原子吸收分光光度计 原理.ppt

原子吸收分光光度计原理及简介 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 内容提要 基本原理仪器构造技术指标使用问题 原子吸收分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 基本原理 原子吸收法是测量试样中的金属元素含量时首选的方法 原子吸收分析的特点是 一 适用范围广 目前可以测定七十余种元素 二 选择性好 抗干扰能力强 三 灵敏度高 火焰法ug ml 石墨炉法ng ml 四 分析速度快 化学处理和测定操作简便 易于掌握 原子吸收分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 基本原理 原子吸收分光光度计 基本原理 原子吸收分光光度计 原子吸收分光光度计广泛应用于环保 医药卫生 冶金 地质 食品 石油化工和工农业等部门的微量和痕量元素分析 生活饮用水卫生规范 卫法监发 2001 161号Al Fe Mn Cu Zn As Se Hg Ni Cd Cr Pb Ag Mg Mo Co Ba V Sb Be Ti K Na共23个元素 食品卫生检验方法理化部分 GB T5009 2003Al Fe Mn Cu Zn As Se Hg Ni Cd Cr Pb Ag Mg Ca Sb K Na Sn共19个元素 基本原理 原子吸收分光光度计 水和废水检测分析方法 第四版 国家环保总局Fe Mn Cu Zn As Se Hg Ni Cd Cr Pb Ge Mg Ca Sb Be Tl K Na等元素饲料工业标准汇编Fe Mn Cu Zn As Hg Cd Cr Pb Mg Co等元素中国药典Al Fe Mn Cu Zn As Hg Cd Ca Pb K Na共12个元素农业部无公害农产品行业标准Cu As Hg Cd Cr Pb共6个元素 基本原理 原子吸收分光光度计 土壤分析技术规范K Na Ca Mg Zn Cu Fe Mn Pb Cd Ni Hg As Se Ti Mo Al Cr共18个元素另外原子吸收还应用于对人体中微量元素的测量 比如血液中Pb Cd的 研究Cu Zn Ca Mg Fe与儿童生长发育的关系等 原子吸收也是卫生检验必备的检测仪器 基本原理 原子吸收分光光度计 原子吸收光谱法是一种根据基态原子对特征波长光的吸收 测定试样中元素含量的分析方法 由光源发出的被测元素的特征波长光 共振线 待测元素通过原子化后对特征波长光产生吸收 通过测定此吸收的大小 来计算出待测元素的含量 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 基本原理 原子吸收分光光度计 遵循朗伯 比尔定律数学表达式 A kbcA 吸光度 K 比例常数 B 基态原子层的厚度 C 蒸汽中基态原子的浓度 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 基本原理 原子吸收分光光度计 分析方法 标准曲线法配制一组含有不同浓度被测元素的标准溶液 在与试样测定完全相同的条件下 按浓度由低到高的顺序测定吸光度值 绘制吸光度对浓度的校准曲线 测定试样的吸光度 在校准曲线上求出被测元素的含量 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 基本原理 原子吸收分光光度计 分析方法 标准加入法分取几份相同量的被测试液 分别加入不同量的被测元素的标准溶液 其中一份不加被测元素的标准溶液 最后稀释至相同体积 使加入的标准溶液浓度为0 CS 2CS 3CS 然后分别测定它们的吸光度 绘制吸光度对浓度的校准曲线 再将该曲线外推至与浓度轴相交 交点至坐标原点的距离Cx即是被测元素经稀释后的浓度 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 仪器构造 由光源发出的光 通过原子化器产生的被测元素的基态原子层 经单色器分光进入检测器 检测器将光强度变化转变为电信号变化 并经信号处理系统计算出测量结果 原子吸收分光光度计 光源 原子化器 单色器 检测器 信号处理系统 仪器构造 一 光源作用 提供待测元素的特征波长光 光强应足够大 有良好的稳定性 使用寿命长 空心阴极灯是符合上述要求的理想光源 应用最广空心阴极灯 一个阳极 钨棒一个空心圆柱形阴极 待测元素的高纯金属或合金一个带有石英窗的玻璃管 管内充入低压惰性气体 原子吸收分光光度计 仪器构造 若阴极物质只含一种元素的则为单元素灯 若阴极物质还有多种元素则可制成多元素灯 但多元素灯的发光强度一般都低于单元素灯 所以在通常情况下都使用单元素灯 测量不同的元素必须使用相对应的元素灯 所以衡量原子吸收分光光度计是否方便使用的一个重要指标就是在测量多个元素时 元素灯切换是否简便易行 从使用上看 仪器可以容纳的元素灯越多 关机换灯的频率就越低 自动换灯又比手动换灯方便准确 同时点亮2只灯也可以节约预热的时间 提高效率 原子吸收分光光度计 仪器构造 氘灯 是十分重要的光源 主要作用是扣背景使用波长一般为190 360nm 二 原子化器 作用 将待测试样转变成基态原子 原子蒸气 要求 具有足够高的原子化效率 具有良好的稳定性和重现性 操作简单 常用的原子化器有火焰原子化器和非火焰原子化器 原子吸收分光光度计 仪器构造 1 火焰原子化器 包括雾化器 雾化室和燃烧器 将液体试样经喷雾器形成雾粒 这些雾粒在雾化室中与气体 燃气与助燃气 均匀混合 除去大液滴后 再进入燃烧器形成火焰 此时 试液在火焰中产生原子蒸气 雾化器是火焰原子化器中的最重要的部件 它的作用是将试液变成细雾 雾粒越细 越多 在火焰中生成的基态自由原子就越多 仪器的灵敏度就越高 雾化器的雾化效果越稳定 火焰法测量的数据就越稳定 雾化器的雾化效率在10 左右 原子吸收分光光度计 仪器构造 原子吸收分光光度计 在超音速的气流作用下 喷头利用负压的原理将溶液从毛细管吸入 并将溶液气雾撞击到撞击球上进一步细化 此气溶胶大约有10 左右从燃烧缝进入空气与乙炔构成的火焰参与吸收测量 其余的变成废液从废液管排出 仪器构造 2 非火焰原子化器非火焰原子化器常用的是石墨炉原子化器 石墨炉原子化法的过程是将试样注入石墨管中间位置 用大电流通过石墨管以产生高温使试样经过干燥 灰化和原子化 原子吸收分光光度计 仪器构造 与火焰原子化法相比 石墨炉原子化法具有如下特点 1 灵敏度高 检出限低因为试样直接注入石墨管内 样品几乎全部蒸发并参与吸收 自由原子在石墨管内平均滞留时间长 因此管内自由原子密度高 灵敏度高 2 进样量小通常液体进样量为5 20微升 因此石墨炉原子化特别适用于微量样品的分析 但由于取样量少 样品不均匀性的影响比较严重 方法精密度比火焰原子化法差 通常约为2 5 3 干扰因素减少减少了溶液物理性质对测量的影响 排除了被测组分与火焰间的相互作用 原子吸收分光光度计 仪器构造 根据石墨炉升温电流方向的不同 分为横向加热石墨炉和纵向加热石墨炉 横向加热技术是最先进的石墨炉加热技术 目前全世界只有五家公司掌握了横向加热技术 分别是PE Varian 热电 Jena 普析通用 横向加热最大的特点在于温度变化均匀 2650 C相当于纵向加热的3000 C提高了原子化效率 提高了仪器灵敏度 减少了化学干扰和记忆效应 降低了加热温度 延长了石墨炉和石墨管的寿命 原子吸收分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 原子吸收分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 原子吸收分光光度计 仪器构造 原子吸收分光光度计 3 氢化物原子化法 主要应用于 As Sb Bi Sn Ge Se Pb Ti Hg等元素 原理 在酸性介质中 与强还原剂硼氢化钾反应生成气态氢化物 例AsCl3 4KBH4 HCl 8H2O AsH3 4KCl 4HBO2 13H2将待测试样在氢化物生成器中产生的氢化物 送入原子化器中检测 特点 原子化温度低 1000 C以下 灵敏度高 对砷 硒可达10 9g 仪器构造 三 单色器将待测元素的共振线与邻近谱线分开 主要部件 光栅 原子吸收分光光度计 仪器构造 三 单色器目前 越来越多的厂家采用单光束的形式 因为单光束与双光束相比具有明显的优势 单光束的光损失量远小于双光束单光束仪器的信噪比高 使得测量的结果更加稳定可靠 但是需要至少30min的预热时间 双光束的仪器光路及结构复杂 因而故障率高 原子吸收分光光度计 仪器构造 四 检测器将单色器分出的光信号进行光电转换 在原子吸收分光光度计中常用光电倍增管作检测器 五 信号显示系统处理放大信号并以适当方式指示或记录下来 原子吸收分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 1 波长范围 准确度 重复性波长范围 一般为190 900nm波长准确度 多次测量的平均值与真值的差波长重复性 多次测量当中最大值与最小值的差 原子吸收分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 原子吸收分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 原子吸收分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 原子吸收分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 2 分辨率和光谱带宽分辨率反映仪器分辨相临谱线的能力计量检定分辨率规程规定 光谱带宽为0 2nm时 可分辨锰双线279 5 279 8nm 二者能量的峰谷差 40 原子吸收分光光度计 光谱带宽可以控制入射光的强弱 不同元素在测量时使用的光谱带宽不尽相同 如 测量K需要在2nm光谱带宽下测量 Cu在0 4nm光谱带宽下测量 Mn在0 2nm光谱带宽下测量 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 3 静态基线稳定性反映仪器电路噪声的重要指标测量方法铜灯点亮 与主机一起预热30分钟 测试324 7nm处30分钟内的漂移 原子吸收分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 4 动态基线稳定性反映仪器电路噪声的重要指标测量方法与静态基线稳定性相同 不同的地方是在点火情况了吸喷去离子水进行测量 原子吸收分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 5 特征浓度特征浓度指获得1 吸收 0 0044Abs 时所对应的元素浓度反映该仪器对某一元素的测定灵敏度 测试方法 规定使用该元素的主灵敏线 测试前细心调节雾化器 燃烧器等 将仪器各参数调至最佳工作状态 用空白溶液调零 重复测量该元素适当浓度的标准溶液三次 记录吸光度 取三次测定值的平均值 用式 S g mL 1 0 0044 C A计算该元素的特征浓度或特征量 原子吸收分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 6 检出限灵敏度越高 噪声也随之增大 信噪比不一定得到提高 检测能力不一定有改善 因为灵敏度没有与噪声联系起来 灵敏度不适合用来表征分析方法的检测能力 检出限是指能以99 7 三倍标准偏差 的置信度检测出试样中被测组分的最低含量或最小浓度 是仪器或分析方法的一项综合指标 也是检出能力的表征 作为仪器验收 均采用铜 火焰 和镉 石墨炉 元素作为仪器验收指标 检出限的计算 D L K 3 3 n 1 b 原子吸收分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 7 定量限定量限是指分析方法实际可能定量测定某组分的下限 定量限不仅与测定噪声有关 而且也受到 空白 值绝对水平的限制 只有当分析信号比 空白 值大到一定程度是才能可靠地分辨与检测出来 一般以10倍空白信号的标准偏差所相应的量值作为定量限 也有用3倍检出限作为定量限 原子吸收分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 8 特征量 石墨炉 由于石墨炉法的进样量是已知的 所以可以计算得到样品里喊有这种元素的实际质量 石墨炉法的检出浓度用特征量表示 指获得1 吸收 0 0044Abs 时所对应的元素的质量叫特征量 反映石墨炉检测的灵敏度 原子吸收分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 9 精密度精密度是多次重复测定同一量时各测定值之间彼此相符合的程度 它反映测定过程中的随机误差 常用标准偏差S或相对标准偏差RSD表示 良好的精密度是保证获得高准确度的先决条件 在分析方法上 测量精密度不好 就不可能有高的准确度 原子吸收分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 基本原理仪器构造常用附件发展现状产品简介 紫外可见分光光度计 主要内容 10 边缘能量边缘能量反映光学系统性能和光电倍增管光谱灵敏波长范围 直接影响紫外区和靠近红外区波长元素测定的灵敏度与稳定性 如As Se Cs K等 测试方法 分别点亮砷灯或铯灯 待灯稳定后 对As193 7nm与Cs852 1nm谱线进行寻峰 以谱线的峰值能量为100 计 计算背景值与峰值能量之比 5min内最大瞬时噪声A应小于0 03 原子吸收分光光度计 使用遇到的问题 原子吸收分光光度计 测量条件的选择1使标准曲线上的点都在线性范围内 标准曲线法的最佳分析范围的吸光度在0 1 0 6之间 最大点最好不大于0 8ABS标准溶液与试样溶液要用相同试剂处理 保持基体一致 若试样溶液基体较复杂 无法使标准溶液与试样溶液基体保持相近 则应采用标准加入法进行测定 测定时要扣除背景和试剂空白 每次分析都要重新绘制标准曲线 校正曲线的实验点数目和各点重复测定次数要适当多 被测组分浓度要位于校正曲线中间部分 使用遇到的问题 原子吸收分光光度计 测量时规范操作1每次测定前 都应充分预热仪器和燃烧头 使仪器处于稳定的工作状态 制备空白溶液时尽可能避免分析元素的污染 3在测定过程中 还应间隔一定测量次数检查空白溶液吸光度 进行自动校零或测量标准溶液 对标准曲线进行灵敏度校正每次分析都要重新绘制标准曲线 4测量不同样品时要防止污染 使用遇到的问题 原子吸收分光光度计 乙炔安全注意事项1乙炔钢瓶要经常检漏2乙炔钢瓶检漏过程3开关乙炔的正确顺序 严禁乙炔单独开启 4每次使用结束后必须保证乙炔处于关闭状态5钢瓶总压低于0 4MP时要停止使用 防止溶剂流出 使用遇到的问题 原子吸收分光光度计 测量过程中数据不稳定原因 1 电压不稳定 2 元素灯没有预热 3 原子