原子吸收法课件

原子吸收光谱法

应用

应用广泛的微量金属元素的首选测定方法(非金属元素可采用间接法测量)。

(1)头发中微量元素的测定—微量元素与健康关系；

(2)水中微量元素的测定—环境中重金属污染；(3)水果、蔬菜中微量元素的测定；(4)矿物、合金及各种材料中微量元素的测定；(5)各种生物试样中微量元素的测定。原子吸收法基本原理1.原子吸收光谱分析是基于试样的原子蒸气中被测元素的基态原子对由光源发出的该原子的特征谱线产生共振吸收。2.其吸光度在一定范围内与蒸气相中被测元素的基态原子浓度成正比，以此测定试样中该元素含量的一种仪器分析方法。3.原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。原子吸收光谱的产生

当适当波长的光通过含有基态原子的蒸气时，其中某些波长的光可使基态原子激发而本身被吸收，从而产生原子吸收光谱。原子吸收谱线的产生共振线基态

第一激发态,吸收一定频率的辐射能量。产生共振吸收线吸收光谱激发态

基态,发射出一定频率的辐射。产生共振发射线发射光谱

E基态第一激发态热能原子吸收光谱的谱线轮廓

原子吸收光谱线并不是严格地几何意义上的线,而是有一定的宽度。一束不同频率强度为I0的平行光通过厚度为l的原子蒸气，一部分光被吸收，透过光的强度Iv服从吸收定律

Iv=I0·exp(-kvl)

（6.1）

式中k

是基态原子对频率为

的光的吸收系数。

不同元素原子吸收不同频率的光.谱线轮廓吸收线强度I

大小随频率

变化。在中心频率

0处有最大吸收；

从图中可知，无论是原子发射线或吸收线，谱线都有一定宽度（以半宽度表示）。这主要是由于原子的性质及其外界因素引起的。谱线宽度受到很多因素的影响

（1）自然宽度

没有外界影响，谱线仍有一定的宽度称为自然宽度。它与激发态原子的平均寿命有关，平均寿命愈长，谱线宽度愈窄。不同谱线有不同的自然宽度，在多数情况下约为10-5nm数量级。

（2）Doppler（多普勒）变宽

Doppler宽度是由于原子热运动引起的，又称为热变宽。通常在原子吸收光谱法测定条件下，Doppler变宽是影响原子吸收光谱线宽度的主要因素。从物理学中可知，无规则热运动的发光的原子运动方向背离检测器，则检测器接收到的光的频率较静止原子所发的光的频率低;反之，发光原子向着检测器运动，检测器接受光的频率较静止原子发的光频率高，这就是Doppler效应。（3）压力变宽当原子吸收区气体压力变大时，相互碰撞引起的变宽是不可忽略的。原子之间的相互碰撞导致激发态原子平均寿命缩短，引起谱线变宽。根据与其碰撞的原子不同，又可分为Lorentz变宽及Holtsmark变宽两种。

Lorentz（劳伦茨）变宽:是指被测元素原子和其它种粒子碰撞引起的变宽，它随原子区内气体压力增大和温度升高而增大。

Holtsmark（赫鲁兹马克）变宽:是指和同种原子碰撞而引起的变宽，也称为共振变宽。（4）自吸变宽

由自吸现象而引起的谱线变宽称为自吸变宽。光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收产生自吸现象，从而使谱线变宽。灯电流愈大，自吸变宽愈严重。

(5)场致变宽

此外，由于外界电场或带电粒子、离子形成的电场及磁场的作用，使谱线变宽称为场致变宽。这种变宽影响不大。原子吸收分光光度计

原子吸收分光光度计由光源、原子化器、分光器、检测系统等几部分组成。基本构造见图6.2组成框图空心阴极灯原子化器单色器检测器处理与控制数据处理和仪器控制火焰原子化器单色器光电倍增管雾化器和雾化室空心阴极灯

光源光源的功能是发射被测元素的特征共振辐射。光源的基本要求：

1.发射的共振辐射的半宽度要明显小于吸收线的半宽度；

2.辐射强度大；

3.背景低，低于特征共振辐射强度的1%；

4.稳定性好，30min之内漂移不超过1％。

空心阴极灯放电是一种特殊形式的低压辉光放电，放电集中于阴极空腔内。正离子从电场获得动能。如果正离子的动能足以克服金属阴极表面的晶格能，当其撞击在阴极表面时，就可以将原子从晶格中溅射出来。除溅射作用之外，阴极受热也要导致阴极表面元素的热蒸发。溅射与蒸发出来的原子进入空腔内，再与电子、原子、离子等发生第二类碰撞而受到激发，发射出相应元素的特征共振辐射。空心阴极灯1．构造光源（空心阴极灯）空心阴极:

钨棒作成圆筒形筒内熔入被测元素阳极:

钨棒装有钛、锆,钽金属作成的阳极管内充气：氩或氖133.3~266.6Pa工作电压：150~300伏启动电压：300~500伏要求稳流电源供电。2.锐线光产生原理在高压电场下,阴极电子向阳极高速飞溅放电,并与载气原子碰撞,使之电离放出二次电子,而使场内正离子和电子增加以维持电流。载气阳离子在电场中大大加速,轰击阴极表面时可将被测元素的原子从晶格中轰击出来,即溅射。溅射出的原子大量聚集在空心阴极内,经与其它粒子碰撞而被激发,发射出相应元素的特征谱线-----共振谱线。即发射线半宽度远小于吸收线半宽度光源.HollowCathodeLamp--HCL原子化器

原子化器的功能:提供能量，使试样干燥、蒸发和原子化。在原子吸收光谱分析中，试样中被测元素的原子化是整个分析过程的关键环节。实现原子化的方法，最常用有两种：一种是火焰原子化法，是原子光谱分析中最早使用的原子化方法，至今仍在广泛地被应用；另一种是非火焰原子化法，其中应用最广的是石墨炉电热原子化法。火焰原子化石墨炉(电热)原子化ICP原子化氢化物原子化冷原子化原子化器的作用原子化器的类型气态、基态原子蒸气越多，测定的灵敏度、准确度越高。下列的副反应越少，测定的灵敏度、准确度越高。（1）火焰原子化器

火焰原子化法中常用的预混合型原子化器，其结构如图6.3所示。这种原子化器由雾化器、混合室和燃烧器组成。图6.3预混合型火焰原子化器示意图火焰燃烧器混合室撞击球毛细管助燃气入口燃气入口排液口火焰原子化器图雾化器混合室自动进样器燃烧器A.构造：四部分组成：雾化器，预混合室，燃烧器，火焰。雾化器混合室燃烧器火焰火焰a)中性火焰：这类火焰，温度高、稳定、干扰小、背景低，适合于许多元素的测定。b)富燃火焰：还原性火焰，燃烧不完全，温度略低于中性火焰；具有还原性；适合于易形成难解离氧化物的元素测定；干扰较多；背景高。如锡等。c)贫燃火焰：氧化性火焰；它的温度较低，有较强的氧化性，有利于测定易解离，易电离元素，如碱、碱土金属。化学火焰的氧化与还原特性按照火焰燃气与助燃气的比例不同，火焰可以分为三类。数据处理和仪器控制单色器光电倍增管空心阴极灯石墨炉原子化器（2）非火焰原子化器

非火焰原子化器中，常用的是管式石墨炉原子化器，其结构如下。管式石墨炉原子化器示意图原子吸收光谱分析的实验技术

7.4.1测量条件的选择

（1）分析线

通常选用共振吸收线为分析线，测定高含量元素时，可以选用灵敏度较低的非共振吸收线为分析线。（2）狭缝宽度狭缝宽度影响光谱通带宽度与检测器接受的能量。原子吸收光谱分析中，光谱重叠干扰的几率小，可以允许使用较宽的狭缝。调节不同的狭缝宽度，测定吸光度随狭缝宽度而变化，当有其他的谱线或非吸收光进入光谱通带内，吸光度将立即减小。不引起吸光度减小的最大狭缝宽度，即为应选取的合适的狭缝宽度。定量分析方法（1）标准曲线法

配制一组合适的标准溶液，由低浓度到高浓度，依次喷入火焰，分别测定其吸光度A。以测得的吸光度为纵坐标，待测元素的含量或浓度c为横坐标，绘制A—c标准曲线。在相同的试验条件下，喷入待测试样溶液，根据测得的吸光度，由标准曲线求出试样中待测元素的含量。

在使用本法时要注意以下几点：所配制的标准溶液的浓度，应在吸光度与浓度呈直线关系的范围内；

1）标准溶液与试样溶液都应用相同的试剂处理；

2）应该扣除空白值；

3）在整个分析过程中操作条件应保持不变；

4）由于喷雾效率和火焰状态经常变动，标准曲线的斜率也随之变动，因此，每次测定前应用标准溶液对吸光度进行检查和校正。（2）标准加入法

取相同体积的试样溶液两份，分别移入容量瓶A及B中，另取一定量的标准溶液加入B中，然后将两份溶液稀释至刻度，测出A