原子吸收光谱分析与农业PPT学习教案

1、会计学1 原子吸收光谱分析与农业原子吸收光谱分析与农业 第1页/共111页 第2页/共111页 第3页/共111页 波长波长：在一个振动周期内光波传播的距离，单位用纳米：在一个振动周期内光波传播的距离，单位用纳米 1nm10 9m； ； 第4页/共111页 第5页/共111页 第6页/共111页 I I T A 0 log 1 log 消光，消光， 透光度透光度 吸收系数吸收系数 第7页/共111页 吸光度吸光度A可用下式表示可用下式表示 A = lgI0 / I = 2.303 K N L 在实际分析过程中，当实验条件一定时，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。正比

2、于待测元素的浓度。 在实际工作中，对于原子吸收值的测量，是以一定光强的单色光在实际工作中，对于原子吸收值的测量，是以一定光强的单色光I0通过原子蒸通过原子蒸 气，然后测出被吸收后的光强气，然后测出被吸收后的光强I，此一吸收过程符合朗伯此一吸收过程符合朗伯-比耳定律，即比耳定律，即 I = I0e-K N L 式中式中K为吸收系数，为吸收系数，N为自由原子总数（基态原子数），为自由原子总数（基态原子数），L为吸收层厚度。为吸收层厚度。 A=kc 一定条件下一定条件下 I I T A 0 log 1 log 消光，吸光度消光，吸光度A 透光度透光度T 第8页/共111页 第9页/共111页 第10

3、页/共111页 第11页/共111页 第12页/共111页 第13页/共111页 空气-乙炔火焰23000C160cm/s 氢-氧27000C900cm/s 乙炔-氧30600C1130cm/s 乙炔-氧化亚氮29550C180cm/s 第14页/共111页 化学计量火焰化学计量火焰:蓝色火焰区高蓝色火焰区高23mm，乙炔，乙炔 贫燃性火焰，乙炔不足，蓝色火焰区很小贫燃性火焰，乙炔不足，蓝色火焰区很小 富燃性火焰，蓝色火焰消失，火焰法亮，富燃性火焰，蓝色火焰消失，火焰法亮， 第15页/共111页 5 . 1 3 45. 0 0 10 597 585 g s sg Q Q SP S VV d 第

4、16页/共111页 L Qs 8 Pr 4 溶液压力 粘度 毛细管长度 毛细管半径 P L r 第17页/共111页 第18页/共111页 第19页/共111页 第20页/共111页 第21页/共111页 1-左冷却块；左冷却块； 2，6-石英窗；石英窗； 3石墨套：石墨套： 4一石墨管一石墨管; 5一石墨锥一石墨锥; 7一密封圈一密封圈 8一右冷却块一右冷却块 9一加样口一加样口 非火焰原子化器非火焰原子化器 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达样注

5、入石墨管中间位置，用大电流通过石墨管以产生高达2000 3000的高温的高温 使试样经过干燥、蒸发和原子化使试样经过干燥、蒸发和原子化。 石墨炉的基本结构包括：石墨炉的基本结构包括：石墨管、炉体（保石墨管、炉体（保 护气系统）、电源等三部分组成护气系统）、电源等三部分组成 第22页/共111页 商品仪器的石墨炉结构多样，但实际上用得最多的是 Massmann（马斯曼）炉的HGA系列。 工作是程序：干燥、灰化、原子化和净化等四个阶段， 即完成一次分析过程。 1.炉体 HGA系列石墨炉：炉体中包括有一根长28mm，直径为 8mm的石墨管，管中央开有一向上小孔，直径为2 mm，是液体试样的进样口及保

6、护气体的出气口，进样 时用精密微量注射器注入，每次几微升到20微升或50 微升以下，固体试样从石英窗（可卸式）一侧，用专 门的加样器加进石墨管中央，每根石墨管可使用约50 200次。 第23页/共111页 石墨管两端的电极接到一个低压、大电流的电源石墨管两端的电极接到一个低压、大电流的电源 上，这一电源可以给出上，这一电源可以给出3.6千瓦功率于管壁处。炉体千瓦功率于管壁处。炉体 周围有一金属套管作为冷却水循环用。因为在完成周围有一金属套管作为冷却水循环用。因为在完成 一个样品的原子化器需要迅速冷却至室温。惰性气一个样品的原子化器需要迅速冷却至室温。惰性气 体（氩气）通过管的末端流进石墨管，再

7、从样品入体（氩气）通过管的末端流进石墨管，再从样品入 口处逸出。这一气流保证了在灰化阶段所生成的基口处逸出。这一气流保证了在灰化阶段所生成的基 体组份的蒸气出来而产生强的背景信号。石墨管两体组份的蒸气出来而产生强的背景信号。石墨管两 端的可卸石英窗可以防止空气进入，为了避免石墨端的可卸石英窗可以防止空气进入，为了避免石墨 管氧化，在金属套管左上方另通入惰性气体使它在管氧化，在金属套管左上方另通入惰性气体使它在 石墨管的周围（在金属套管内）流动，保护石墨管石墨管的周围（在金属套管内）流动，保护石墨管。 第24页/共111页 炉体的结构对石墨炉原子分析法的性能有重要的影响，因此要求： 接触良好 石

8、墨管（杯）与炉座间接触应十分吻合，而且要有弹性 伸缩，以适应石墨管热胀伸缩的位置。 惰性气体保护 为防止石墨的高温氧化作用，减少记忆效应，保护 已热解的原子蒸气不在被氧化，可及时排泄分析过程中的烟雾， 因此在石墨炉加热过程中（除原子化阶段内内气路停气之外）需 要有足量（12升/分）的惰性气体作保护。通常使用的惰性气体 主要是氩气。 石墨炉的气路分为外气路和内气路且单独控制方式，外气路用 于保护整个炉体内腔的石墨部件，是连续进气的。内气路从石墨 管两端进气，由加样孔出气，并设置可控制气体流量和停气等程 序。 水冷保护 石墨炉在2 4秒内，可使温度上升到3000C，有些稀土元素， 甚至要更高的温度

9、。但炉体表面温度不能超过60 80 C。因此 ，整个炉体有水冷却保护装置，如水温为200 C时，水的流量 12升/分，炉子切断电源停止加热，在2030秒内，即可冷却到 室温。 。 第25页/共111页 2. 石墨炉电源 石墨炉电源是一种 低压（812V）大电流（300 600A）而稳定 的交流电源。设有能自动完成干燥、灰化、原子化、净化阶段的操作程 序。 石墨管温度取决于流过的电流强度。石墨管在使用过程中，石墨 管本身的电阻和接触电阻会发生改变，从而导致石墨管温度的变化。因 此电路结构应有“稳流”装置。 3. 石墨管 目前商品石墨炉主要使用普通石墨管和热解石墨管，普通石墨管升 华点低（3200

10、 C ），易氧化，使用温度必须低于2700 C ，因此长期 以来，HGA系列石墨炉使用温度限在2700 C以下。 热解石墨管（ PGT ）是在普通石墨管中通入甲烷蒸气（10%甲烷 与90 % 氩气混合）在低压下热解，使热解石墨（碳）沉积在石墨管（ 棒）上，沉积不断进行，结果在石墨管壁上沉积一层致密坚硬的热解石 墨。 热解石墨具有很好的耐氧化性能，升华温度高，可达3700 C。热 解石墨其渗气速度低（10-6cm/s）。还具有良好的惰性，因而不易与高 温元素（如V、Ti、Mo等）形成碳化物而影响原子化。有较好的机械强 度，使用寿命长 第26页/共111页 第27页/共111页 4）排除了火焰原子

11、化法中存在的火焰组份与被测组份之间的）排除了火焰原子化法中存在的火焰组份与被测组份之间的 相互作用，减少了由此引起的化学干扰。相互作用，减少了由此引起的化学干扰。 5）可以测定共振吸收线位于真空紫外区的非金属元素）可以测定共振吸收线位于真空紫外区的非金属元素I、P、 S等。等。 缺点缺点 1） 石墨炉原子化法所用设备比较复杂，成本比较高石墨炉原子化法所用设备比较复杂，成本比较高。但石墨但石墨 炉原子化器在工作中比火焰原子化系统安全炉原子化器在工作中比火焰原子化系统安全。 2）石墨炉产生的总能量比火焰小，因此基体干扰较严）石墨炉产生的总能量比火焰小，因此基体干扰较严 重，测重，测 量的精密度比火

12、焰原子化法差。量的精密度比火焰原子化法差。 第28页/共111页 原子吸收光谱法的主要干扰有物理干扰、化学干扰、电原子吸收光谱法的主要干扰有物理干扰、化学干扰、电 离干扰、光谱干扰和背景干扰等。离干扰、光谱干扰和背景干扰等。 1）物理干扰 物理干扰是指试液与标准溶液 物理性质有差异而产生的干扰。 如粘度、表面张力或溶液的密度等的变化，影响样品的雾化和气溶 胶到达火焰传送等引起原子吸收强度的变化而引起的干扰。 消除办法：配制与被测试样组成相近的标准溶液或采用标准 加入法。若试样溶液的浓度高，还可采用稀释法。 2）化学干扰 化学干扰是由于被测元素原子与共存组份 发生化学反应生成稳 定的化合物，影响

13、被测元素的原子化，而引起的干扰。 消除化学干扰的方法： （1）选择合适的原子化方法 提高原子化温度，减小化学干扰。使用高温火焰或提高石墨炉 原子化温度，可使难离解的化合物分解。采用还原性强的火焰与石 墨炉原子化法，可使难离解的氧化物还原、分解。 第29页/共111页 （2）加入释放剂 释放剂的作用是释放剂与干扰物质能生成比被测元素更稳定的 化合物，使被测元素释放出来。 例如，磷酸根干扰钙的测定，可在试液中加入镧、锶盐，镧、 锶与磷酸根首先生成比钙更稳定的磷酸盐，就相当于把钙释放出来。 （3）加入保护剂 保护剂作用是它可与被测元素生成易分解的或更稳定的配合物， 防止被测元素与干扰组份生成难离解的

14、化合物。保护剂一般是有机 配合剂。例如，EDTA、8-羟基喹啉。 （4）加入基体改进剂 对于石墨炉原子化法，在试样中加入基体改进剂，使其在干燥 或灰化阶段与试样发生化学变化，其结果可以增加基体的挥发性或 改变被测元素的挥发性，以消除干扰。 3）电离干扰 在高温条件下，原子会电离，使基态原子数减少，吸光度下降， 这种干扰称为电离干扰。 消除电离干扰的方法是加入过量的消电离剂。消电 第30页/共111页 离剂是比被测元素电离电位低的元素，相同条件下消电离剂首先电离，产生 大量的电子，抑制被测元素的电离。 例如，测钙时可加入过量的KCl溶液消除电离干扰。钙的电离电位为 6.1eV，钾的电离电位为4.

15、3eV。由于K电离产生大量电子，使钙离子得到电 子而生成原子。 4）光谱干扰 （1）吸收线重叠 共存元素吸收线与被测元素分析线波长很接近时，两谱线重叠或部分重 叠，会使结果偏高。 （2）光谱通带内存在的非吸收线 非吸收线可能是被测元素的其它共振线与非共振线，也可能是光源中杂质的 谱线。一般通过减小狭缝宽度与灯电流或另选谱线消除非吸收线干扰。 5）背景干扰 背景干扰也是一种光谱干扰。分子吸收与光散射是形成光谱背景的主要 因素。 （1.）分子吸收与光散射 分子吸收是指在原子化过程中生成的分子对辐射的吸收。分子吸收是带 状光谱，会在一定的波长范围内形成 第31页/共111页 干扰。例如，碱金属卤化物

16、在紫外区有吸收；不同的无机酸会产生不同的影干扰。例如，碱金属卤化物在紫外区有吸收；不同的无机酸会产生不同的影 响，在波长小于响，在波长小于250nm时，时，H2SO4 和和 H3PO4有很强的吸收带，而有很强的吸收带，而HNO3和和HCl 的吸收很小。因此，原子吸收光谱分析中多用的吸收很小。因此，原子吸收光谱分析中多用HNO3和和HCl配制溶液。配制溶液。 光散射光散射是指原子化过程中产生的微小的固体颗粒使光发生散射，造成透是指原子化过程中产生的微小的固体颗粒使光发生散射，造成透 过光减小，吸收值增加。过光减小，吸收值增加。 2. 背景校正方法背景校正方法 一般采用仪器校正背景方法，有邻近非共

17、振线、连续光源、一般采用仪器校正背景方法，有邻近非共振线、连续光源、Zeeman效应效应 等校正方法。等校正方法。 （1）邻近非共振线校正法）邻近非共振线校正法 背景吸收是宽带吸收。分析线测量是原子吸收与背景吸收是宽带吸收。分析线测量是原子吸收与 背景吸收的总吸光度背景吸收的总吸光度AT， AT在分析线邻近选一条非共振线，非共振线不会产在分析线邻近选一条非共振线，非共振线不会产 生共振吸收，此时测出的吸收为背景吸收生共振吸收，此时测出的吸收为背景吸收AB 。两次测量吸光度相减，所得吸。两次测量吸光度相减，所得吸 光度值即为扣除背景后的原子吸收吸光度值光度值即为扣除背景后的原子吸收吸光度值A。

18、AT = A + AB A = AT - AB = k c 本法适用于分析线附近背景吸收变化不大的情况，否则准确度较差。本法适用于分析线附近背景吸收变化不大的情况，否则准确度较差。 （2）连续光源背景校正法）连续光源背景校正法 第32页/共111页 目前原子吸收分光光度计上一般都配有连续光源自动扣除背景装备。连目前原子吸收分光光度计上一般都配有连续光源自动扣除背景装备。连 续光源用续光源用氘灯氘灯在紫外区；碘钨灯、氙灯在紫外区；碘钨灯、氙灯 在在可见区可见区扣除背景。扣除背景。 氘灯产生的连续光谱进入单色器狭缝，通常比原子吸收线氘灯产生的连续光谱进入单色器狭缝，通常比原子吸收线 宽度宽度 大大

19、 一百倍左右。氘灯对原子吸收的信号为空心阴极灯原子信号的一百倍左右。氘灯对原子吸收的信号为空心阴极灯原子信号的0.5%以下。以下。 由此，可以认为氘灯测出的主要是背景吸收信号，空心阴极灯测的是原由此，可以认为氘灯测出的主要是背景吸收信号，空心阴极灯测的是原 子吸收和背景信号，二者相减得原子吸收值。氘灯校正法已广泛应用于子吸收和背景信号，二者相减得原子吸收值。氘灯校正法已广泛应用于 商品原子吸收光谱仪器中，氘灯校正的波长和原子吸收波长相同，校正商品原子吸收光谱仪器中，氘灯校正的波长和原子吸收波长相同，校正 效果显然比非共振线法好。效果显然比非共振线法好。 氘灯校正背景是商品仪器使用最普通的技术，

20、为了提高背景扣除能力，氘灯校正背景是商品仪器使用最普通的技术，为了提高背景扣除能力， 从电路和光路设计上都有许多改进，自动化程度越来越高。从电路和光路设计上都有许多改进，自动化程度越来越高。 此法的此法的缺点缺点在于在于氘灯氘灯是一种气体放电灯，而是一种气体放电灯，而空极阴极灯空极阴极灯属于空极阴属于空极阴 极溅射放电灯。两者放电性质不同，能量分布不同，光斑大小不同，再极溅射放电灯。两者放电性质不同，能量分布不同，光斑大小不同，再 加上不易使两个灯的光斑完全重叠。急剧的原子化，又引起石墨炉中原加上不易使两个灯的光斑完全重叠。急剧的原子化，又引起石墨炉中原 子和分子浓度在时间和空间上分布不均匀，

21、因而造成背景扣除的误差。子和分子浓度在时间和空间上分布不均匀，因而造成背景扣除的误差。 （3）Zeeman效应背景校正法效应背景校正法 Zeeman效应效应 是指在磁场作用下是指在磁场作用下简并的谱线简并的谱线发生分裂的现象。发生分裂的现象。Zeeman 效应分为正常效应分为正常Zeeman效应效应 和反常和反常Zeeman效应效应 。 第33页/共111页 35 Zeeman效应 是指在磁场作用下简并的谱线发生分裂 的现象。Zeeman效应分为正常Zeeman效应 和反常 Zeeman效应 。 0 0 + - + - H =0 H 0 正常正常Zeeman效应效应 反常反常Zeeman效应效

22、应 第34页/共111页 在正常在正常Zeeman效应中，每条谱线分裂为三条分线，中间一条为效应中，每条谱线分裂为三条分线，中间一条为 组分，其频率组分，其频率 不受磁场的影响；其它两条称为不受磁场的影响；其它两条称为 组分，其频率与磁场强度成正比。在反常组分，其频率与磁场强度成正比。在反常 Zeeman效应中，每条谱线分裂为三条分线或更多条分线，这是由谱线本身的效应中，每条谱线分裂为三条分线或更多条分线，这是由谱线本身的 性质所决定的。反常性质所决定的。反常Zeeman效应是原子谱线分裂的普遍现象，而正常效应是原子谱线分裂的普遍现象，而正常 Zeeman效应仅仅是假定电子自旋动量矩为零，原子

23、只有轨道动量矩时所有的效应仅仅是假定电子自旋动量矩为零，原子只有轨道动量矩时所有的 特殊现象。特殊现象。 利用塞曼效应校正背景的方法可分为两大类：利用塞曼效应校正背景的方法可分为两大类：光源调制法光源调制法和和吸收线调制法吸收线调制法。 由于施加磁场的方式不同，每一类又可分为若干小类。由于施加磁场的方式不同，每一类又可分为若干小类。 光源调制法光源调制法 这种方法是将这种方法是将磁场磁场加在光源上，使共振发射线发生塞曼分裂。此法亦分为：加在光源上，使共振发射线发生塞曼分裂。此法亦分为： 光束方向平行于磁场的方法光束方向平行于磁场的方法（ 旋转检偏器调制法旋转检偏器调制法） 这一方法又称为同位素

24、位移塞曼原子吸收法，是在这一方法又称为同位素位移塞曼原子吸收法，是在同位素光源同位素光源上施加一个上施加一个 永久磁场，使光源发射线发生塞曼分裂。经磁场分裂后的永久磁场，使光源发射线发生塞曼分裂。经磁场分裂后的圆偏振光圆偏振光，用，用1/4 延迟板延迟板变为相位不相同的两直线偏振光，再用旋转式偏转检偏器将变为相位不相同的两直线偏振光，再用旋转式偏转检偏器将 + 与与 -组组 分分开，让分分开，让组分中之一组分位于共振吸收线中心，作为测量光束，另一组分组分中之一组分位于共振吸收线中心，作为测量光束，另一组分 位于远离吸收线中心位置，作为参比光束。光束方向垂直于磁场的方式位于远离吸收线中心位置，作

25、为参比光束。光束方向垂直于磁场的方式（ 、 旋转检偏器调制法）旋转检偏器调制法） 在在光源光源上施加一个上施加一个永久磁场永久磁场，光源共振发射线分裂为，光源共振发射线分裂为 、组分，三组分组分，三组分 同时通过试样原子蒸气时同时通过试样原子蒸气时 组分为试样原子蒸气和背景吸收，组分为试样原子蒸气和背景吸收，组分仅为背景组分仅为背景 吸收。用旋转检偏器将吸收。用旋转检偏器将 、两相互垂直的直线偏振化组分分开，交替地送到两相互垂直的直线偏振化组分分开，交替地送到 检测系统，即得到校正了背景的试样原子吸收信号。检测系统，即得到校正了背景的试样原子吸收信号。 第35页/共111页 吸收线调制法吸收线

26、调制法 这类方法是在原子化器上施加磁场，使吸收线发生塞曼效应。这类方法是在原子化器上施加磁场，使吸收线发生塞曼效应。 p 与 与p 偏振交替调制方式偏振交替调制方式 此法是在原子化器上施加一个此法是在原子化器上施加一个永久磁场永久磁场，其方向与光束垂直，使吸收，其方向与光束垂直，使吸收 线分裂为线分裂为 、 +和和 -组分，组分， 组分平行于磁场方向，组分平行于磁场方向， 组分垂直于磁场组分垂直于磁场 方向方向。光源发射线通过检偏器后变成偏振光，其偏振化方向一时刻平行于。光源发射线通过检偏器后变成偏振光，其偏振化方向一时刻平行于 磁场方向为磁场方向为p 光束，另一时刻垂直于磁场方向为 光束，另

27、一时刻垂直于磁场方向为p 光束。吸收线光束。吸收线 组分与组分与 平行于磁场方向的发射线平行于磁场方向的发射线p 成分方向一致，产生吸收，由于背景吸收没有 成分方向一致，产生吸收，由于背景吸收没有 方向性，因此测得的是原子吸收和背景吸收。方向性，因此测得的是原子吸收和背景吸收。 当垂直于磁场方向的光束当垂直于磁场方向的光束p 成分通过原子蒸气时，因与吸收线成分通过原子蒸气时，因与吸收线 组分偏振组分偏振 方向不同，不产生原子吸收，但与背景产生吸收，因为背景吸收与发射线方向不同，不产生原子吸收，但与背景产生吸收，因为背景吸收与发射线 偏振方向无关。以偏振方向无关。以p 为测量光束， 为测量光束，

28、 p 为参比光束，所测得信号差，则为为参比光束，所测得信号差，则为 经过背景校正后的经过背景校正后的“净吸光度净吸光度”。 吸收线磁场调制方式吸收线磁场调制方式 一交变磁场（方向与光束垂直）一交变磁场（方向与光束垂直）置于置于原子化器原子化器，用磁场对原子化过程，用磁场对原子化过程 中的原子吸收线进行调制。无磁场（中的原子吸收线进行调制。无磁场（H=0）时，原子吸收线不发生时，原子吸收线不发生 Zeeman分裂，有磁场（分裂，有磁场（H=HMAX）时，原子吸收线分裂为时，原子吸收线分裂为 和和组分。在组分。在 光路中放置一个偏光元件，只允许光源辐射光中与磁场方光路中放置一个偏光元件，只允许光源

29、辐射光中与磁场方向垂直的偏振光向垂直的偏振光 成分通过。在成分通过。在H=0时，与通常原子吸收一样，测量原子吸收和背景吸收；时，与通常原子吸收一样，测量原子吸收和背景吸收； 在在H=HMAX时，原子吸收线发生时，原子吸收线发生Zeeman分裂，其分裂，其 组分与光源辐射的偏振组分与光源辐射的偏振 光波长一致，但偏振方向正交，故不发生吸收，此时测量的为背景吸收。光波长一致，但偏振方向正交，故不发生吸收，此时测量的为背景吸收。 两者之差为校正了背景的净吸收信号。两者之差为校正了背景的净吸收信号。 第36页/共111页 一、测量条件的选择一、测量条件的选择 1. 分析线分析线 通常选择元素的共振线作

30、为分析线。在分析被测元素浓度较高试通常选择元素的共振线作为分析线。在分析被测元素浓度较高试 样时，可选用灵敏度较低的非共振线作为分析线。样时，可选用灵敏度较低的非共振线作为分析线。 2. 狭缝宽度狭缝宽度 狭缝宽度影响光谱通带与检测器接收辐射的能量。狭缝宽度的选狭缝宽度影响光谱通带与检测器接收辐射的能量。狭缝宽度的选 择要能使吸收线与邻近干扰线分开。当有干扰线进入光谱通带内时，择要能使吸收线与邻近干扰线分开。当有干扰线进入光谱通带内时， 吸光度值将立即减小。吸光度值将立即减小。不引起吸光度减小的最大狭缝宽度为应选择的不引起吸光度减小的最大狭缝宽度为应选择的 合适的狭缝宽。合适的狭缝宽。原子吸收

31、分析中，谱线重叠的几率较小，因此，可以原子吸收分析中，谱线重叠的几率较小，因此，可以 使用较宽的狭缝，以增加光强与降低检出限。在实验中，也要考虑被使用较宽的狭缝，以增加光强与降低检出限。在实验中，也要考虑被 测元素谱线复杂程度，碱金属、碱土金属谱线简单，可选择较大的狭测元素谱线复杂程度，碱金属、碱土金属谱线简单，可选择较大的狭 缝宽度；过度元素与稀土元素等谱线比较复杂，要选择较小的狭缝宽缝宽度；过度元素与稀土元素等谱线比较复杂，要选择较小的狭缝宽 度。度。 3. 灯电流灯电流 空心阴极灯的空心阴极灯的发射特性发射特性取决于工作电流。灯电流过小，放电不稳取决于工作电流。灯电流过小，放电不稳 定，

32、光输出的强度小；灯电流过大，发射谱线变宽，导致灵敏度下降，定，光输出的强度小；灯电流过大，发射谱线变宽，导致灵敏度下降， 灯寿命缩短。灯寿命缩短。选择灯电流时，应在保持稳定和有合适的光强输出的情选择灯电流时，应在保持稳定和有合适的光强输出的情 况下，尽量况下，尽量 第37页/共111页 选用较低的工作电流选用较低的工作电流。一般商品的空极阴极灯都标有允许使用的最大电流与。一般商品的空极阴极灯都标有允许使用的最大电流与 可使用的电流范围，通常选用最大电流的可使用的电流范围，通常选用最大电流的1/2 2/3为工作电流。实际工作中，为工作电流。实际工作中， 最合适的电流应通过实验确定。空极阴极灯使用

33、前一般须预热最合适的电流应通过实验确定。空极阴极灯使用前一般须预热10 30 min。 4. 原子化条件原子化条件 （1）火焰原子化法）火焰原子化法 火焰的选择与调节是影响原子化效率的重要因素。火焰的选择与调节是影响原子化效率的重要因素。 对于低温、中温火焰，适合的元素可使用乙炔对于低温、中温火焰，适合的元素可使用乙炔-空气火焰；在火空气火焰；在火 焰中易生成难离解的化合物及难溶氧化物的焰中易生成难离解的化合物及难溶氧化物的 元素，宜用乙炔元素，宜用乙炔-氧化亚氮高温火焰；分析线在氧化亚氮高温火焰；分析线在220nm以下的元素，以下的元素， 可选用氢气可选用氢气-空气火焰。空气火焰。 火焰类型

34、火焰类型选定以后，须调节燃气与助燃气比例，以得到所需特点选定以后，须调节燃气与助燃气比例，以得到所需特点 的火焰。易生成难离解氧化物的元素，用富燃火焰；氧化物不稳定的的火焰。易生成难离解氧化物的元素，用富燃火焰；氧化物不稳定的 元素，宜用化学计量火焰或贫燃火焰。合适的燃助比应通过实验确定。元素，宜用化学计量火焰或贫燃火焰。合适的燃助比应通过实验确定。 燃烧器高度燃烧器高度是控制光源光束通过火焰区域的。由于在火焰区内，是控制光源光束通过火焰区域的。由于在火焰区内， 自由原子的空间分布不均匀，随火焰条件而变化。因此必须调节燃烧自由原子的空间分布不均匀，随火焰条件而变化。因此必须调节燃烧 器的高度，

35、使测量光束从自由原子浓度大的区域内通过，可以得到较器的高度，使测量光束从自由原子浓度大的区域内通过，可以得到较 高的灵敏度高的灵敏度 第38页/共111页 （2）石墨炉原子化法）石墨炉原子化法 石墨炉原子化法要合理选择干燥、灰化、原子化及净化等阶段的温度石墨炉原子化法要合理选择干燥、灰化、原子化及净化等阶段的温度 和时间。和时间。 干燥干燥一般在一般在105 125的条件下进行。的条件下进行。 灰化灰化要选择能除去试样中基体与其它组分而被测元素不损失的情况下，要选择能除去试样中基体与其它组分而被测元素不损失的情况下， 尽可能高的温度。尽可能高的温度。 原子化温度原子化温度选择可达到原子吸收最大

36、吸光度值的最低温度。选择可达到原子吸收最大吸光度值的最低温度。 净化或称清除阶段净化或称清除阶段，温度应高于原子化温度，时间仅为，温度应高于原子化温度，时间仅为3 3 5s，以便以便 消除试样的残留物产生的记忆效应。消除试样的残留物产生的记忆效应。 第39页/共111页 41 （1）是预处理中待测元素无损失的情况下可采用的最 高预处理温 度（即最佳灰化温度）； （2）表示定量原子化的最低温度。 （3）表示原子出现的温度； （4）表示最适宜的原子化温度。 石墨炉原子化法分解/原子化曲线 曲线A表示吸收信号随预处理温度的变化情况 曲线B表示吸收信号随原子化温度的变化情况 AB （1） （2）（3）

37、 （4） 吸光度吸光度 温度温度 第40页/共111页 5. 进样量进样量 进样量过小，信号太弱；过大，在火焰原子化法中，对火焰进样量过小，信号太弱；过大，在火焰原子化法中，对火焰 会产生冷却效应；在石墨炉原子化法中，会使除残产生困难。在会产生冷却效应；在石墨炉原子化法中，会使除残产生困难。在 实际工作中，通过实验测定吸光度值与进样量的变化，选择合适实际工作中，通过实验测定吸光度值与进样量的变化，选择合适 的进样量。的进样量。 第41页/共111页 二、分析方法二、分析方法 1. 校准曲线法校准曲线法 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配制一组含有不同浓度被测元素的

38、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，杂校准曲线上用内插法求出被测元素的含量。线。测定试样的吸光度，杂校准曲线上用内插法求出被测元素的含量。 2. 标准加入法标准加入法 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，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 液浓度为液浓度为0

39、，C CS S、2 2C CS S 、3 3C CS S ，然后分别测定它们的吸光度，然后分别测定它们的吸光度，绘制吸光度对浓绘制吸光度对浓 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。即是被测元素经稀释后的浓度。 第42页/共111页 一、灵敏度一、灵敏度 灵敏度灵敏度S的定义是分析标准函数的定义是分析标准函数 X = f（c）的一次导数的一次导数S = dx/dc。 1. 特征浓度特征浓度 在原子吸收光度法中，习惯于用在原子吸收光度法中，习惯于用1%吸收灵敏度。吸收灵敏度。

40、特征浓度特征浓度 定义定义 为能产生为能产生1%吸收（即吸光度值为吸收（即吸光度值为0.0044）信号时所对应的被测元素的）信号时所对应的被测元素的 浓度浓度。 C C0 0 = C = CX X0.0044 / A 0.0044 / A （ g.cmg.cm-3 -3） ） C CX X表示待测元素的浓度；表示待测元素的浓度；A为多次测量的吸光度值。为多次测量的吸光度值。 2. 特征质量特征质量 石墨炉原子吸收法常用绝对量表示，特征质量的计算公式为石墨炉原子吸收法常用绝对量表示，特征质量的计算公式为 m m0 0 = 0.0044/S = 0.0044m/A = 0.0044/S = 0.0

41、044m/A S S （PgPg或或ngng） 式中式中m为分析物质量，单位为为分析物质量，单位为Pg或或ng， A A S S为峰面积积分吸光度。为峰面积积分吸光度。 特征浓度或特征质量越小越好。特征浓度或特征质量越小越好。 二、检出限（二、检出限（D.L.） 检出限检出限的定义为：以的定义为：以特定的分析方法特定的分析方法，以，以适当的置信水平适当的置信水平被检出被检出 的的最低浓度或最小量最低浓度或最小量。 第43页/共111页 在在IUPAC的规定中，对各种光学分析法，可测量的最小分析信号以下的规定中，对各种光学分析法，可测量的最小分析信号以下 式确定：式确定： X Xmin min

42、= X = X平均 平均 + + KSKS0 0 式中式中X X平均 平均是用空白溶液按同样分析方法多次测量的平均值。 是用空白溶液按同样分析方法多次测量的平均值。S S0 0是空是空 白溶液多次测量的标准偏差；白溶液多次测量的标准偏差；K是置信水平决定的系数。是置信水平决定的系数。 可测量的最小分析信号为空白溶液多次测量平均值与可测量的最小分析信号为空白溶液多次测量平均值与3倍空白溶液倍空白溶液 测量的标准偏差之和，它所对应的被测元素浓度即为检出限测量的标准偏差之和，它所对应的被测元素浓度即为检出限D.L.D.L.。 D.L. = X D.L. = Xmin min- X - X平均 平均/

43、 /S = KS S = KS0 0/S D.L. = 3S/S D.L. = 3S0 0/S/S 第44页/共111页 第45页/共111页 第46页/共111页 第47页/共111页 第48页/共111页 第49页/共111页 第50页/共111页 第51页/共111页 第52页/共111页 第53页/共111页 第54页/共111页 第55页/共111页 第56页/共111页 第57页/共111页 I II A 00 lg 第58页/共111页 第59页/共111页 第60页/共111页 第61页/共111页 第62页/共111页 第63页/共111页 第64页/共111页 第65页/共

44、111页 第66页/共111页 第67页/共111页 第68页/共111页 第69页/共111页 第70页/共111页 第71页/共111页 第72页/共111页 第73页/共111页 吸收光程 原子数 的吸收系数 波长处原子吸收系数 L N K K LNKK I I A a a a a aa pII pI 0 0 434. 0lg 第74页/共111页 成分）吸收系数波长处的（ 系数吸收线波长处原子吸收 0 0 434. 0lg a a a aa H H K K LNKK I I A 第75页/共111页 LNKK I I A a aa H H 434. 0lg 0 第76页/共111页 第

45、77页/共111页 第78页/共111页 KCL CN KLkN I I A 与实验条件有关 在低温原子化器内 与波长及原子特性有关 常数， A NN lg 0 0 0 第79页/共111页 第80页/共111页 未知浓度 加入标准浓度 X S X X XS x CC AA A C CCKA KCA 0 0 00 C 第81页/共111页 A C CC 0044. 0 吸光度进样体积；浓度 AVC A CV mc ; 0044. 0 第82页/共111页 吸光度平均值 吸收度的标准偏差 A %100 A Sr 第83页/共111页 ni n AA AC A C LD n i i ,.5 , 4

46、 , 3 , 2 , 1 1 3 . 1 2 标准偏差吸收平均值；样品浓度； 第84页/共111页 第85页/共111页 第86页/共111页 第87页/共111页 第88页/共111页 第89页/共111页 第90页/共111页 第91页/共111页 第92页/共111页 第93页/共111页 第94页/共111页 第95页/共111页 第96页/共111页 第97页/共111页 第98页/共111页 第99页/共111页 第100页/共111页 第101页/共111页 第102页/共111页 第103页/共111页 第104页/共111页 第105页/共111页 原子吸收分光光度法具有测定

47、灵敏度高、精密度好、检出限低、干扰原子吸收分光光度法具有测定灵敏度高、精密度好、检出限低、干扰 少、操作简便快速少、操作简便快速, 易于实现自动化等优点。已广泛应用于环保、卫生易于实现自动化等优点。已广泛应用于环保、卫生 检验、食品分析、临床检验等领域中。原子吸收光谱法被列为金属元检验、食品分析、临床检验等领域中。原子吸收光谱法被列为金属元 素测定的首要方法和国家标准方法素测定的首要方法和国家标准方法, 在实际应用中需注意的以下几个方在实际应用中需注意的以下几个方 面的问题。面的问题。 1样品前处理样品前处理 防止样品污染。防止样品污染。 1）所有用于实验的玻璃和塑料容器应事先洗涤干净）所有用

48、于实验的玻璃和塑料容器应事先洗涤干净, 然后浸入然后浸入30% - 50%的硝酸中的硝酸中24小时小时, 用流水彻底冲洗干净用流水彻底冲洗干净,再用高纯去离子水或二次再用高纯去离子水或二次 蒸馏水漂洗干净。蒸馏水漂洗干净。 2）用于盛装溶液的量具和储瓶应单独存放。）用于盛装溶液的量具和储瓶应单独存放。 3）低浓度溶液应在即将使用前配制）低浓度溶液应在即将使用前配制, 并储存在塑料容器内。并储存在塑料容器内。 4）当在日常分析工作中）当在日常分析工作中, 必须定期地制备同种浓度的某种元素的溶必须定期地制备同种浓度的某种元素的溶 液时液时, 最好保持同一容器来进行同一种溶液的制备操作。最好保持同一容器来进行同一种溶液的制备操作。 5）使用高纯水）使用高纯水, 最好现配现用。最好现配现用。 第106页/共111页 2湿法消化的过程。湿法消化的过程。 最常用的消化液是最常用的消化液是9 + 1的硝酸的硝酸+高氯酸溶液高氯酸溶液, 适合于定适合于定 量分析。应用高氯酸成功的湿法消化的实质量分析。应用高氯酸成功的湿法消化的实质, 是为溶液安是为溶液安 排一个氧化还原电位排一个氧化还原电位, 使它从只