原子吸收分光光度计介绍与应用

1、原子吸收光谱法及仪器简介原子吸收光谱法及仪器简介原子吸收原子吸收光谱法应用及仪器进展光谱法应用及仪器进展分析条件优化与干扰的消除分析条件优化与干扰的消除原子吸收原子吸收分光光度计采购简谈分光光度计采购简谈 被测元素化合物在高温下离解为基态原子，当元素灯发出与被测元素特征波长相同的光穿过一定厚度的原子蒸气时，一部分光被吸收，根据比尔定律则可测定元素含量。I0IKcLIIA0lgAC0基本原理基本原理195519591982A.Walsh火焰分析技术H.Massmann改进石墨炉结构，商品化Lvov电热原子化技术发展历程19611965Koirtyohann连续光源扣背景技术Smith和Hieft

2、je自吸扣背景技术1974Zeeman塞曼扣背景技术20XXWHO WHAT选择性好：原子光谱的谱线窄，干扰容易克服光学、化学灵敏度高：ug/mlng/ml分析范围广：可测量60多种元素农业、食品农业、食品地质冶金地质冶金制药、医院制药、医院卫生疾控、药检卫生疾控、药检化工、制造化工、制造环保监测环保监测分析部规程及标准方法测定的元素部规程及标准方法测定的元素 系统中标准方法系统中标准方法测测 定定 元元 素素生活饮用水卫生规范卫法监发2001161号Al,Fe,Mn,Cu,Zn,As,Se,Hg,Ni,Cd,Cr,Pb,Ag,Mg,Mo,Co,Ba,V,Sb,Be,Tl,K,Na,共23个元

3、素食品卫生检验方法（理化）国家标准GB/T5009.1-2003Al,Fe,Mn,Cu,Zn,As,Se,Hg,Ni,Cd,Cr,Pb,Ge,Mg,Ca,Sb,K,Na,Sn共19个元素水和废水标准监测监测方法环保（第四版）Fe,Mn,Cu,Zn,As,Se, Ni,Cd,Pb,AgBe,Sb,K,Na,共16个元素饲料工业标准汇编（标准出版社）Fe,Mn,Cu,Zn,As,Hg,Cd,Cr,Pb, Mg, Co,共13个元素药检（2005版药典）Al,Fe,Mn,Cu,Zn,As,Hg,Cd,Ca,Pb,K,Na 共12个元素无公害农产品农业部行业标准Cu, As,Hg,Cd,Cr,Pb共6

4、个元素中华人民共和国地质矿产部部规程（DZG93-12）Cu,Zn,Se,Hg,Ni,Cd,Pb,Ge,Co,Bi,Ir,Tl,Te,Sc,Be,Li,Rb,Cs,Sr,Au,Ag,Mn,Ca,Na,K,Mg 共26个元素农业部土壤分析技术规范1993K,Na,Ca,Mg,Zn,Cu,Fe ,Mn,Pb ,Cd,Ni,Hg,As,Se,Ti,Mo,Al,Cr共18个元素光源的作用是发射被测元素的特征波长光。激发态的原子发射某特定波长线光谱，而未处于激发的基态原子必然会吸收同样波长的光谱。 分析哪种元素就要用该种元素灯，因此原子吸收分光光度计和紫外分光光度计不同，它需要配备多种元素灯作光源。锐线

5、锐线发光强度高发光强度高稳定稳定背景低背景低对光源的基本要求元素灯（空心阴极灯元素灯（空心阴极灯HCL）单元素灯：只用一种金属元素制单元素灯：只用一种金属元素制作的。作的。多元素灯：用两种以上金属合金多元素灯：用两种以上金属合金制作的空心阴极灯。制作的空心阴极灯。MB5-MG2高强度空心阴极灯高强度空心阴极灯无极放电灯、智能灯无极放电灯、智能灯通过乙炔通过乙炔-空气火焰或者乙炔空气火焰或者乙炔-笑气火焰笑气火焰提供足够的高温，达到样品原子化的目提供足够的高温，达到样品原子化的目的的通过控制在石墨管中通过电流的大小，通过控制在石墨管中通过电流的大小，产生足够的高温，达到样品原子化的目产生足够的高

6、温，达到样品原子化的目的的部分元素在酸性介质中与硼氢化钾反应部分元素在酸性介质中与硼氢化钾反应生成相应的氢化物气体，在加热的石英生成相应的氢化物气体，在加热的石英管中（管中（ Cx C1 ）4 4、直接比较法、直接比较法直接比较法的基础是吸光度与浓度成线性关系，且要求标准曲线为通过坐标原点的直线，干扰小，试样和标准溶液的吸光度较为接近，适用于低浓度范围的测定。由无机向有机化学渗透生命科学研究领域 含金属的生物酶和蛋白质医疗、卫生防御、疾控领域 血液、头发、尿液中的微量元素（Na、K、Ca、Mg） 2005药典，各类药品27个品种12元素 Al、Fe、Mn、Cu、Zn、 As、 Hg、 Cd、

7、Ca、Pb农业环保领域粮食、种子、蔬菜、土壤、农药环境监测检出口检验、食品中的应用：化妆品、金属、肉类、鱼类、酒类、口服液、奶类、奶制品等（As、Hg、Se、Pb、Ge）间接原子吸收法的研究及发展间接测定有机成份、生物成份以及药物成份的含量。例如 运用阴离子表面活性剂与双乙二胺偶氮铜（）形成可被三氯甲烷萃取的配合物，此配合物被稀酸反萃后，用FAAS法测定Cu（）的含量，从而间接测定阴离子表面活性剂的含量。雾化效率达到10%以上雾化率的提升有利于仪器提高灵敏度和数据稳定性安全考虑多种安全互锁结构由Slavin等人提出，是一套减轻以至消除石墨炉原子吸收分析中干扰的方法，称为STPF技术。其主要内容

8、有：采用峰面积测量方式积分吸光度快速响应检测电路和高速采样频率背景校正最大功率加热热解涂层石墨管和 Lvov平台原子化阶段停气用基体改进剂（现称化学改进剂）使用自动进样装置横向加热石墨炉现代AAS法最佳技术世界主流分析仪器厂商推荐：美国 PE、德国耶拿、澳大利亚GBC、加拿大Aurora等国内厂家的石墨炉大部分采用圆柱型纵向石墨管，而TAS990采用的是带平台的横向加热石墨管。优点: 改善空间等温性 改善时间等温性 纵向石墨管横向石墨管元 素纵向加热原子化温度横向加热原子化温度Pb20001700Cu24001800Mn22001900Cr23002100Mo27002400V27002400

9、实实 验验横向加热石墨炉横向加热石墨炉纵向加热石墨炉纵向加热石墨炉含0.5% NaCl（作为基体）的100ug/L Pb标准液的吸光度（Abs）0.32210.3206100 ug/L Pb标准液的吸光度（Abs）0.22070.1052差 值0.10140.2154 方法来源方法来源类别类别TAS-990（横向加热）（横向加热）生活饮用水卫生规范生活饮用水卫生规范（纵向加热）（纵向加热）环保水和废水方法环保水和废水方法（纵向加热）（纵向加热）波长（波长（nmnm）283.3283.3283.3灯电流（灯电流（mAmA）37.57.5光谱通带（光谱通带（nmnm）0.41.31.3干燥温度（干

10、燥温度（）100120110干燥时间（干燥时间（S S）153030灰化温度（灰化温度（）450600*500灰化时间（灰化时间（S S）153030原子化温度（原子化温度（）170021002200原子化时间（原子化时间（S S）358清除温度（清除温度（）18002200_清除时间（清除时间（S S）22_进样体积（进样体积（ulul）101020纵、横向加热石墨管测定铅的条件比较纵、横向加热石墨管测定铅的条件比较* *加入加入(NH(NH4 4) )2 2HPOHPO4 4作基体改进剂作基体改进剂 80ppb Mo 横向记忆效应为3.3%，而横向记忆效应为18%纵向加热纵向加热 2650

11、 横向加热横向加热 2500 分析中产生的主要干扰之一 背景类型：分子吸收： 气体分子氧化物 氢氧化物 盐类分子光散射： 大分子 固体微粒 氘灯法背景校正 A空=Aa+Ab A氘=Ab A= A空- A氘= Aa+Ab Ab=Aa 波长范围：200360nm 自吸背景校正 塞曼校正氘灯背景校正氘灯背景校正 待分析元素的主灵敏线大部份位于紫外区，所以氘灯法能校正大部分背景吸收，灵敏度的损失小。缺点是不能校正光谱线重叠和结构背景。D2空心阴极灯校正2. 自吸收校正自吸收校正能进行全波段的背景校正，又能进行结构背景校正，但是降低了灵敏度。TAS-986，990型原子吸收分光光度计同时具有上述背景校正

12、功能，可以互补。Deuterium Lamp Intensity vs Wavelength00.20.40.60.81190210230250270290310330350370390410430450470490WavelengthIntensity3. 塞曼校正塞曼校正1974年开发了Zeman扣背景技术，利用被测元素空心阴极灯或者试样中被测元素的吸收线在磁场的作用下发生塞曼分裂进行背景扣除，其优点是全波段可用，但缺点也很明显灵敏度低。 横向、纵向之分横向、纵向之分 磁场固定、可调之分磁场固定、可调之分 三磁场塞曼校正技术三磁场塞曼校正技术E1E0E1E1+E1-ps+s-n0n*n0n

13、*s-s+p分析溶液铅灯吸收值背景校正D2灯自吸法塞曼法Pb 0.8 ug/ml(ppm)0.0380.0310.0280.0152%NaCl0.0080.0000.0000.0002%NaCl+0.4 ppm Pb0.0260.0150.0140.0072%NaCl+0.8ppm Pb0.0440.0300.0290.0142%KCl0.0070.0000.0000.0012%KCl+0.4ppm Pb0.0250.0150.0140.0092%KCl+0.8ppm Pb0.0450.0320.0280.0151%CaCl20.0160.0000.0000.0001%CaCl2+0.4ppm

14、 Pb0.0390.0150.0140.0081%CaCl2+0.8ppm Pb0.0570.0300.0280.015基体改进技术，是加入一种化学试剂到样品中，使基体转变成较易挥发的物质。被测元素变成稳定的化合物，以防止在干燥和灰化过程中被测元素的灰化损失和有利于消除基体干扰。 目前，基体改进技术已广泛用于石墨炉原子吸收测定生物和环境样品中痕量金属元素及其化学形态。到目前为止，约有50多种基体改进剂已用于30多种元素的分析测定。 常用的化学改进剂中，有（NH4）2HPO4、Ni、Pd等。例如Cd溶液的灰化温度为300-350，加入（NH4）2HPO4后，生成较稳定的磷酸镉，灰化温度可提高到6

15、00。若加入（NH4）2HPO4和Mg（NO3）2作改进剂，Pb的灰化温度可由450提高到800。用 Pd作基体改进剂（200400ug/ml）测定NaCl中Pb，灰化温度可提高到1200。石墨管内表面的物理化学特性是影响灵敏度和精密度的重要因素。用适当的方法改善石墨管的表面特性，从而改善其分析性能，这种技术叫做石墨管的改进技术。热解涂层管：是通过将有机物的热解产物一热解石墨沉积在普通石墨管内表面而成。无涂层管无涂层管热解涂层热解涂层涂层平台涂层平台一、正确选择仪器参数元素灯电流：小，灵敏度高但稳定性差大，引起自吸，缩短寿命光谱带宽：对于谱线复杂的元素FeCoNi等要选择小带宽，主要是为了克服

16、光谱干扰负高压：不可太高Cu 0.4nmFe 0.2nm以下以下 共振线共振线 共振线共振线 共振线共振线狭缝宽度狭缝宽度狭缝宽度狭缝宽度校正曲线弯曲校正曲线弯曲狭缝宽度狭缝宽度例如：在Ni232.0nm波长处以不同的光谱带宽（0.9nm、0.15nm、0.05nm）下绘制的标准曲线，其斜率及线性随着光谱带宽的变窄而改善。在火焰中，自由原子的空间分布是不均匀的。因此，应该吸入标准溶液，通过调节燃气流量和火焰燃烧器的高度，选取最大吸收值的燃烧高度，从而获得最佳分析条件。例如：Cr 富燃氧化性火焰3000ml/min，火焰高度12mm燃气流量流量小，温度低，原子化效率低流量大，停留时间短，灵敏度低

17、，噪声大喷头进样量进样量大，温度低，原子化效率低进样量小，基态原子浓度低，灵敏度低防回火装置各阶段温度设置的讨论：A.干燥温度与时间：目的是除去水等溶剂，采用斜坡升温方式逐渐达到设定温度，斜坡时间，平台石墨管比一般石墨管管壁加热要适当延长，不能在干燥阶段发生溅射（爆沸），干燥时间为进样体积的2-2.5倍B.灰化温度与时间：目的是去除酸、有机复合物等物质，以便消除原子化阶段产生强烈的干扰背景。原则就是在不损失被测元素的情况下，尽可能高的灰化温度。 C.原子化温度和时间：不同元素有变化，一般以信号峰形回到基线（或接近到基线）作为原子化时间。D.净化阶段：除去未被原子化的残存物及基体。原子化阶段峰形

18、的讨论步骤目的温度()时间(s)干燥除去溶剂溶剂沸点1030灰化除去基体条件实验10 30原子化生成基态原子参考手册3 5净化消除记忆原子化温度23原子化温度吸光度1吸光度2吸光度3RSD平均A净化温度13000.0520.0510.0493.21690.051180014000.0490.0500.0455.50740.048180015000.1280.1250.1270.83530.127180016000.1220.1200.1241.72560.122180017000.1260.1170.1150.97260.116 180018000.1320.1250.1262.95350.1

19、28190019000.1270.1240.1281.81450.126200020000.1270.1260.1322.28490.128 210021000.1310.1400.1253.41170.130220022000.1200.1310.1313.14540.1312300 扣背景效果不好，结果误差大 。 仔细调整使： 氘灯光斑和元素灯光斑重合 能量均平衡到100%。 TAS990仪器能自动平衡能量，避免了人为调整带来的误差。HCLHCLD2灯光斑火焰法中：物理干扰、电离干扰、光谱干扰、化学干扰石墨炉中：基体干扰（化学干扰、分子吸收干扰等）物理干扰 样品物理性质差异变化，如粘度，表

20、面张力使用标准加入法解决电离干扰 Na，K测定加入释放剂等光谱干扰 吸收线重叠：Co 253.649nm对Hg253.652nm Al 308.215nm对V 308.211nm分析线选择，光谱带宽选择、络合-萃取预分离等方法解决气态分子吸收和散射: D2灯背景校正解决化学干扰石墨炉中：分析元素与共存物形成的化合物引起的干扰，灰化损失火焰中：阳离子共存元素干扰，如Ca，Mg受Al干扰，Pb受Bi，Fe干扰络合-萃取解决，提高火焰温度解决 阴离子干扰：磷酸根对Ca的干扰（Ca3（PO4）2熔点1677度）加La释放Ca解决 提高火焰温度解决 首先应排除外界环境因素：检测外界电压是否稳定；是否可靠

21、接地、通风、空调； 元素灯是否老化严重，换一新灯试一试； 元素灯光斑是否在燃烧缝的正上方且平行（原子化器位置）； 火焰法废液排水要畅通，否则仪器火焰不稳定； 乙炔的压力、纯度 燃烧缝要干净，火焰燃烧稳定无锯齿；可用厚的硬纸片处理； 雾化器 要仔细调整，认真对待。 调整原则：没有大水滴。雾要均匀 样品的处理 合理的干扰去除技术五、稳定性差；灵敏度低；测定重现性差等如何解决呢？标样浓度标样浓度（ng/ml）吸光度吸光度（A）方程结果比较方程结果比较C=K1A+K0A=K1C+K0K1K0rK1K0r00.06913.7855-1.16640.99280.07150.08820.992810.147

22、20.24640.39860.54780.624 浓度浓度(ng/ml) 浓度浓度(ng/ml)样品样品10.08-0.0636误差误差%-0.1147误差误差%样品样品20.1470.860113.990.822417.76样品样品30.3984.32028.0054.33298.3225石墨炉法测石墨炉法测Cd标样浓度（g/ml）吸光度（Abs）方程结果比较C=K*AC=K1A+K0KK0rK1K0r006.4510.99956.5183-0.03430.99980.250.0450.50.08510.16130.464浓度相对误差（%）浓度相对误差（%）样品40.1611.03863.8

23、61.01511.51火焰法测火焰法测AgZn灯测Cu波长： 324.75nm乙炔：1800ml/min观测高度：6mmA=0.137*C+0.0089R=0.9977序号测量对象样品编号Abs浓度RSD%1标准样品STD -cu1-0.0000.000-1644.52082标准样品STD -cu20.1531.0000.65663标准样品STD -cu30.2972.0000.44134标准样品STD -cu40.4103.0000.26095样品UNK -10.2992.1100.2239A=0.137*C+0.0089R=0.9977A=0.2268*C+0.0147R=0.9990Zn

24、灯测Cu 324.7nmFe灯测Mn 279.5nmCa灯测Mg 285.2nm采样误差称量样品误差 万分之一天平 十万分之一天平100mg 10mg稀释定容误差温度、移液管尾液容器污染样品操作 1、波长范围、准确度、重复性波长范围：190-900nm波长视值误差：0.25nm波长重复性：0.15nm2、分辨率和光谱带宽Hg 257.3nm 半高宽处 0.2nm 0.02nm （ GB/T 21187-2007 ）Mn 279.5nm279. 5 nm和279.8 nm峰谷能量值小于 40%（GB/T 15337-94）3、基线稳定性SBW0.4nm，铜灯点亮，与主机一起预热30分钟。测试324.7nm处30分钟内的吸光度漂移4、特征浓度（灵敏度）定义：获得1%吸收时所对应的元素浓度叫特征浓度。试验方法：仪器调到最佳工作状态，对标准溶液Cu 0.5ppm 和空白分别进行三次交替测定，求出平均吸光度A，按下式计算特征浓度：S0.0044C/A（ug/ml/1%）式中：C为标准溶液浓度 A为三次吸光度平均值5、特征量试验工具：铜灯、镉灯标准溶液：镉1ppb、铜0.1ppm微量进样器实验方法：将仪器调到最佳状，设置好升温程序，铜、镉各进样三次。计算：QC=0.0044CV/A(g)QC：特征量V：进样量C