原子吸收光谱法干扰及总结PPT课件.ppt

原子吸收光谱法AtomicAbsorptionSpectrometry AAS 此法是本世纪50年代中期出现并在以后逐渐发展起来的一种新型的仪器分析方法 它在地质 冶金 机械 化工 农业 食品 轻工 生物医药 环境保护 材料科学等各个领域有广泛的应用 该法主要适用样品中微量及痕量组分分析 原子吸收光谱 AAS 即原子吸收光谱法 是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为基础的分析方法 是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法 第一节概述 1 一 发展历史原子吸收光谱法的发展经历了3个发展阶段 1 第一阶段 原子吸收现象的发现与科学解释早在1802年 伍朗斯顿 W H 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 1817年 弗劳霍费 J Fraunhofer 在研究太阳连续光谱时 再次发现了这些暗线 由于当时尚不了解产生这些暗线的原因 于是就将这些暗线称为弗劳霍费线 1859年 克希荷夫 G Kirchhoff 与本生 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 2 3 暗线是由于大气层中的钠原子对太阳光选择性吸收的结果 4 2 第二阶段 原子吸收光谱仪器的产生原子吸收光谱作为一种实用的分析方法是从1955年开始的 这一年澳大利亚的瓦尔西 A Walsh 发表了他的著名论文 原子吸收光谱在化学分析中的应用 奠定了原子吸收光谱法的基础 50年代末和60年代初 Hilger VarianTechtron及Perkin Elmer公司先后推出了原子吸收光谱商品仪器 发展了瓦尔西的设计思想 到了60年代中期 原子吸收光谱开始进入迅速发展的时期 5 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 基体改进技术的应用 平台及探针技术的应用以及在此基础上发展起来的稳定温度平台石墨炉技术 STPF 的应用 可以对许多复杂组成的试样有效地实现原子吸收测定 6 第四阶段 原子吸收分析仪器的发展 随着原子吸收技术的发展 推动了原子吸收仪器的不断更新和发展 而其它科学技术进步 为原子吸收仪器的不断更新和发展提供了技术和物质基础 近年来 使用连续光源和中阶梯光栅 结合使用光导摄象管 二极管阵列多元素分析检测器 设计出了微机控制的原子吸收分光光度计 为解决多元素同时测定开辟了新的前景 微机控制的原子吸收光谱系统简化了仪器结构 提高了仪器的自动化程度 改善了测定准确度 使原子吸收光谱法的面貌发生了重大的变化 联用技术 色谱 原子吸收联用 流动注射 原子吸收联用 日益受到人们的重视 色谱 原子吸收联用 不仅在解决元素的化学形态分析方面 而且在测定有机化合物的复杂混合物方面 都有着重要的用途 是一个很有前途的发展方向 7 二 原子吸收光谱法的特点1 灵敏度高 火焰法 1ng ml 石墨炉100 0 01pg 2 准确度好 火焰法 RSD 1 石墨炉3 5 3 选择性高 可测元素达70个 相互干扰很小 缺点 不能多元素同时分析4 应用广泛 8 9 10 2 Dopple变宽由于原子的热运动而引起的变宽 D 若用M 原子量 代替m 则 m 1 6605 10 24M 11 3 压力变宽压力变宽指压力增大后 原子之间相互碰撞引起的变宽 分为 Lorentz变宽 指被测元素原子和其它粒子碰撞引起的变宽 10 3nm Holtsmart变宽 指同种原子碰撞引起的变宽 在原子吸收法中可忽略 4 原子吸收线的轮廓综合上述因素 实际原子吸收线的宽度约为10 3nm数量级 12 三 原子吸收光谱的测量1 积分吸收吸光原子数No越多 吸光曲线面积越大 峰越高 因此 理论上积分吸收与No呈正比 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 3nm 10 3nm 需要一个分光系统 谱带宽度为0 0001nm 且连续可调 K 14 0 0001nm 关键性难题通常光栅可分开0 1nm 要分开0 01nm的两束光需要很昂贵的光栅 要分开两束波长相差0 0001nm的光 目前技术上仍难以实现 此外 即使光栅满足了要求 分出的光也太弱 难以用于实际测量 15 16 根据吸收定律 有 I Ioe K L 17 当在原子吸收线中心频率附近一定频率范围测量时 则 18 A KC 原子吸收光谱分析的基本关系式 吸光度 常数浓度 A lg IoI 19 为什么要采用锐线光源 20 第三节原子吸收光谱分析的仪器 原子吸收光谱分析的仪器包括四大部分光源原子化器单色器检测器 21 一 光源光源的作用是发射被测元素的特征共振辐射对光源的基本要求是 锐线 发射线半宽 吸收线半宽 高强度稳定 30分钟漂移不超过1 背景低 低于特征共振辐射强度的1 22 原子吸收分析中需要研究的条件之一 灯电流的选择 23 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 两种类型 火焰原子化石墨炉原子化 1 火焰原子化由火焰提供能量 在火焰原子化器中实现被测元素原子化 对火焰的的基本要求是 温度高稳定背景发射噪声低燃烧安全 24 直接燃烧型 助燃气燃气 雾化效率低背景影响大 25 预混合型原子化器 燃气 助燃气 试样 预混合室 燃烧器 废液排放口 雾化器 雾化器混合室燃烧器 26 原子吸收分析中需要研究的条件之二 火焰原子化条件的选择火焰类型燃气 助燃气比例测量高度 27 2 石墨炉电热原子化 6mm4mm 30mm 石墨炉外型 28 石墨炉特性 1 自由原子在吸收区停留时间长 达火焰的103倍 2 原子化在Ar气气氛中进行 有利于氧化物分解 3 原子化效率高 检出限比火焰低 4 样品量小缺点 基体干扰 管壁的时间不等温性 管内的空间不等温性实现等温原子化的措施 1 采用里沃夫平台 29 2 提高升温速率石墨炉原子化采用程序升温过程 程序干燥灰化原子化清除温度稍高于沸点800度左右2500度左右高于原子化温度200度左右目的除去溶剂除去易挥发测量清除残留物基体有机物 T t 干燥 灰化 原子化 清除 30 原子吸收分析中需要研究的条件之三 石墨炉原子化条件的选择灰化 原子化条件的选择 31 3 低温原子化低温原子化是利用某些元素自身或其氢化物在低温下的易挥发性实现原子化的 例如AsO33 BH4 H AsH3 AsH3 32 三 分光器 33 34 四 检测系统作用 检测光信号的强度部件 光电倍增管要求 足够的光谱灵敏度 光谱范围打拿极数工作电压 35 光源调制 因此 采用脉冲光源交流放大器可以消除直流发射线的影响 36 第四节原子吸收光谱的干扰与消除 物理干扰化学干扰电离干扰光谱干扰 一 物理干扰物理干扰是指试样在转移 蒸发过程中任何物理因素变化而引起的干扰效应 属于这类干扰的因素有 试液的粘度 溶剂的蒸汽压 雾化气体的压力等 物理干扰是非选择性干扰 对试样各元素的影响基本是相似的 37 消除物理干扰常用的方法 1 配制与被测试样组成相似的标准样品 2 在不知道试样组成或无法匹配试样时 可采用标准加入法或稀释法来减小和消除物理干扰 C0C1C2C3C4C5 A C0C1C2C3C4C5 Cx 38 二 化学干扰是指待测元素与其它组分之间的化学作用所引起的干扰效应 它主要影响待测元素的原子化效率 是原子吸收分光光度法中的主要干扰来源 它是由于液相或气相中被测元素的原子与干扰物质组成之间形成热力学更稳定的化合物 从而影响被测元素化合物的解离及其原子化 消除化学干扰的方法有 化学分离 使用高温火焰 加入释放剂和保护剂 使用基体改进剂等 39 三 电离干扰在高温下原子电离 使基态原子的浓度减少 引起原子吸收信号降低 此种干扰称为电离干扰 电离效应随温度升高 电离平衡常数增大而增大 随被测元素浓度增高而减小 消除办法 加入消电离剂 更易电离的碱金属元素 可以有效地消除电离干扰 消电离剂为碱金属元素 例如Ca测定在高温下产生电离现象 加入KCl可消除 K K eCa e Ca 40 四 光谱干扰 吸收线重叠光谱通带内存在非吸收线原子化器内直流发射