 HCl溶解，水定容至1升 100 Mg 光谱纯镁 0.1000 HCl溶解，水定容至1升 100Mn 无水MnSO4 0.2749 1ml浓H2SO4、水至1升 100 MnSO4150O烘干400oC灼烧2hCu CuSO45H2O 0.3928 1NH2SO41升 100 纯金属铜 0.5000 15ml3N HNO3、1ml浓H2SO4、水至1升 500Zn 金属锌粒（二级） 0.1000 50ml水、1ml浓H2SO4、水至1升 100 ZnSO47H2O 0.4398 HCL、水至1升 100Fe 光谱纯铁丝 0.1000 20ml 0.6N HCL、水至1升 100 Fe(NH4)2(SO4)26H2O 0.7023 20ml 0.6N HCL、水至1升 100、样品前处理：、土壤全量 NaOH熔融法0.20.5g样品于镍坩埚中加几滴无水乙醇润湿土样，取24g优级纯NaOH覆盖其上面，在电炉上待NaOH完全熔融后转入高温电炉中700750oC 、2030分钟后冷却至400oC以下取出，内容物用热水小心溶解，转入100ml容量瓶，用9N H2SO4调至酸性、定容、用慢速滤纸过滤。、土壤有效铜、锌、铁、锰提取 0.005mol/L DTPA0.01 mol/L CaCL20.1 mol/L TEA提取法 水土比 1：10 振荡30分钟。、植株全量a、干烧灰化法：碳化、灰化、0.01 mol/L盐酸溶解b、湿灰化法： HNO3H2SO4HCLO4 H2SO4H2O2 10+3 2 5 40 4+2、仪器检查主要检查仪器上乙炔开关是否关闭及气路是否有漏气现象。三、原子吸收分光光度计的保养1、光源：元素灯如放置过久或长时间不用，则都要每隔23个月在额定工作电流下空烧一次，每次时间1530分钟。2、光学系统：外光路的光学元件应保持干净件，光学元件上如有油和水痕存在时，严禁用手去檫，可用蘸有乙醇和乙醚混合液的脱脂棉球去搽拭。有些元件如光栅，准直镜严禁擦拭。3、气路系统：要经常检查防止老化、冻裂、漏气。四、干扰及其消除原子吸收分光谱分析的干扰主要有：电离干扰、光谱干扰、化学干扰和物理干扰。1、电离干扰：电离干扰主要存在与易电离的碱金属元素和碱土金属元素的测定中。消除：改变火焰类型，改变火焰温度来控制和减少原子的电离度；加入一些比待测元素更易电离的物质，如：碱土金属加入碱金属；碱金属(K,Na)加入更易电离的元素（Cs,Sr）这些更易电离的元素在火焰中强烈电离可以大大抑制基态原子电离作用的发生。2、光谱干扰：属于次要干扰（光谱不纯，分析线重合或者相邻，为分子的吸收干扰）3、化学干扰：由于待测元素与试样中的共存元素或火焰成分发生反应，生成难以分解的耐高温化合物而影响待测元素的原子化。消除：加释放剂或保护剂，释放剂是加入物质使之与干扰物质生成更难分解的物质；保护剂是有机络合剂，它与待测元素络合而避免化学干扰。4、物理干扰：由试样溶液的物理性质和其他因素引起的进样速度，雾化率，溶剂蒸发或溶质挥发等过程变化而造成的干扰。五、常见故障排除1、电流不足：关闭大的用电器。2、火焰不稳定：检查助燃气系统（双光束仪器