現(xiàn)代儀器分析

關(guān)于現(xiàn)代儀器分析第一頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日原子吸收光譜產(chǎn)生的機(jī)理；原子吸收光譜及其輪廓的影響因素；原子吸收測(cè)量的基本關(guān)系式；原子吸收光譜儀的基本結(jié)構(gòu)；干擾效應(yīng)及其消除方法。第二頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日一、原子光譜的產(chǎn)生

原子吸收光譜法是基于當(dāng)有輻射通過(guò)被測(cè)元素基態(tài)原子的蒸氣狀態(tài)時(shí)，對(duì)其原子共振輻射的吸收進(jìn)行元素定量分析的方法。基態(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)而產(chǎn)生原子吸收光譜。由于各元素的結(jié)構(gòu)和外層電子排布不同，元素從基態(tài)躍遷到至第一激發(fā)態(tài)時(shí)吸收的能量不同，因而各元素的共振吸收線(xiàn)具有不同的特征。第三頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.基態(tài)原子數(shù)與激發(fā)態(tài)原子數(shù)的關(guān)系

根據(jù)熱力學(xué)的原理，在一定溫度下達(dá)到熱平衡時(shí)，基態(tài)與激發(fā)態(tài)的原子數(shù)的比例遵循Boltzman分布定律。Ni/N0=gi/g0exp(-Ei/kT)激發(fā)態(tài)與基態(tài)原子數(shù)激發(fā)能Boltzman常數(shù)熱力學(xué)溫度統(tǒng)計(jì)權(quán)重表示能級(jí)的簡(jiǎn)并度第四頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日二、原子吸收光譜輪廓

原子光譜是線(xiàn)狀光譜。但是原子吸收光譜并不是嚴(yán)格上的線(xiàn)狀光譜，也有一定的寬度。吸收強(qiáng)度對(duì)頻率作圖所得曲線(xiàn)為吸收線(xiàn)輪廓。子吸收線(xiàn)輪廓以原子吸收譜線(xiàn)的中心頻率（或中心波長(zhǎng)）和半寬度表征。

中心頻率由原子能級(jí)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(xiàn)輪廓上兩點(diǎn)之間頻率或波長(zhǎng)的距離。第五頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日譜線(xiàn)具有一定的寬度，主要有兩方面的因素：第六頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.赫魯茲馬克變寬（壓力變寬和共振變寬）

原子之間相互碰撞導(dǎo)致激發(fā)態(tài)原子平均壽命縮短，引起譜線(xiàn)變寬。被測(cè)元素激發(fā)態(tài)原子和基態(tài)原子相互碰撞引起的變寬。2.洛倫茨變寬被測(cè)元素原子與其他元素的原子相互碰撞引起的變寬。洛倫茨變寬隨原子區(qū)內(nèi)原子蒸氣壓力增大和溫度身高而增大。第七頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日3.多普勒變寬（熱變寬）原子處于無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，熱運(yùn)動(dòng)與觀測(cè)器兩者間形成相對(duì)位移運(yùn)動(dòng)，從而發(fā)生多普勒效應(yīng)是譜線(xiàn)變寬的主要因素。

4.場(chǎng)致變寬

在外電場(chǎng)或磁場(chǎng)作用下，能引起能級(jí)的分裂從而導(dǎo)致譜線(xiàn)變寬，這種變寬稱(chēng)為場(chǎng)致變寬。第八頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日5.自吸變寬

由自吸現(xiàn)象而引起的譜線(xiàn)變寬稱(chēng)為自吸變寬?？招年帢O燈發(fā)射的共振線(xiàn)被燈內(nèi)同種基態(tài)原子所吸收產(chǎn)生自吸現(xiàn)象，從而使譜線(xiàn)變寬。第九頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日

第十頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日

第十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日

第十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日四、原子吸收光譜儀的基本結(jié)構(gòu)原子吸收光譜儀由光源、原子化器、分光器、檢測(cè)系統(tǒng)等幾部分組成。第十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日光源：發(fā)射待測(cè)元素的特征共振輻射。對(duì)光源的基本要求：發(fā)射的共振輻射的半寬度明顯小于吸收線(xiàn)的半寬度?？招年帢O燈能夠滿(mǎn)足上述要求，是原子吸收中常用的光源。原子化器：提供能量，使試樣干燥、蒸發(fā)和原子化。分光器：由入射和出射狹縫、反射鏡和色散元件組成，其作用是將所需要的共振吸收線(xiàn)分離出來(lái)。檢測(cè)系統(tǒng)：檢測(cè)光信號(hào)，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。第十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日光源（空心陰極燈）1、構(gòu)造

陰極:鎢棒作成圓筒形，筒內(nèi)熔入被測(cè)元素

陽(yáng)極:鎢棒裝有鈦、鋯、鉭金屬作成的陽(yáng)極

管內(nèi)充氣：氬或氖稱(chēng)載氣極間加壓500-300伏，要求穩(wěn)流電源供電。2、銳線(xiàn)光產(chǎn)生原理

濺射出的被測(cè)元素原子大量聚集在空心陰極內(nèi),與其它粒子碰撞而被激發(fā),發(fā)射出相應(yīng)元素的特征譜線(xiàn)。第十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日3、對(duì)光源的要求輻射強(qiáng)度大穩(wěn)定性高銳線(xiàn)性背景小要用被測(cè)元素做陰極材料第十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日

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”。

原子化器的基本要求：火焰原子化器和非火焰原子化器。原子化器第十七頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1、火焰原子化器構(gòu)造：三部分：噴霧器，霧化器，燃燒器根據(jù)火焰的燃?xì)馀c助燃?xì)獗壤？蓪⒒鹧娣譃槿?lèi)：化學(xué)計(jì)量火焰，富燃火焰，貧燃火焰。第十八頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日

化學(xué)計(jì)量火焰：由于燃?xì)馀c助燃?xì)庵扰c化學(xué)計(jì)量反應(yīng)關(guān)系相近，又稱(chēng)為中性火焰，這類(lèi)火焰,溫度高、穩(wěn)定、干擾小背景低，適合于許多元素的測(cè)定。

富燃火焰：指燃?xì)庑∮诨瘜W(xué)元素計(jì)量的火焰。其特點(diǎn)是燃燒不完全，溫度略低于化學(xué)火焰，具有還原性，適合于易形成難解離氧化物的元素測(cè)定；干擾較多，背景高。

貧燃火焰：指助燃?xì)獯笥诨瘜W(xué)計(jì)量的火焰，它的溫度較低，有較強(qiáng)的氧化性，有利于測(cè)定易解離，易電離元素,如堿金屬。第十九頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日2、非火焰原子化器（石墨爐原子化器）

將試樣注入石墨管中間位置，用大電流通過(guò)石墨管以產(chǎn)生高達(dá)2000-3000℃的高溫使試樣經(jīng)過(guò)干燥、蒸發(fā)和原子化。

優(yōu)點(diǎn)：絕對(duì)靈敏度高，檢出限達(dá)10-12-10-14g原子化效率高，樣品量小。缺點(diǎn)：基體效應(yīng)，背景大，化學(xué)干擾多，重現(xiàn)性比火焰差。第二十頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日3、低溫原子化器

低溫原子化法又稱(chēng)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。（1）汞低溫原子化法

汞在室溫下，有一定的蒸氣壓，沸點(diǎn)為357C。只要對(duì)試樣進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理還原出汞原子，由載氣（Ar或N2）將汞蒸氣送入吸收池內(nèi)測(cè)定。測(cè)汞儀第二十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日（2）氫化物原子化法

適用于Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se和Te等元素。在一定的酸度下，將被測(cè)元素還原成極易揮發(fā)與分解的氫化物，如AsH3

、SnH4

、BiH3等。這些氫化物經(jīng)載氣送入石英管后，進(jìn)行原子化與測(cè)定。第二十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日三、單色器色散元件一般為光柵。單色器可將被測(cè)元素的共振吸收線(xiàn)與鄰近譜線(xiàn)分開(kāi)。四、檢測(cè)器光電倍增管。第二十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日五、干擾效應(yīng)及其消除方法1.物理干擾

物理干擾是指試液與標(biāo)準(zhǔn)溶液物理性質(zhì)有差異而產(chǎn)生的干擾。如粘度、表面張力或溶液的密度等的變化，影響樣品的霧化和氣溶膠到達(dá)火焰?zhèn)魉偷纫鹪游諒?qiáng)度的變化而引起的干擾。

消除辦法：配制與被測(cè)試樣組成相近的標(biāo)準(zhǔn)溶液或采用標(biāo)準(zhǔn)加入法。若試樣溶液的濃度高，還可采用稀釋法。第二十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日2.化學(xué)干擾

化學(xué)干擾是由于被測(cè)元素原子與共存組份發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成穩(wěn)定的化合物，影響被測(cè)元素的原子化，而引起的干擾。第二十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日消除化學(xué)干擾的方法：

（1）選擇合適的原子化方法，提高原子化溫度，化學(xué)干擾會(huì)減小。（2）加入釋放劑：鑭、鍶鹽（廣泛應(yīng)用）（3）加入保護(hù)劑：EDTA、8—羥基喹啉等，即有強(qiáng)的絡(luò)合作用，又易于被破壞掉。（4）加基體改進(jìn)劑（5）分離法第二十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日3.電離干擾在高溫下原子會(huì)電離使基態(tài)原子數(shù)減少，吸收下降，稱(chēng)電離干擾。

消除的方法是加入過(guò)量消電離劑，所謂的消電離劑，是電離電位較低的元素，加入時(shí),產(chǎn)生大量電子，抑制被測(cè)元素電離。第二十七頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日四、光譜干擾（1）吸收線(xiàn)重疊