第一章3原子吸收分光光度法1.ppt

1、原子吸收分光光度法,一、概述,原子吸收分光光度法又称原子吸收光谱法。 20世纪50年代产生，60年代得到迅速发展。广泛应用于工矿企业、环保、科研和教学部门。 原子吸收分析是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸收作用来进行定量分析的一种方法。 原子吸收分光光度法与紫外可见分光光度法都属吸收光谱法，区别是：一个是原子产生吸收，一个是分子或离子产生吸收。,特点：,灵敏度高：绝对检出极限是1010 g（火焰法），甚至可达1014 g（无火焰法），适合于微量分析。 准确度高：相对误差0.10.5，可与容量分析相媲美，也可测定中高含量的元素。 简便快速：试样不经分离可在同一溶液中直接测定多种元素。如样品

2、已处理成溶液，1 min可测定一个样品。 应用广：能测定70多种金属元素，还可间接测定一部分非金属元素。 样品用量少：石墨炉无火焰原子化法，液体进样量150 l，固体只需0.110 mg。 局限性：测定一种元素需更换相应的空心阴极灯；对复杂组分的试样，仍需采取抑制干扰的方法；对钨、铀、硼等元素的测定，灵敏度较低。,定量分析 分析依据：遵循朗伯-比耳定律,吸光系数,光程：光经过原子蒸气的距离,火焰中被测元素的基态原子数,二、基本原理,基于物质产生的原子蒸气对特定谱线(通常是待测元素的特征谱线)的吸收作用而进行定量分析的方法。,空心阴极灯,原子化器,单色仪,检测器,原子化系统,雾化器,样品液,三、

3、原子吸收光谱仪器及其组成 AAS仪器由光源、原子化系统（类似样品容器）、分光系统及检测系统组成。,废液,切光器,助燃气,燃气,原子吸收仪器结构示意图,1. 光源：发射出能被待测元素吸收的特征波长光谱 构造 阴极: 圆筒形，筒内熔入被测元素 阳极: 同心圆环状，钨棒镶有钛, 锆, 钽金属 管内充气：氩或氖等载气。, 锐线光产生原理 在高压电场下, 阴极向正极高速飞溅放电, 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。载气离子在电场中大大加速, 获得足够的能量, 轰击阴极表面时, 可将被测元素原子从晶格中轰击出来, 即谓溅射, 溅射出的原子大量聚集在空心阴极内,

4、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。, 对光源的要求 发射的特征波长的半宽度要明显小于吸收线的半宽度，辐射强度大，背景小，稳定性好，噪声小及使用寿命长，目前使用的光源是空心阴极灯。,2. 原子化器(火焰原子化器和非火焰原子化器),火焰原子化器：雾化器(将试液雾化)、混合室(与燃气混合)、燃烧器(产生火焰,使进入火焰的气溶胶蒸发和原子化. 火焰原子化器特点： 优点：简单，火焰稳定，重现性好，精密度高，应用范围广。 缺点：原子化效率低，只能液体进样。,非火焰原子化器：石墨炉原子化器，电加热使试样干燥、灰化、原子化 优点：注入的样品量少，只需几毫升；试样几乎完全原子化，灵敏

5、度高。 缺点：装置复杂，基体干扰和背景吸收较大，测定重现性较火焰原子化法差。,3. 分光系统:将待测元素的共振谱线与其他谱线分开. 元素灯发出的光谱,除含待测原子的共振线外,还包含有待测原子的其他谱线,元素灯填充气体发出的谱线,灯内杂质气体发出的分子谱线和其他杂质谱线等。 分光器由入射和出射狭缝、反光镜、聚光镜和色散元件组成。色散元件放在原子化器之后,以阻止来自原子化器内的所有不需要的辐射进入检测器。 4. 检测系统:使用光电倍增管放大光电流方法。,非光谱干扰及其消除 1. 物理因素：是指试液与标准溶液物理性质有差别而产生的干扰。粘度、表面张力或溶液密度等变化，影响样品雾化和气溶胶到达火焰的传

6、递等会引起的原子吸收强度的变化。非选择性干扰。 消除方法：配制被测试样组成相近溶液，或用标准化加入法。浓度高可用稀释法.,四、原子吸收分光光度法干扰及消除,2. 化学因素：是指待测元素原子与共存组分发生化学反应生成稳定的化合物，影响被测元素原子化。例如： PO43-, Ca2+的反应，干扰Ca的测定。 Al，Si在空气-乙炔中形成的稳定化合物。 W、B、La、Zr、Mo在石墨炉形成的碳化物。,消除： 高温火焰：化学干扰会减小，使在较低温度下稳定的化合物解离。 加释放剂：（广泛应用）氧化锶、氧化镧 保护剂：与被测元素/干扰元素形成稳定化合物 预分离：萃取分离干扰物质，还可浓缩待测元素 基体改进剂

7、（石墨炉原子化法）：提高被测物质的灰化温度或降低其他原子化温度。,3.电离干扰:待测元素在火焰能量的作用下发生电离，降低了火焰中基态原子的浓度。多发生在电离电位较低的碱金属及稀土金属元素的测定中。 消除：降低火焰温度、加入消电离剂(电离电位较低的元素, 加入时, 产生大量电子, 抑制被测元素电离)。,光谱干扰：由于分析元素吸收线与其他吸收线或辐射不能完全分离引起。 1. 吸收线重叠:待测元素分析线与共存元素的吸收线重叠. 消除方法:减小狭缝,降低灯电流,或换其它分析线. (1)光谱通道内多于一条吸收带 (2)谱线重叠 (3)光谱通带内存在非吸收线,2. 背景干扰 也是光谱干扰，主要指分子吸收与

8、光散射造成光谱背景。 分子吸收是指在原子化过程中生成的分子对辐射吸收，分子吸收是带光谱。在原子吸收光谱分析中，无机酸大多采用硝酸和盐酸，尽量不用硫酸与磷酸。 光散射是指原子化过程中产生的微小的固体颗粒使光产生散射，造成透过光减小，吸收值增加。 背景干扰，一般使吸收值增加。产生正误差。,五、分析条件的选择(实验技术),1. 吸收线的选择： 通常选最灵敏线(共振吸收线)作为吸收线.当测定元素浓度较高或为避免邻近光谱线干扰等,选次灵敏线(非共振吸收线). 2. 光谱通带的选择：指单色器出口狭缝每毫米距离内包含的波长范围. 选择通带宽度以吸收线附近无干扰谱线存在并能分开最靠近的非共振线为原则,适当放宽

9、狭缝宽度,以增加检测的能量,提高信噪比和测定稳定性.当有干扰线进入光谱通带内,吸光度值立即减小.不引起吸光度减小的最大狭缝宽度为合适狭缝宽度.,3. 灯电流：稳定光强度下，低工作电流。 空心阴极灯发射特征与灯电流有关,一般要预热1030 min.灯电流小,发射的谱线宽度变窄,可提高灵敏度. 一般在保证有稳定和一定光谱强度的条件下,尽量使用较低的工作电流.通常以空心阴极灯上标明的最大灯流量的1/21/3为工作电流. 4. 燃烧器高度: 在火焰不同部位,基态原子密度不同,测定灵敏度不同.选燃烧器高度使光束从原子浓度最大的区域通过,此区域火焰较稳定,而且干扰小.一般在燃烧器狭缝口上方25 mm附近处基态原子密度最大,灵敏度最高.,5. 原子化条件： 火焰原子化中火焰的燃烧气体由燃气和助燃气混合组成. 空气-乙炔火焰流量比在3:1到4:1之间. 贫燃火焰为清晰不发亮蓝焰,助燃比1:(46), 适于不易生成氧化物的元素的测定; 富燃火焰发亮,还原性较强, 助燃比(1.21.5):4，适于易生成氧化物元素的测定.,石墨炉原子化要合理选择干燥、灰化、原子化及净化等阶段的温度与时间. 干燥105125 ; 灰化要选择能除掉试样中基体与其他组分而被测元素不损失的情况下,尽可能高的温度; 原子化