原子吸收光谱法课件教材

1、原子吸收分光光度法分析过程图原子吸收分光光度法分析过程图检测系统检测系统光源光源试样试样原子化器原子化器分光系统分光系统显示系统显示系统检测系统检测系统光源光源分光系统分光系统样品池样品池显示系统显示系统紫外可见分光光度法分析过程图紫外可见分光光度法分析过程图kThvjkTEjkTEEjjePPePPePPNNj00000Nj/N0 的大小主要与的大小主要与“波长波长” 及及“温度温度”有关：有关：温度越高，温度越高， Nj/N0值越大；值越大；相同温度下，电子跃迁能级差相同温度下，电子跃迁能级差(Ej-E0)越小，越小， Nj/N0越大。越大。ckN0cLKIIAt4343.0log0)ex

2、p(0cLkIIvtI0 原子蒸汽原子蒸汽LIt kcA 原子吸收分光光度法分析过程图原子吸收分光光度法分析过程图检测系统检测系统光源光源试样试样原子化器原子化器分光系统分光系统显示系统显示系统检测系统检测系统光源光源分光系统分光系统样品池样品池显示系统显示系统紫外可见分光光度法分析过程图紫外可见分光光度法分析过程图特点：特点：(1)采用锐线光源采用锐线光源(2)单色器在火焰（原子化器）与检测器之间单色器在火焰（原子化器）与检测器之间(3)原子化系统原子化系统1、光源（、光源（锐线光源锐线光源） 提供待测元素的特征光谱。提供待测元素的特征光谱。钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带钨丝灯光源和氘

3、灯，经分光后，光谱通带0.2nm。而原子吸收线半宽度：而原子吸收线半宽度：10-3nm。高温原子化高温原子化冷原子化冷原子化 雾化器、燃烧器、火焰雾化器、燃烧器、火焰 主要缺点：雾化效率低。主要缺点：雾化效率低。燃气燃气 助燃气助燃气 燃烧速度燃烧速度/cm.s-1 温度温度/oC 特特 点点 C2H2 Air 158-266 2100-2500 温度较高，最常用（稳定、噪声小、温度较高，最常用（稳定、噪声小、重现性好，可测定重现性好，可测定 30 多种元素）多种元素） C2H2 O2 1100-2480 3050-3160 高温火焰，可作上述火焰的补充，高温火焰，可作上述火焰的补充，用于其它

4、更难原子化的元素用于其它更难原子化的元素 C2H2 N2O 160-285 2600-2990 高温火焰，具强还原性（可使难分高温火焰，具强还原性（可使难分解的氧化物原子化） ， 可用于多达解的氧化物原子化） ， 可用于多达 70多种元素的测定。多种元素的测定。 H2 Air 300-440 2000-2318 较低温氧化性火焰较低温氧化性火焰，适于共振线位，适于共振线位于短波区的元素（于短波区的元素（As-Se-Sn-Zn） H2 O2 900-1400 2550-2933 高燃烧速度，高温，但不易控制高燃烧速度，高温，但不易控制 H2 N2O 390 2880 高温，适于难分解氧化物的原子

5、化高温，适于难分解氧化物的原子化 丙烷丙烷 Air 82 2198 低温，适于易解离的元素，如碱金低温，适于易解离的元素，如碱金属和碱土金属。属和碱土金属。 原子化过程原子化过程干燥：干燥：去除溶剂，防样品溅射；去除溶剂，防样品溅射；灰化：灰化：使基体和有机物尽量挥发除去；使基体和有机物尽量挥发除去；原子化：原子化：待测物化合物分解为基态原子，此时停止通待测物化合物分解为基态原子，此时停止通 ArAr， 延长原子停留时间，提高灵敏度；延长原子停留时间，提高灵敏度；净化：净化：样品测定完成，高温去残渣，净化石墨管。样品测定完成，高温去残渣，净化石墨管。来源：来源：试样粘度、表面张力等物理性质的差

6、异使其进入火焰试样粘度、表面张力等物理性质的差异使其进入火焰 的速度或喷雾效率改变引起的干扰。的速度或喷雾效率改变引起的干扰。消除：消除：可通过配制与试样具有相似组成的标准溶液或标准加可通过配制与试样具有相似组成的标准溶液或标准加 入法来克服。入法来克服。 （二）化学干扰（二）化学干扰来源：来源：被测元素与共存元素发生化学反应生成难挥发的化合被测元素与共存元素发生化学反应生成难挥发的化合 物所引起的干扰，主要影响原子化效率，使待测元素物所引起的干扰，主要影响原子化效率，使待测元素 的吸光度降低。的吸光度降低。消除：消除： 1. 加入加入释放剂释放剂：SO42-、PO43-对对Ca2+的干扰的干

7、扰-加入加入La(III)、 Sr(II)-释放释放Ca2+； 2. 加入加入保护剂保护剂（配合剂）（配合剂）: PO43-对对Ca2+的干扰的干扰-加入加入EDTA-CaY(稳定但易破坏稳定但易破坏) 。3. 加入加入缓冲剂缓冲剂：在被测试样和标准样品中均加入过量的干扰元：在被测试样和标准样品中均加入过量的干扰元素，使干扰效应达到饱和。素，使干扰效应达到饱和。4. 化学分离化学分离：溶剂萃取、离子交换、沉淀分离等。：溶剂萃取、离子交换、沉淀分离等。（三）电离干扰（三）电离干扰来源：高温导致原子电离，从而使基态原子数减少，吸光度来源：高温导致原子电离，从而使基态原子数减少，吸光度 下降。下降。

8、消除：加入消电离剂（主要为碱金属元素），产生大电子，消除：加入消电离剂（主要为碱金属元素），产生大电子， 从而抑制待测原子的电离。如大量从而抑制待测原子的电离。如大量KCl 的加入可抑制的加入可抑制 Ca的电离，的电离， K K + e Ca+ e Ca（四）光谱干扰（四）光谱干扰（spectral interference） 待测元素的共振线与干扰谱线分离不完全待测元素的共振线与干扰谱线分离不完全，主要有以下几种，主要有以下几种( (单谱线干扰单谱线干扰） 在分析线附近有单色器不能分离的在分析线附近有单色器不能分离的待测元素的邻近线待测元素的邻近线。 可以通过调小狭缝的方法来抑制这种干扰。可

9、以通过调小狭缝的方法来抑制这种干扰。 吸收线重叠：其他吸收线重叠：其他共存元素的吸收线共存元素的吸收线与被测元素的吸收线与被测元素的吸收线距离很近，甚至发生重叠。距离很近，甚至发生重叠。 选被测元素的其他吸收线或用化学方法分离干扰元素。选被测元素的其他吸收线或用化学方法分离干扰元素。参比谱线选择：参比线与测量线很近；参比谱线选择：参比线与测量线很近； 待测物基态原子不吸收参比线；待测物基态原子不吸收参比线； 因为共振线（此时为分析线）的总吸光度因为共振线（此时为分析线）的总吸光度AT包括基态原子包括基态原子的吸收的吸收A和背景吸收和背景吸收AB，即，即A总总=A+AB 通过测量共振线旁的通过测

10、量共振线旁的“邻近线邻近线”的吸收，得到的吸收，得到AB 此时得到净吸收度此时得到净吸收度A=A总总-AB 1 2基态原子基态原子+ + 背景背景ABAT1为共振线；为共振线；2为邻近线为邻近线（2）连续光源背景校正）连续光源背景校正 切光器使锐线源和氘灯源交替进处切光器使锐线源和氘灯源交替进处 原子化器。然后分别测定吸光值：原子化器。然后分别测定吸光值： A锐锐=A+AB A氘氘=a+AB=AB 则则 A=A锐锐-AB=A锐锐-A氘氘 式中式中a为基态原子对连续光源的吸为基态原子对连续光源的吸 光值，因待测原子浓度很低，相对光值，因待测原子浓度很低，相对 而言，而言，a可忽略。可忽略。紫外区

11、用氘灯；可见紫外区用氘灯；可见光区用碘钨灯或氙灯。光区用碘钨灯或氙灯。3）塞曼效应背景校正）塞曼效应背景校正a）Zeeman效应：原子蒸汽在强磁场效应：原子蒸汽在强磁场（10kG）作用下，各作用下，各个电子能级会进一步分裂，即每条谱线进一步分裂（从个电子能级会进一步分裂，即每条谱线进一步分裂（从2S+1条分裂成条分裂成2J+1条）的现象条）的现象(n2S+1LJ n2S+1L2J+1)。分。分裂的谱线间波长差很小，约为裂的谱线间波长差很小，约为0.01nm。b）校正原理：）校正原理：Zeeman背景校正是根据磁场将（简并的）谱背景校正是根据磁场将（简并的）谱线分裂成具有不同偏振特性的成份。对单

12、重线而言，分裂线分裂成具有不同偏振特性的成份。对单重线而言，分裂成振动方向平行于磁场的成振动方向平行于磁场的 线（波长不变）和垂直于磁场线（波长不变）和垂直于磁场的的 线（波长增加或降低，并呈对称分布）由谱线的磁线（波长增加或降低，并呈对称分布）由谱线的磁特性和偏振特性来区别被测元素吸收和背景吸收。特性和偏振特性来区别被测元素吸收和背景吸收。i）当通过偏振器光的）当通过偏振器光的振动方向（图中振动方向（图中A）垂直于磁场或垂直于磁场或 线振线振动方向时，只有背动方向时，只有背景吸收该偏振光，景吸收该偏振光，得得AB；ii）当通过偏振器光的当通过偏振器光的振动方向（图中振动方向（图中C）平行于磁

13、场或平行于磁场或 线振线振动方向时，则背景动方向时，则背景和原子和原子 线均吸收该线均吸收该偏振光，得偏振光，得AB+A；iii）旋转偏振器，产生）旋转偏振器，产生的信号交替进入检的信号交替进入检测器，经电子线路测器，经电子线路自动进行差减，得自动进行差减，得到净吸光度到净吸光度A。恒定磁场调制：原子化器中谱线分裂所产生的恒定磁场调制：原子化器中谱线分裂所产生的 线的振线的振动方向始终平行于磁场（图中动方向始终平行于磁场（图中B和和D）。）。BACDABAB+A原理简化：原理简化：空心阴极灯空心阴极灯旋转偏振器旋转偏振器NS原子化器原子化器可变磁场调制：原子化器所加磁场的强度可变，即零磁和激磁

14、。可变磁场调制：原子化器所加磁场的强度可变，即零磁和激磁。 但偏振器不旋转，只固定但偏振器不旋转，只固定“产生产生”垂直于磁场垂直于磁场方方 向偏振光。向偏振光。i）零磁）零磁原子化器中吸收线不分裂，测得原子化器中吸收线不分裂，测得A+AB；ii）激磁）激磁原子化器中吸收线分裂，原子化器中吸收线分裂， 线振动方向线振动方向垂直垂直于偏振于偏振光振动方向，光振动方向，只产生背景吸收只产生背景吸收AB；iii）净吸光度）净吸光度上述两次测定的差，即为扣除背景后的净吸光上述两次测定的差，即为扣除背景后的净吸光度度A。Zeeman背景校正的特点背景校正的特点 波长范围宽波长范围宽（190900nm）；

15、 校正准确度较高，可用于强背景校正（校正准确度较高，可用于强背景校正（AB可高达可高达3.0）；）； 与非与非Zeeman效应扣背景相比，灵敏度略有下降（因为入效应扣背景相比，灵敏度略有下降（因为入射线分裂，使其光强下降）射线分裂，使其光强下降）; 仪器价格昂贵。仪器价格昂贵。 1、标准曲线法、标准曲线法 配制一系列不同浓度的标准试样，由低到高依次分析，配制一系列不同浓度的标准试样，由低到高依次分析，将获得的吸光度数据对应于浓度作标准曲线，在相同条件下将获得的吸光度数据对应于浓度作标准曲线，在相同条件下测定试样的吸光度测定试样的吸光度A A数据，在标准曲线上查出对应的浓度值；数据，在标准曲线上

16、查出对应的浓度值；或由标准试样数据获得线性方程或由标准试样数据获得线性方程，将测定试样的吸光度，将测定试样的吸光度A A数据带入数据带入计算。计算。(A:0.150.60） 取若干份体积相同的试液（取若干份体积相同的试液（cX），依次按比例加入不同量），依次按比例加入不同量的待测物的标准溶液（的待测物的标准溶液（cO），定容后浓度依次为：），定容后浓度依次为： cX ， cX+cO ， cX+2cO ， cX+3cO ， cX+4cO 分别测得吸光度为：分别测得吸光度为：AX，A1，A2，A3，A4。以以A对浓度对浓度c 做图得一直线，图中做图得一直线，图中cX点即待测溶液浓度点即待测溶液浓度

17、。该法可该法可消除基体干扰；消除基体干扰；不能消除背景干扰；不能消除背景干扰；Acs0044. 0AcVs0044. 0AcD3用空白溶液进行用空白溶液进行1010次以上吸光度连续测定所计算出的次以上吸光度连续测定所计算出的标准偏差。标准偏差。1、 分析线分析线 通常选共振线通常选共振线（最灵敏线或且大多为最后线）（最灵敏线或且大多为最后线） 共振线附近干扰严重共振线附近干扰严重 当待测原子浓度较高时，为避免过度稀释和向试中当待测原子浓度较高时，为避免过度稀释和向试中 引入杂质，可选取次灵敏线引入杂质，可选取次灵敏线2、狭缝宽度、狭缝宽度 无邻近干扰线（如测碱及碱土金属）时，选较大的宽度，反无

18、邻近干扰线（如测碱及碱土金属）时，选较大的宽度，反之（如测过渡及稀土金属），宜选较小宽度。之（如测过渡及稀土金属），宜选较小宽度。3、灯电流、灯电流 灯电流过小，光强低且不稳定；灯电流过大，发射线变宽，灯电流过小，光强低且不稳定；灯电流过大，发射线变宽，灵敏度下降，且影响光源寿命。灵敏度下降，且影响光源寿命。 在保证光源稳定且有足够光输出时，选用最小灯电流（通常在保证光源稳定且有足够光输出时，选用最小灯电流（通常是是最大灯电流的最大灯电流的1/22/3），最佳灯电流通过实验确定。），最佳灯电流通过实验确定。4 4、原子化条件、原子化条件 火焰原子化火焰原子化: 火焰类型火焰类型（温度（温度-背景背景-氧还环境）；氧还环境）；燃助比燃助比（温（温 度度-氧还环境氧还环境)；燃烧器