03.原子吸收光譜法.doc

第三章 原子吸收光譜法原子吸收光譜法（Atomic Absorption Spectrometry, AAS）是澳大利亞物理學(xué)家瓦爾西(A. Walsh) 在1953年建議使用的原子光譜分析方法。第一節(jié) 基本原理原子吸收光譜法是基于被測元素基態(tài)原子在蒸氣狀態(tài)對其原子共振輻射的吸收進行元素定量分析的方法?；鶓B(tài)原子吸收其共振輻射，外層電子由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)（一般情況下都是第一激發(fā)態(tài))而產(chǎn)生原子吸收光譜。由于原子能級是量子化的，因此，在所有的情況下，原子對輻射的吸收都是有選擇性的。一、原子吸收光譜輪廓若將吸收系數(shù)對頻率作圖，所得曲線為吸收線輪廓。原子吸收線輪廓以原子吸收譜線的中心頻率（或中心波長）和半寬度表征。中心頻率由原子能級決定。半寬度是中心頻率位置，吸收系數(shù)極大值一半處，譜線輪廓上兩點之間頻率或波長的距離。譜線具有一定的寬度，主要有兩方面的因素：一類是由原子性質(zhì)所決定的，例如，自然寬度；另一類是外界影響所引起的，例如，熱變寬、碰撞變寬等。二、原子吸收光譜的測量1. 積分吸收在吸收線輪廓內(nèi)，吸收系數(shù)的積分稱為積分吸收系數(shù)，簡稱為積分吸收，它表示吸收的全部能量。2. 峰值吸收目前，一般采用測量峰值吸收系數(shù)的方法代替測量積分吸收系數(shù)的方法。3. 銳線光源銳線光源是發(fā)射線半寬度遠小于吸收線半寬度的光源，如空心陰極燈。4. 實際測量A = lg(I0/I) = k LN0= K c該式是原子吸收光譜分析的定量基礎(chǔ)，它只適用于低濃度試樣的測定。第二節(jié) 儀 器原子吸收光譜儀又稱原子吸收分光光度計，由光源、原子化器、單色器和檢測器等部分組成。一、光源光源的作用是發(fā)射被測元素的特征共振輻射?？招年帢O燈(Hollow Cathode Lamp, HCL) 是符合上述要求的理想光源，應(yīng)用最廣。二、原子化器原子化器的功能是提供能量，使試樣干燥、蒸發(fā)和原子化。入射光束在這里被基態(tài)原子吸收，因此也可把它視為“吸收池”。（一）火焰原子化器火焰原子化法中，常用的是預(yù)混合型火焰原子化器，它是由噴霧器、霧化器和燃燒器三部分組成。（二）非火焰原子化器非火焰原子化器常用的是管式石墨爐原子化器。石墨爐原子化法的過程是將試樣注入石墨管中間位置，用大電流通過石墨管以產(chǎn)生高達2000 3000的高溫使試樣經(jīng)過干燥、蒸發(fā)和原子化。石墨爐原子化器的操作分為干燥、灰化、原子化和凈化四步，由微機控制實行程序升溫。 (三)低溫原子化法低溫原子化法又稱化學(xué)原子化法，其原子化溫度為室溫至攝氏數(shù)百度。常用的有汞低溫原子化法及氫化法。三、單色器四、檢測系統(tǒng)五、儀器的類型第三節(jié) 干擾及消除方法原子吸收光譜法的主要干擾有物理干擾、化學(xué)干擾、電離干擾、光譜干擾和背景干擾等。第四節(jié) 分析方法一、測量條件的選擇1. 分析線：通常選擇元素的共振線作為分析線。在分析被測元素濃度較高試樣時，可選用靈敏度較低的非共振線作為分析線。2. 狹縫寬度：狹縫寬度影響光譜通帶與檢測器接收輻射的能量。狹縫寬度的選擇要能使吸收線與鄰近干擾線分開。當有干擾線進入光譜通帶內(nèi)時，吸光度值將立即減小。不引起吸光度減小的最大狹縫寬度為應(yīng)選擇的合適的狹縫寬。3. 燈電流：空心陰極燈的發(fā)射特性取決于工作電流。選擇燈電流時，應(yīng)在保持穩(wěn)定和有合適的光強輸出的情況下，盡量選用較低的工作電流。4. 原子化條件5. 進樣量二、分析方法1. 標準曲線法配制一組含有不同濃度被測元素的標準溶液，在與試樣測定完全相同的條件下，按濃度由低到高的順序測定吸光度值。繪制吸光度A對濃度C的校準曲線。測定試樣的吸光度，在校準曲線上用內(nèi)插法求出被測元素的含量。2. 標準加入法分取幾份相同量的被測試液(CX)，分別加入不同量的被測元素的標準溶液(C0)，其中一份不加被測元素的標準溶液，最后稀釋至相同體積，使加入的標準溶液濃度為0，C1、 C2 、C3 ，然后分別測定它們的吸光度，繪制吸光度對濃度的校準曲線，再將該曲線外推至與濃度軸相交。交點至坐標原點的距離Cx即是被測元素經(jīng)稀釋后的濃度。3. 內(nèi)標法第五節(jié) 靈敏度與檢出限一、靈敏度1. 特征濃度(相對靈敏度)在原子吸收光度法中，習(xí)慣于用1%吸收靈敏度。特征濃度 定義為能產(chǎn)生1%吸收（即吸光度值為0.0044）信號時所對應(yīng)的被測元素的濃度。 C0 = 0.0044/S = CX0.0044 / A（mg/ml/1%） CX表示待測元素的濃度；A為多次測量的吸光度值。2. 特征質(zhì)量石墨爐原子吸收法常用絕對量表示，特征質(zhì)量的計算公式為：m0 = 0.0044 / S = 0.0044m / AS（g /1%）二、檢出限（D.L.）檢出限的定義為：以特定的分析方法，以適當?shù)闹眯潘奖粰z出的最低濃度或最小量。第六節(jié) 原子熒光光譜法 (atomic fluorescence spectrometry, AFS)一、基本原理（一）原子熒光光譜的產(chǎn)生氣態(tài)自由原子吸收光源的特征輻射后，原子的外層電子躍遷到較高能級，約經(jīng)10-8s，然后又躍遷返回基態(tài)或較低能級，同時發(fā)射出與原激發(fā)輻射波長相同或不同的輻射即為原子熒光。原子熒光屬光致發(fā)光，也是二次發(fā)光。當激發(fā)光源停止照射后，再發(fā)射過程立即停止。（二）原子熒光的類型原子熒光可分為共振熒光、非共振熒光與敏化熒光等三種類型。（三）量子效率與熒光猝滅受光激發(fā)的原子，可能發(fā)射共振熒光，也可能發(fā)射非共振熒光，還可能無輻射躍遷至低能級，所以量子效率一般小于1。（四）熒光強度對于指定頻率n0的共振原子熒光，熒光強度If正比于基態(tài)原子對某一頻率激發(fā)光的吸收強度Ia。If = f Ia式中f為熒光量子效率，它表示發(fā)射熒光光量子數(shù)與吸收激發(fā)光量子數(shù)之比，其值一般小于1。二、儀器在原子熒光中，為了檢測熒光信號，避免激發(fā)光源對檢測原子熒光信號的影響，要求光源、原子化器和檢測器三者處于直角狀態(tài)。而原子吸收光度計中，這三者是處于一條直線上三、定量分析方法原子吸收光譜分析法教學(xué)基本要求 掌握原子吸收光譜產(chǎn)生的機理以及影響原子吸收光譜輪廓的因素。 了解原子吸收光譜儀的基本結(jié)構(gòu)；掌握空心陰極燈產(chǎn)生銳線光源的原理；掌握火焰原子化器和非火焰原子化器