原子吸收光譜儀優(yōu)秀課件

1、原子吸收光譜儀0原子吸收光譜的最初觀測 1802年 Wollaston(沃拉斯頓) 狹縫和棱鏡 太陽光譜中的暗線 原子吸收光譜的最初觀測。1Fraunhofer 譜線*1814年 德國 夫瑯和費 光譜裝置觀察太陽光*明亮彩色背景上 576條狹細的暗線*最明顯的8條用A到H字母標記2Kirchhoff和Bunsen的實驗3克希何夫三大光譜定律（Kirchhoffs three laws of spectroscopy）”：熾熱的固體會發(fā)出連續(xù)光譜熱且稀薄的氣體會放出特定波長的光(現(xiàn)稱 放射光譜emission spectrum)熾熱的固體周圍若被比固體冷且稀薄的氣體包圍，會產(chǎn)生幾乎連續(xù)的光譜，

2、不連續(xù)處會出現(xiàn)在特定波長(現(xiàn)稱 吸收光譜absorption spectrum)4克希何夫三大光譜定律（Kirchhoffs three laws of spectroscopy）”：5吸收和發(fā)射BaNaKFraunhofer吸收線發(fā)射線 元素定性分析&發(fā)現(xiàn)新元素190 nm900 nmCu6電子能級躍遷EoE2E3E11234E4567原子吸收過程EoE2E3E1太陽外層大氣陽光123412348Pb 的能級躍遷圖EoE2E3E1202.2E4217.0261.4283.3波長 / nm9吸收能量圖(每個元素的吸收線較少)a b c dEo 基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)能量bacE3E2E1E 離子化10

3、發(fā)射能量圖（每個元素有較多的發(fā)射線)a b c dEo 基態(tài)激發(fā)態(tài)發(fā)射能量bacE3E2E1E 離子化11吸收與濃度的關系12比耳朗伯定律（Beer-Lambert） 吸收計算A = log ( ) = KlcIoItAA = 吸光度 K = 吸收系數(shù)Io = 初始光強l = 樣品在光路中的強度It = 透過光的強度 c = 濃度 c1013透光率T()與吸光度(ABS)的關系 透光率/T 吸光度/A 100 % 0 10 % 1 1 % 2 0.1 % 314比耳朗伯定律實際理論曲線吸收值(ABS)濃度A = Klc KlcA火焰原子化分析曲線線性可達2個數(shù)量級而石墨爐則通常只有一個數(shù)量級吸

4、收定律假設:基態(tài)原子對光的吸收，無復雜的次級過程；在整個吸收層中吸收系數(shù)不變；激發(fā)處理關系式進行了近似簡化。15校正曲線彎曲的原因光吸收的最簡式A=KC，只適用于均勻稀薄的蒸汽原子，隨著吸收層中原子濃度的增加則不成立；在高濃度下，分子不成比例地分解；有不被吸收的輻射、雜散光；光源的老化引起的空心燈譜線擴寬；由于單色器狹縫太寬，則傳送到檢測器去的譜線會超過一條；16原子化原子化即產(chǎn)生自由基態(tài)原子以便進行吸收測量的過程。原子吸收分析，必須要產(chǎn)生被分析元素的自由基態(tài)原子，并將之置于該元素的特征譜線中。原子吸收用于檢測元素的濃度，通常是以液態(tài)形式。原子吸收最適合于分析溶解或吸收后呈水溶液狀態(tài)樣品中元素

5、的分析，或者用其它溶劑如有機溶劑稀釋處理的樣品。自原子吸收建立以來，已有數(shù)種 原子化器問世。主要有三類：火焰、石墨爐和氫化物發(fā)生器。17火焰原子化 最常用的原子化器是化學火焰。其反應機理是其他燃料（如乙炔）和氧化劑（如空氣和氧化亞氮）燃燒，樣品中的被測物在這種火焰下，分解產(chǎn)生出原子。測定的是平衡時通過光路吸收區(qū)平均基態(tài)原子數(shù)，其特征是原子蒸發(fā)特性不世界變化，即是科研連續(xù)重復測定結果，是已知簡便、快速、穩(wěn)定的裝置，適用與廣泛元素的常規(guī)分析18熾熱的固體周圍若被比固體冷且稀薄的氣體包圍，會產(chǎn)生幾乎連續(xù)的光譜， 不連續(xù)處會出現(xiàn)在特定波長(現(xiàn)稱 吸收光譜absorption spectrum)鑭與磷結

6、合從而釋放出鈣。操作費用低中等可獲得足夠的信噪比，精密度高，線性范圍較石墨爐寬火焰原子化器結構示意圖透光率/T 吸光度/A第二類元素是那些用空氣乙炔火焰不能分解，而需要更熱的氧化亞氮乙炔火焰的難熔元素，火焰溫度大約在3000攝氏度。Pb150.Bi500.Cr 90.Bi500.光吸收的最簡式A=KC，只適用于均勻稀薄的蒸汽原子，隨著吸收層中原子濃度的增加則不成立；發(fā)射的共振輻射的半寬度要明顯小于吸收線的半寬度；自動化可行性是是 (不用人監(jiān)視）分析速度快,操作簡便.透光率T()與吸光度(ABS)的關系 通過大量實踐經(jīng)驗，我們能夠知道哪種元素的分析采用哪種火焰比較合適，因火焰的類型可決定哪些元素

7、能夠產(chǎn)生更多的自由基態(tài)原子。從該目的出發(fā)，我們可將元素按其分解的難易程度分為三大類。 通常溶液制備成1的鹽酸溶液，因鹽酸鹽較易揮發(fā)。 20采用空氣乙炔火焰進行分析的元素對那些容易原子化的元素（如銅、鉛、鉀和鈉），空氣乙炔火焰是最為常用的火焰。 對這些元素來說，在空氣乙炔火焰中已有較高比例的成分被轉(zhuǎn)化成原子基態(tài)（溫度大約在2300攝氏度）。干擾可忽略，火焰中的化學環(huán)境（如氧化、燃燒比等）不是主要因素。然而，空氣乙炔火焰卻不足以將難熔元素分解。 21采用乙炔氧化亞氮火焰進行分析的元素第二類元素是那些用空氣乙炔火焰不能分解，而需要更熱的氧化亞氮乙炔火焰的難熔元素，火焰溫度大約在3000攝氏度。如Al

8、、Si、W等。 22火焰溫度并不是所要考慮的唯一元素，燃燒比也同樣重要。貧焰中含乙炔量較少，且均被氧化。這類火焰對那些受氧化作用影響較強的元素來說，將不能產(chǎn)生足夠 的自由基態(tài)原子。但如果火焰中含乙炔量較多，即在富焰中，因其中含較多的炭、 氫，因而可打破被分析元素較強的氧化鏈，形成自由原子。一個較好的例子是鉻元素的 測量，在空氣乙炔火焰中，貧焰狀態(tài)下沒有吸光度，但富焰狀態(tài)下確有吸光度。這些元素的測量需綜合考慮火焰溫度及火焰的化學環(huán)境，可通過調(diào)節(jié)火焰的燃燒比來仔細調(diào)整。 最后需要考慮的是原子化過程中其它的因素。例如，磷會對數(shù)種元素包括鈣，產(chǎn)生較大 的負面影響。在此情況下，應在樣品中加入釋放劑，如鑭

9、鹽。鑭與磷結合從而釋放出鈣。 可用這兩種火焰進行分析的元素有些元素，如As, Ca, Cr, Mg, Mo, Os, Se 和Sr 既可用空氣乙炔，也可用氧化亞氮乙炔火焰來進行測量。25火焰原子化的特點優(yōu)點：便于使用、可靠和受記憶效應的影響小燃燒器系統(tǒng)小巧、耐用、價格低廉可獲得足夠的信噪比，精密度高，線性范圍較石墨爐寬26火焰原子化的特點缺點：樣品量需要較多霧化效率低：一般510不能或難以直接分析固體或黏度高的液體樣品靈敏度低，因為燃氣和助燃氣體將樣品大量稀釋，因而靈敏度受到限制27一定量的樣品加入到石墨爐（一般為石墨材質(zhì)）內(nèi)，電加熱經(jīng)幾個步驟，最后在一個較高的溫度下，被迅速地原子化，從而產(chǎn)生

10、與被測元素的含量成正比的原子數(shù)量突出的優(yōu)點：靈敏度高，檢出限低進樣量少重要的問題：分析速度慢（一般每次分析23分鐘）精度差（一般15，正常吸光度）原子化機理復雜，導致背景問題石墨爐：28火焰和石墨爐原子吸收AAS標準 火焰 石墨爐元素6748靈敏度ppm -% ppt-ppb精度 好不錯干擾少多速度快慢操作方便程度容易較復雜火焰的毒害性是無自動化可行性是是 (不用人監(jiān)視）操作費用低中等29火焰與石墨爐的靈敏度比較Absorbance100 g/L Pb 217.0 nm0.9360.004火焰吸收的信號石墨爐吸收（10 L進樣）30火焰與石墨爐吸收的檢出限比較元素 火焰(ppb) 石墨爐(pp

11、b)* Ag 3 0.035As 4500.25Bi500.45Cd30.01Cr 90.075Pb150.2Zn 1.50.0075*采用20L 進樣，D2 扣背景，峰高測量.31吸收定律假設:基態(tài)原子對光的吸收，無復雜的次級過程；元素6748標準 火焰 石墨爐但如果火焰中含乙炔量較多，即在富焰中，因其中含較多的炭、 氫，因而可打破被分析元素較強的氧化鏈，形成自由原子。有些元素，如As, Ca, Cr, Mg, Mo, Os, Se 和Sr 既可用空氣乙炔，也可用氧化亞氮乙炔火焰來進行測量。原子吸收光譜法中用光電倍增管作光電轉(zhuǎn)換.吸收分光光度計光源單色器信號處理外光路系統(tǒng)原子化系統(tǒng)分光系統(tǒng)光

12、電倍增管顯示系統(tǒng)原子吸收光譜儀又稱原子吸收分光光度計。32光源:作用是發(fā)射被測元素的特征光譜對光源的基本要求是:發(fā)射的共振輻射的半寬度要明顯小于吸收線的半寬度；輻射的強度大;輻射光源穩(wěn)定;使用壽命長?？招年帢O燈是符合上述要求的理想的銳線光源.33玻璃屏蔽陽極空心陰極Ne或Ar2671333P石英或玻璃窗口空心陰極燈示意圖原子化器功能是提供能量,使試液干燥,蒸發(fā)和原子化入射光束在這里被基態(tài)原子吸收,同此也可把它視為“吸收池”。基本要求是:- 必須有足夠高的原子化效率;- 必須具有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性;- 操作簡便及低的干擾水平等.常用的原子化器:火焰原子化器和非火焰原子化器.35火焰原子化器結構示意圖霧化器毛細管助燃氣撞擊球火焰燃燒器擾流器霧化室廢液試樣溶液單色器作用:把待測元素的共振線(實際上是分析線)與其它譜線分離開來,只讓待測元素的共振線能通過主要由色散元件(常用的是光柵),入射和出射狹縫,反射鏡等組成.37檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)主要有檢測器, 放大器和讀數(shù)及記錄系統(tǒng)所組成.原子吸收光譜法中用光電倍增管作光電轉(zhuǎn)換.其作