非常有用的固體物理實驗方法課第7章_原子吸收分光光度分析法

1、第第7章章 原子吸收分光光度分析法原子吸收分光光度分析法atomic absorption spectrometry,AAS7.1 原子吸收光譜分析基本原理原子吸收光譜分析基本原理 basic principle of atomic absorption spectroscopy7.2 原子吸收分光光度儀原子吸收分光光度儀 atomic absorption spectrometer7.3干擾的類型與抑制干擾的類型與抑制 interferences and elimination7.4操作條件選擇與應(yīng)用操作條件選擇與應(yīng)用 choice of operating condition and ap

2、plication第第7章章 原子吸收光譜分析法原子吸收光譜分析法一、概述一、概述generalization7.1 原子吸收光譜分析基本原理原子吸收光譜分析基本原理 原子吸收現(xiàn)象：原子蒸氣對其原子共振輻射吸收的現(xiàn)象；原子吸收現(xiàn)象：原子蒸氣對其原子共振輻射吸收的現(xiàn)象； 原子吸收現(xiàn)象原子吸收現(xiàn)象1802年被人們發(fā)現(xiàn)，但是到年被人們發(fā)現(xiàn)，但是到2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代才發(fā)展起來；年代才發(fā)展起來； 1955年年 澳大利亞物理學(xué)家澳大利亞物理學(xué)家 Walsh A（瓦爾西）發(fā)表了著名論文：（瓦爾西）發(fā)表了著名論文： 原子吸收光譜法在分析化學(xué)中的應(yīng)用原子吸收光譜法在分析化學(xué)中的應(yīng)用 奠定了原子吸收光譜

3、法的基礎(chǔ)，之后迅速發(fā)展。奠定了原子吸收光譜法的基礎(chǔ)，之后迅速發(fā)展。 在荷蘭在荷蘭C.T.J.Akemade和和J.M.W.Milatz 同期獨立設(shè)計儀器同期獨立設(shè)計儀器 火焰作光源火焰作光源 1961年年 蘇聯(lián)蘇聯(lián) . 非火焰原子吸收法非火焰原子吸收法 1965年年 .Willis(威立斯威立斯)氧化亞氮氧化亞氮 乙乙炔火焰炔火焰 從從30多元素多元素 60到到7070元素元素原子吸收光譜法的優(yōu)點和缺點原子吸收光譜法的優(yōu)點和缺點優(yōu)點：優(yōu)點：n(1) 檢出限低，檢出限低，10-1010-14 g；n(2) 準(zhǔn)確度高，準(zhǔn)確度高，0.1%0.5%；n(3) 選擇性高，一般情況下共存元素不干擾；選擇性

4、高，一般情況下共存元素不干擾；n(4) 應(yīng)用廣，可測定應(yīng)用廣，可測定70多個元素（各種樣品中）；多個元素（各種樣品中）；缺點：缺點： (1)難熔元素、非金屬元素測定困難、不能同時難熔元素、非金屬元素測定困難、不能同時測測多元素多元素 (2)每測一個元素需要一個空心陰極燈，比較麻煩每測一個元素需要一個空心陰極燈，比較麻煩二、原子吸收光譜的產(chǎn)生二、原子吸收光譜的產(chǎn)生formation of AAS 1.1.原子的能級與躍遷原子的能級與躍遷 基態(tài)基態(tài)第一激發(fā)態(tài)第一激發(fā)態(tài), ,吸收一定頻率的輻射能量。吸收一定頻率的輻射能量。 產(chǎn)生共振吸收線（簡稱共振吸收線）產(chǎn)生共振吸收線（簡稱共振吸收線） 吸收光譜吸

5、收光譜 第一激發(fā)態(tài)第一激發(fā)態(tài)基態(tài)基態(tài) ，發(fā)射出一定頻率的輻射。，發(fā)射出一定頻率的輻射。 產(chǎn)生共振發(fā)射線（稱為第一共振發(fā)射線）產(chǎn)生共振發(fā)射線（稱為第一共振發(fā)射線） 發(fā)射光譜發(fā)射光譜2.元素的特征譜線元素的特征譜線 （1）各種元素的原子結(jié)構(gòu)和外層電子排布不同各種元素的原子結(jié)構(gòu)和外層電子排布不同 基態(tài)基態(tài)第一激發(fā)態(tài)第一激發(fā)態(tài): 躍遷吸收能量不同躍遷吸收能量不同具有特征性。具有特征性。 （2）各種元素的基態(tài)各種元素的基態(tài)第一激發(fā)態(tài)第一激發(fā)態(tài) 最易發(fā)生，吸收最強(qiáng)，最靈敏線。特征譜線。最易發(fā)生，吸收最強(qiáng)，最靈敏線。特征譜線。 （3）利用原子蒸氣對特征譜線的吸收可以進(jìn)行定利用原子蒸氣對特征譜線的吸收可以進(jìn)行

6、定 量分析量分析三、譜線的輪廓與譜線變寬三、譜線的輪廓與譜線變寬表征吸收線輪廓（峰）的參數(shù)：表征吸收線輪廓（峰）的參數(shù)： 中心頻率中心頻率 0 0 ( (峰值頻率）：最大吸收系數(shù)對應(yīng)的頻率峰值頻率）：最大吸收系數(shù)對應(yīng)的頻率 中心波長：中心波長： 辦寬度：辦寬度： 0 0 )(nmV00吸收線輪廓吸收線輪廓0KvKv0v2/K0吸收線輪廓與半寬度吸收線輪廓與半寬度吸收峰變寬原因吸收峰變寬原因： （1）自然寬度自然寬度 ：沒有外界影響，譜線仍有一定的寬度稱：沒有外界影響，譜線仍有一定的寬度稱為自然寬度。它與激發(fā)態(tài)原子的平均壽命有關(guān)，平均壽命為自然寬度。它與激發(fā)態(tài)原子的平均壽命有關(guān)，平均壽命越長，譜

7、線寬度越窄。不同譜線有不同的自然寬度，多數(shù)越長，譜線寬度越窄。不同譜線有不同的自然寬度，多數(shù)情況下約為情況下約為 1010-5-5nmnm數(shù)量級。數(shù)量級。（2）多普勒變寬：由于輻射原子處于無規(guī)則的熱運動狀態(tài)，多普勒變寬：由于輻射原子處于無規(guī)則的熱運動狀態(tài)，因此，輻射原子可以看作運動的波源。這一不規(guī)則的熱運因此，輻射原子可以看作運動的波源。這一不規(guī)則的熱運動與觀測器兩者間形成相對位移運動，從而發(fā)生多普勒效動與觀測器兩者間形成相對位移運動，從而發(fā)生多普勒效應(yīng)，使譜線變寬。這種譜線的所謂多普勒變寬，是由于熱應(yīng)，使譜線變寬。這種譜線的所謂多普勒變寬，是由于熱運動產(chǎn)生的，所以又稱為熱變寬，一般可達(dá)運動產(chǎn)

8、生的，所以又稱為熱變寬，一般可達(dá)1010-3-3nmnm，是譜，是譜線變寬的主要因素。線變寬的主要因素。MTVV07D10162. 7 （3） 壓力變寬：由于輻射原子與其它粒子（分子、原子、壓力變寬：由于輻射原子與其它粒子（分子、原子、離子和電子等）間的相互作用而產(chǎn)生的譜線變寬，統(tǒng)稱為壓離子和電子等）間的相互作用而產(chǎn)生的譜線變寬，統(tǒng)稱為壓力變寬。壓力變寬通常隨壓力增大而增大。在壓力變寬中，力變寬。壓力變寬通常隨壓力增大而增大。在壓力變寬中，凡是同種粒子碰撞引起的變寬叫凡是同種粒子碰撞引起的變寬叫Holtzmark（赫爾茲馬克）（赫爾茲馬克）變寬；凡是由異種粒子引起的變寬叫變寬；凡是由異種粒子引

9、起的變寬叫Lorentz（羅倫茲）變（羅倫茲）變寬。此外，在外電場或磁場作用下，能引起能級的分裂，從寬。此外，在外電場或磁場作用下，能引起能級的分裂，從而導(dǎo)致譜線變寬，這種變寬稱為場致變寬而導(dǎo)致譜線變寬，這種變寬稱為場致變寬。（4）自吸變寬自吸變寬: : 光源空心陰極燈發(fā)射的共振線被燈內(nèi)同種基態(tài)原子所吸光源空心陰極燈發(fā)射的共振線被燈內(nèi)同種基態(tài)原子所吸收產(chǎn)生自吸現(xiàn)象。燈電流越大，自吸現(xiàn)象越嚴(yán)重。收產(chǎn)生自吸現(xiàn)象。燈電流越大，自吸現(xiàn)象越嚴(yán)重。（5）場致變寬場致變寬: : 外界電場、帶電粒子、離子形成的電場及外界電場、帶電粒子、離子形成的電場及磁場的作用使譜線變寬的現(xiàn)象；影響較?。淮艌龅淖饔檬棺V線變寬

10、的現(xiàn)象；影響較?。?在一般分析條件下在一般分析條件下Vo為主。為主。四、積分吸收和峰值吸收四、積分吸收和峰值吸收1.1.積分吸收積分吸收 鎢絲燈光源和氘燈，經(jīng)分光后，光譜通帶鎢絲燈光源和氘燈，經(jīng)分光后，光譜通帶0.2nm。而原。而原子吸收線半寬度：子吸收線半寬度：10-3nm。如圖：。如圖： 若用一般光源照射時，吸若用一般光源照射時，吸收光的強(qiáng)度變化僅為收光的強(qiáng)度變化僅為0.5%。靈。靈敏度極差。敏度極差。 理論上：理論上：fNmcevKv02d 103 nm2x10-1nmnm連續(xù)光源連續(xù)光源原子吸收線原子吸收線的通帶寬度對比示意圖的通帶寬度對比示意圖討論討論fNmcevKv02d 如果將公

11、式左邊求出，即譜線下如果將公式左邊求出，即譜線下所圍面積測量出（積分吸收）。即可所圍面積測量出（積分吸收）。即可得到單位體積原子蒸氣中吸收輻射的得到單位體積原子蒸氣中吸收輻射的基態(tài)原子數(shù)基態(tài)原子數(shù)N0。 這是一種絕對測量方法，現(xiàn)在的分光裝置無法實現(xiàn)。這是一種絕對測量方法，現(xiàn)在的分光裝置無法實現(xiàn)。 ( (=10-3，若，若取取600nm，單色器分辨率，單色器分辨率R=/=6105 ) )長期以來無法解決的難題！長期以來無法解決的難題！能否提供共振輻射（銳線光源），測定峰值吸收？能否提供共振輻射（銳線光源），測定峰值吸收？103 nm2x10-1nmnm連續(xù)光源連續(xù)光源原子吸收線原子吸收線的通帶寬

12、度對比示意圖的通帶寬度對比示意圖2.銳線光源銳線光源 在原子吸收分析中需要使用銳線光源，測量譜線的峰值在原子吸收分析中需要使用銳線光源，測量譜線的峰值吸收，銳線光源需要滿足的條件：吸收，銳線光源需要滿足的條件： （1 1）光源的發(fā)射線與吸收線的）光源的發(fā)射線與吸收線的0一致。一致。 （2 2）發(fā)射線的）發(fā)射線的1/2小于吸收線的小于吸收線的 1/2。提供銳線光源的方法：提供銳線光源的方法： 空心陰極燈空心陰極燈103 nm2x10-1nmnm連續(xù)光源連續(xù)光源原子吸收線原子吸收線的通帶寬度對比示意圖的通帶寬度對比示意圖3.峰值吸收 采用銳線光源進(jìn)行測量，則采用銳線光源進(jìn)行測量，則ea ，由圖可見

13、，在輻射線寬度，由圖可見，在輻射線寬度范圍內(nèi)，范圍內(nèi)，K可近似認(rèn)為不變，并近可近似認(rèn)為不變，并近似等于峰值時的吸收系數(shù)似等于峰值時的吸收系數(shù)K0IIA0lg eeIIII 0000d;d eLII 0K-0de將將 It=I0e-Kvb 代入上式：代入上式： eeLIIA 0K-000dedlg則：則：0aeea吸收線吸收線發(fā)射線發(fā)射線峰值吸收峰值吸收峰值吸收峰值吸收 在原子吸收中，譜線變寬主要受多普勒效應(yīng)影響，則：在原子吸收中，譜線變寬主要受多普勒效應(yīng)影響，則： eeLIIA 0K-000dedlgLKALKLK0-434. 0elge1lg0 fNmceK02D02ln2 002D2ln2

14、434. 0kLNfLNmceA 上式的前提條件：上式的前提條件：（1 1） ea ；（2 2）輻射線與吸收線的中心頻率一致。）輻射線與吸收線的中心頻率一致。aeea吸收線吸收線發(fā)射線發(fā)射線峰值吸收峰值吸收五、基態(tài)原子數(shù)與原子化溫度五、基態(tài)原子數(shù)與原子化溫度 原子吸收光譜是利用待測元素的原子蒸氣中基態(tài)原子與原子吸收光譜是利用待測元素的原子蒸氣中基態(tài)原子與共振線吸收之間的關(guān)系來測定的。共振線吸收之間的關(guān)系來測定的。 需要考慮原子化過程中，原子蒸氣中基態(tài)原子與待測元需要考慮原子化過程中，原子蒸氣中基態(tài)原子與待測元素原子總數(shù)之間的定量關(guān)系。素原子總數(shù)之間的定量關(guān)系。 熱力學(xué)平衡時，兩者符合熱力學(xué)平衡

15、時，兩者符合Boltzmann分布定律：分布定律： 上式中上式中Pi和和P0分別為激發(fā)態(tài)和基態(tài)的統(tǒng)計權(quán)重，激發(fā)態(tài)分別為激發(fā)態(tài)和基態(tài)的統(tǒng)計權(quán)重，激發(fā)態(tài)原子數(shù)原子數(shù)Nj與基態(tài)原子數(shù)與基態(tài)原子數(shù)N0之比較小之比較小1%. 可以用基態(tài)原子數(shù)可以用基態(tài)原子數(shù)代表待測元素的原子總數(shù)。公式右邊除溫度代表待測元素的原子總數(shù)。公式右邊除溫度T 外，都是常數(shù)外，都是常數(shù)。T 一定，比值一定。一定，比值一定。KThjKTEjKTEEjjePPePPePPNNj00000共振線波長共振線波長nm激發(fā)能激發(fā)能eV2000 K2500 K3000 KK 766.49Na 589.0Ba 553.56Ca 422.67Fe

16、 371.99Ag 328.07Cu 324.75Mg 285.21Zn 213.862233-22331.6172.1042.2392.9323.3323.7783.8174.3465.7950iPP0jNN1511101097654104571035310824100361029210221108361099010681.12988765431022. 61020. 51004. 41084. 41004. 11067. 31019. 31014. 11010. 110777654431050. 51050. 11065. 61099. 81031. 11055. 31019. 51083

17、. 51084. 3幾種元素共振線的幾種元素共振線的 值值0jNN六、定量基礎(chǔ)六、定量基礎(chǔ) 峰值吸收系數(shù)：峰值吸收系數(shù)：當(dāng)使用銳線光源時，可用當(dāng)使用銳線光源時，可用K K0 0代替代替K Kv v，則，則： A = k N0 b N0 Nc（ N N 激發(fā)態(tài)原子數(shù)，激發(fā)態(tài)原子數(shù)，N N0 0 基態(tài)原子數(shù)，基態(tài)原子數(shù)，c c 待測元素濃度）待測元素濃度）所以：所以：A=lg(IO/I)=K cbfNmcevbKIIAD 02002ln2434. 0434. 0lgbKteII0fNmcevKD 0202ln2434. 0v0v2k00k一、流程一、流程二、光源二、光源三、原子化裝置三、原子化裝置

18、四、單色器四、單色器五、檢測器五、檢測器7.2 7.2 原子吸收分光光度計及主要部件原子吸收分光光度計及主要部件原子吸收儀器原子吸收儀器AA320型原子吸收分光光度計型原子吸收分光光度計原子吸收儀器原子吸收儀器美國美國BUCK公司公司 210VGP原子吸收分光光度計原子吸收分光光度計一、流程一、流程發(fā)射光譜發(fā)射光譜吸收吸收分光分光光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換放大放大銳線光源銳線光源原子化器原子化器分光系統(tǒng)分光系統(tǒng)檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)空心陰極燈空心陰極燈放大器放大器讀出讀出原子吸收分光光度計基本構(gòu)造圖原子吸收分光光度計基本構(gòu)造圖雙光束原子吸收分光光度計原理圖雙光束原子吸收分光光度計原理圖光源的光源的作用作用：提

19、供待測元素的特征光譜。：提供待測元素的特征光譜。 光源應(yīng)滿足如下光源應(yīng)滿足如下要求要求：l能發(fā)射待測元素的特征光譜能發(fā)射待測元素的特征光譜( (共振線共振線) )；l能發(fā)射銳線；能發(fā)射銳線；l輻射光強(qiáng)度大；輻射光強(qiáng)度大；l穩(wěn)定性好。穩(wěn)定性好。二、光源二、光源空心陰極燈空心陰極燈燈發(fā)射的譜線波長取決于陰極材料燈發(fā)射的譜線波長取決于陰極材料發(fā)射線的強(qiáng)度取決于工作電流發(fā)射線的強(qiáng)度取決于工作電流三、原子化系統(tǒng)三、原子化系統(tǒng)作用作用 ：提供能量、使樣品干燥、蒸發(fā)并原：提供能量、使樣品干燥、蒸發(fā)并原子化。子化。原子化方法原子化方法 火焰法火焰法 無火焰法無火焰法石墨爐原子化器石墨爐原子化器進(jìn)樣品進(jìn)樣品石英

20、窗石英窗光束光束Ar氣體氣體支架支架絕緣體絕緣體套管套管冷卻水冷卻水（1 1）火焰原子化裝置）火焰原子化裝置 霧化器和燃燒器。霧化器和燃燒器。 主要缺點：霧化效率低主要缺點：霧化效率低。霧化室結(jié)構(gòu)與原理霧化室結(jié)構(gòu)與原理 火焰類型：火焰類型： 化學(xué)計量火焰化學(xué)計量火焰( (中性火焰中性火焰) )富燃火焰：富燃火焰： 還原性火焰，燃燒不完全，測定較易形還原性火焰，燃燒不完全，測定較易形成難熔氧化物的元素成難熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等。稀土等。貧燃火焰：貧燃火焰： 火焰溫度低，氧化性氣氛，適用于堿金火焰溫度低，氧化性氣氛，適用于堿金屬測定。屬測定。火焰火焰發(fā)火溫度發(fā)火溫度燃燒速度燃燒速度 cm/

21、s火焰溫度火焰溫度煤氣煤氣-空氣空氣煤氣煤氣-氧氣氧氣丙烷丙烷-空氣空氣丙烷丙烷-氧氣氧氣氫氣氫氣-空氣空氣氫氣氫氣-氧氣氧氣乙炔乙炔 -空氣空氣56045051049053045035055823209001601840273019352850205027002300乙炔乙炔-氧氣氧氣乙炔乙炔-氧化亞氮氧化亞氮乙炔乙炔-氧化氮氧化氮氰氣氰氣-空氣空氣氰氣氰氣-氧氣氧氣氧氮（氧氮（50%）-乙乙335400-11301809020140640306029553095233046402815火焰溫度火焰溫度火焰溫度的空間分布火焰溫度的空間分布燃燒口燃燒口高度高度（cm）溫度在空間分布是不均溫度在

22、空間分布是不均勻的勻的自由原子在空間分布也自由原子在空間分布也是不均勻的。是不均勻的?；鹧娴幕咎匦突鹧娴幕咎匦蚽燃燒速度燃燒速度 涉及安全性涉及安全性 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 類型類型n燃燒溫度燃燒溫度 類型類型 組成比組成比 位置高度有關(guān)位置高度有關(guān)n氧化還原的性氧化還原的性 調(diào)節(jié)不同燃助比調(diào)節(jié)不同燃助比 類型類型n透過光譜性能透過光譜性能 火焰類型有有關(guān)火焰類型有有關(guān)火焰種類及對光的吸收：火焰種類及對光的吸收： 空氣空氣- -乙炔火焰：最常用；可乙炔火焰：最常用；可測定測定30多種元素；多種元素； N2O- -乙炔火焰：火焰溫度高乙炔火焰：火焰溫度高, ,可測定的增加到可測定的增加到70多種。多

23、種。Anm1324 1. N2O C2H2 焰焰2.Ar H2 焰焰3.空氣空氣 H2 焰焰4.空氣空氣C2H2焰焰不同火焰的背景吸收不同火焰的背景吸收非火焰原子化非火焰原子化火焰原子化優(yōu)點：火焰原子化優(yōu)點：重現(xiàn)性好重現(xiàn)性好 易于操作易于操作 缺點：缺點：檢測靈敏低檢測靈敏低 火焰溫度不易控制火焰溫度不易控制自由原子濃度低自由原子濃度低原子化效率低原子化效率低火焰中金屬原子易火焰中金屬原子易被氧化為難溶物被氧化為難溶物非火焰法從提高原子化效率入非火焰法從提高原子化效率入手即式樣使用率手即式樣使用率10 200倍倍（2）石墨爐原子化裝置石墨爐原子化裝置組成部分：加熱電源；保護(hù)氣控制系統(tǒng)；石墨管組

24、成部分：加熱電源；保護(hù)氣控制系統(tǒng)；石墨管進(jìn)樣品進(jìn)樣品石英窗石英窗光束光束Ar氣體氣體支架支架絕緣體絕緣體套管套管冷卻水冷卻水電流電流時間時間時間時間吸光度吸光度干燥灰化原子化凈化干燥灰化原子化凈化光束光束請進(jìn)樣后開始加熱請進(jìn)樣后開始加熱電熱高溫石墨管原子電熱高溫石墨管原子化過程結(jié)構(gòu)圖化過程結(jié)構(gòu)圖凈化凈化原子化原子化干燥干燥灰化灰化 蒸發(fā)樣品中的溶劑或水分。其溫度稍稍蒸發(fā)樣品中的溶劑或水分。其溫度稍稍高于溶劑的沸點。高于溶劑的沸點。去掉較被測元素化合物易揮發(fā)的基體物質(zhì)，減去掉較被測元素化合物易揮發(fā)的基體物質(zhì)，減少分子吸收。少分子吸收。 高溫下使以各種形式存在的分析物揮發(fā)并高溫下使以各種形式存在的

25、分析物揮發(fā)并離解成中性原子。離解成中性原子。 使殘留的試樣在高溫下?lián)]發(fā)掉，凈化石使殘留的試樣在高溫下?lián)]發(fā)掉，凈化石墨管，以消除記憶效應(yīng)。墨管，以消除記憶效應(yīng)。四個步驟四個步驟 原子化過程原子化過程 優(yōu)缺點優(yōu)缺點 優(yōu)點：原子化程度高，試樣用量少優(yōu)點：原子化程度高，試樣用量少（1-100L),靈敏度高。靈敏度高。 缺點：精密度差，測定速度慢。缺點：精密度差，測定速度慢。 其他原子化方法其他原子化方法（1）低溫原子化方法（化學(xué)原子化）低溫原子化方法（化學(xué)原子化） 主要是氫化物原子化方法，原子化溫度主要是氫化物原子化方法，原子化溫度700900C ； 主要應(yīng)用于主要應(yīng)用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge

26、、Se、Pb、Ti等元素等元素（2）冷原子化法）冷原子化法低溫原子化方法（一般低溫原子化方法（一般700-900C）；）；主要應(yīng)用于：各種試樣中主要應(yīng)用于：各種試樣中Hg元素的測量；元素的測量；Hg0空氣流空氣流HgSnCl2帶石英窗的吸收管帶石英窗的吸收管泵泵冷原子化法冷原子化法Hg（2）四、分光系統(tǒng)四、分光系統(tǒng)作用作用: :將待測元素的共振線與鄰近線分開。將待測元素的共振線與鄰近線分開。組件組件: :色散元件（棱鏡、光柵），凹凸鏡、狹縫等。色散元件（棱鏡、光柵），凹凸鏡、狹縫等。光柵光柵入射狹縫入射狹縫出射狹縫出射狹縫單色器性能參數(shù)單色器性能參數(shù)線線色散率：色散率：兩條譜線間的距離與波長差

27、的比值兩條譜線間的距離與波長差的比值X/。 分辨率分辨率：儀器分開相鄰兩條譜線的能力儀器分開相鄰兩條譜線的能力。通帶寬度通帶寬度：指通過單色器出射狹縫的某波長處的輻指通過單色器出射狹縫的某波長處的輻 射范圍。射范圍。 五、檢測系統(tǒng)五、檢測系統(tǒng)主要由檢測器、放大器、對數(shù)變換器、顯示記錄裝主要由檢測器、放大器、對數(shù)變換器、顯示記錄裝置組成置組成。1.檢測器檢測器- 將單色器分出的光信號轉(zhuǎn)變成電將單色器分出的光信號轉(zhuǎn)變成電信號。如信號。如光電倍增管光電倍增管2.放大器放大器-將光電倍增管輸出的較弱信號，將光電倍增管輸出的較弱信號，經(jīng)電子線路進(jìn)一步放大。經(jīng)電子線路進(jìn)一步放大。3.對數(shù)變換器對數(shù)變換器-

28、光強(qiáng)度與吸光度之間的轉(zhuǎn)換。光強(qiáng)度與吸光度之間的轉(zhuǎn)換。4.顯示、記錄顯示、記錄光電轉(zhuǎn)換器件光電轉(zhuǎn)換器件光電倍增管光電倍增管mAR光光R1R2R3R4R5負(fù)電壓負(fù)電壓光敏陰極光敏陰極陽極陽極電子倍增極電子倍增極電子倍電子倍 增極增極一、光譜干擾及抑制一、光譜干擾及抑制二、物理干擾及抑制二、物理干擾及抑制三、化學(xué)干擾及抑制三、化學(xué)干擾及抑制四、背景干擾及抑制四、背景干擾及抑制7.3 干擾及其抑制干擾及其抑制一、光譜干擾一、光譜干擾 待測元素的共振線與干擾物質(zhì)譜線分離不完全，這類待測元素的共振線與干擾物質(zhì)譜線分離不完全，這類干擾主要來自光源和原子化裝置。干擾主要來自光源和原子化裝置。 1.在分析線附近

29、有單色器不能分離的待測元素的鄰近線。在分析線附近有單色器不能分離的待測元素的鄰近線。 可以通過調(diào)小狹縫的方法來抑制這種干擾?？梢酝ㄟ^調(diào)小狹縫的方法來抑制這種干擾。 2.空心陰極燈內(nèi)有單色器不能分離的干擾元素的輻射。空心陰極燈內(nèi)有單色器不能分離的干擾元素的輻射。 換用純度較高的單元素?zé)魷p小干擾。換用純度較高的單元素?zé)魷p小干擾。 3.燈的輻射中有連續(xù)背景輻射。燈的輻射中有連續(xù)背景輻射。 用較小通帶或更換燈用較小通帶或更換燈二、物理干擾及抑制二、物理干擾及抑制指試液與標(biāo)準(zhǔn)溶液物理性指試液與標(biāo)準(zhǔn)溶液物理性質(zhì)質(zhì)( (如粘度、表面張力、密如粘度、表面張力、密度等度等) )有差別而產(chǎn)生的干擾。有差別而產(chǎn)生的

30、干擾。 消除方法：消除方法： 1. 1. 采用與被測試樣組成相似的標(biāo)準(zhǔn)樣品制作工采用與被測試樣組成相似的標(biāo)準(zhǔn)樣品制作工作曲線。作曲線。 2. 2. 標(biāo)準(zhǔn)加入法。標(biāo)準(zhǔn)加入法。三、化學(xué)干擾及抑制三、化學(xué)干擾及抑制 指待測元素與其它組分之間的化學(xué)作用所引起的干擾效指待測元素與其它組分之間的化學(xué)作用所引起的干擾效應(yīng)應(yīng), ,主要影響到待測元素的原子化效率，是主要干擾源。主要影響到待測元素的原子化效率，是主要干擾源。 化學(xué)干擾的類型化學(xué)干擾的類型 （1）待測元素與其共存物質(zhì)作用生成難揮發(fā)的化合物，待測元素與其共存物質(zhì)作用生成難揮發(fā)的化合物，致使參與吸收的基態(tài)原子減少。致使參與吸收的基態(tài)原子減少。 （2）待

31、測離子發(fā)生電離反應(yīng)，生成離子，不產(chǎn)生吸收，待測離子發(fā)生電離反應(yīng)，生成離子，不產(chǎn)生吸收，總吸收強(qiáng)度減弱，電離電位總吸收強(qiáng)度減弱，電離電位6eV的元素易發(fā)生電離，火焰的元素易發(fā)生電離，火焰溫度越高，干擾越嚴(yán)重，（如堿及堿土元素）。溫度越高，干擾越嚴(yán)重，（如堿及堿土元素）?；瘜W(xué)干擾的抑制化學(xué)干擾的抑制 通過在標(biāo)準(zhǔn)溶液和試液中加入某種光譜化學(xué)緩沖通過在標(biāo)準(zhǔn)溶液和試液中加入某種光譜化學(xué)緩沖劑來抑制或減少化學(xué)干擾：劑來抑制或減少化學(xué)干擾：（1 1）釋放劑）釋放劑與干擾元素生成更穩(wěn)定化合物使待測與干擾元素生成更穩(wěn)定化合物使待測元素釋放出來。元素釋放出來。（2 2）保護(hù)劑）保護(hù)劑與待測元素形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，防

32、止與待測元素形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，防止干擾物質(zhì)與其作用。干擾物質(zhì)與其作用。（3 3）飽和劑）飽和劑加入足夠的干擾元素，使干擾趨于穩(wěn)加入足夠的干擾元素，使干擾趨于穩(wěn)定。定。（4 4）電離緩沖劑）電離緩沖劑加入大量易電離的一種緩沖劑以加入大量易電離的一種緩沖劑以抑制待測元素的電離。抑制待測元素的電離。四、背景干擾及校正方法四、背景干擾及校正方法背景吸收是指分子吸收和光散射造成的干擾背景吸收是指分子吸收和光散射造成的干擾1 1、 氘燈連續(xù)光譜背景校正氘燈連續(xù)光譜背景校正旋轉(zhuǎn)斬光器交替使氘燈提供的連續(xù)光譜和空心陰極燈提旋轉(zhuǎn)斬光器交替使氘燈提供的連續(xù)光譜和空心陰極燈提供的共振線通過火焰；供的共振線通過火焰；

33、空心陰極燈空心陰極燈氘燈氘燈IDII1ID1可校正可校正A1的背的背景吸收景吸收元素吸收信元素吸收信號遠(yuǎn)低于背號遠(yuǎn)低于背景吸收信號，景吸收信號，可忽略可忽略空心陰極燈空心陰極燈氘燈氘燈光普通帶光普通帶發(fā)射線發(fā)射線元素吸收元素吸收背景吸收背景吸收元素吸收元素吸收+背景吸收背景吸收背景吸收背景吸收氘燈背景校正器的作用方式氘燈背景校正器的作用方式2 2、 校正背景校正背景有磁場有磁場無磁場無磁場 11P01SMg 285.2 nm能級分裂示意圖能級分裂示意圖 強(qiáng)度強(qiáng)度 塞曼效應(yīng)塞曼效應(yīng)一條光譜線在外加磁一條光譜線在外加磁場作用下分裂成幾條場作用下分裂成幾條偏振化的譜線的現(xiàn)象偏振化的譜線的現(xiàn)象偏振方向

34、平行偏振方向平行于磁場方向于磁場方向偏振方向垂偏振方向垂直于磁場方直于磁場方向向恒定磁場調(diào)制方式恒定磁場調(diào)制方式 l平行于磁場方向的偏振光通過平行于磁場方向的偏振光通過 原子吸收原子吸收+ +背景吸收背景吸收l垂直于磁場方向的偏振光通過垂直于磁場方向的偏振光通過 背景吸收背景吸收差值差值原子吸收原子吸收原子化原子化NS磁場磁場旋轉(zhuǎn)片振器旋轉(zhuǎn)片振器空心陰極燈空心陰極燈一、特征參數(shù)一、特征參數(shù) 二、分析條件選擇二、分析條件選擇 三、定量分析方法三、定量分析方法 四、應(yīng)用四、應(yīng)用 7.4 分析條件的選擇與應(yīng)用分析條件的選擇與應(yīng)用一、一、特征參數(shù)特征參數(shù)靈敏度靈敏度 (1)(1)靈敏度靈敏度（S）指在

35、一定濃度時，測定值（吸光度）指在一定濃度時，測定值（吸光度）的增量的增量（A）與相應(yīng)的待測元素濃度（或質(zhì)量）的增量與相應(yīng)的待測元素濃度（或質(zhì)量）的增量（c或或m）的比值：的比值： Sc=A/c 或或 Sm=A/m (2) (2)特征濃度特征濃度指對應(yīng)與指對應(yīng)與0.0044吸光度的待測元素濃度吸光度的待測元素濃度. . cc=0.0044c/A 單位：單位： g(mol 1%)-1 (3)(3)特征質(zhì)量特征質(zhì)量 mc=0.0044m/A 單位：單位： g(mol 1%)-1檢出極限檢出極限 在適當(dāng)置信度下，能檢測出的待測元素的最小濃度或最在適當(dāng)置信度下，能檢測出的待測元素的最小濃度或最小量。小量

36、?；鹧娣ɑ鹧娣?cDL=3Sb/Sc 單位：單位：g ml-1石墨爐法石墨爐法 mDL=3Sb/Sm Sb：標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差 Sc（Sm）：）：待測元素的靈敏度，即工作曲線的待測元素的靈敏度，即工作曲線的斜率。斜率。二、測定條件的選擇二、測定條件的選擇1分析線分析線2通帶（可調(diào)節(jié)狹縫寬度改變）通帶（可調(diào)節(jié)狹縫寬度改變）3空心陰極燈電流空心陰極燈電流4火焰火焰5觀測高度觀測高度元素元素/nm元素元素/nm元素元素/nm元素元素/nmAgAlAsAuBBaBeBiCaCdCeCoCrCsCuDyEr328.07, 338.29309.27, 308.22193.64, 197.20242.80,

37、267.60249.68, 249.77553.55, 455.40234.86223.06, 222.83422.67, 239.86228.80, 326.11250.0, 369.7240.71, 242.49357.87, 359.35852.11, 455.54324.75, 327.40421.17, 404.60400.80, 415.11EuFeGaGdGeHfHgHoInIrKLaLiLuMgMnMo459.40, 462.72248.33, 352.29287.42, 294.42368.41, 407.87265.16, 275.46307.29, 286.64253.6

38、5410.38, 405.39303.94, 325.61209.26, 208.88766.49, 769.90550.13, 418.73670.78, 323.26335.96, 328.17285.21, 279.55279.48, 403.68313.26, 317.04NaNdOsPbPdPrPtRbRcRhRuSbScSeSiSmSn589.00, 330.30334.37, 358.03290.91, 305.87216.70, 283.31247.64, 244.79495.14, 513.34265.95, 306.47780.02, 794.76346.05, 346.4

39、7343.49, 339.69349.89, 372.80217.58, 206.83391.18, 402.04196.09, 703.99251.61, 250.69429.67, 520.06224.61, 286.33SrTaTbTeThTiTlTmUVWYYbZnZrNdNi460.73, 407.77271.47, 277.59432.65, 431.89214.28, 225.90371.9, 380.3364.27, 337.15276.79, 377.58409.4351.46, 358.49318.40, 385.58255.14, 294.74410.24, 412.83

40、398.80, 346.44213.86, 307.59360.12, 301.18463.42, 471.90232.00, 341.48原子吸收光譜法中常用的分析線原子吸收光譜法中常用的分析線標(biāo)準(zhǔn)曲線法標(biāo)準(zhǔn)曲線法A = KC例：礦泉水中銅、例：礦泉水中銅、鋅、鐵、錳的測定鋅、鐵、錳的測定三、三、定量分析方法定量分析方法ACAxCx標(biāo)準(zhǔn)加入法標(biāo)準(zhǔn)加入法 取若干份體積相同的試液取若干份體積相同的試液（cX），），依次按比例加入不同依次按比例加入不同量的待測物的標(biāo)準(zhǔn)溶液量的待測物的標(biāo)準(zhǔn)溶液（cO），），定容后濃度依次為：定容后濃度依次為： cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO 分別測得吸光度為：分別測得吸光度為：AX，A1，A2，A3，A4。Cx0C02C04C0AxA1A3A=K(CS+Cx)CX 即待測溶液濃度即待測溶液濃度Cx0C02C04C0AxA1A3A=K(CS+C