第八章原子吸收法第三節(jié)原子吸收分光光度計(jì)

一、流程二、光源三、原子化裝置四、單色器五、檢測(cè)器

第三節(jié)

原子吸收分光光度計(jì)第八章

原子吸收光譜法2023/2/3原子吸收儀器（1）2023/2/3原子吸收儀器（2）2023/2/3原子吸收儀器（3）2023/2/3一、流程1.特點(diǎn)(1)采用銳線光源(2)原子化系統(tǒng)2023/2/32.原子吸收中的原子發(fā)射現(xiàn)象

在原子化過(guò)程中，原子受到輻射躍遷到激發(fā)態(tài)后，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，將再躍遷至基態(tài)，故既存在原子吸收，也有原子發(fā)射。返回釋放出的能量可能有多種形式，產(chǎn)生的輻射也不在一個(gè)方向上，但對(duì)測(cè)量仍將產(chǎn)生一定干擾。消除干擾的措施：

將發(fā)射的光調(diào)制成一定頻率；檢測(cè)器只接受該頻率的光信號(hào)（切光器、光源脈沖調(diào)制）；

原子化過(guò)程發(fā)射的非調(diào)頻干擾信號(hào)不被檢測(cè)；2023/2/3二、光源1.作用

提供待測(cè)元素的特征光譜。獲得較高的靈敏度和準(zhǔn)確度。光源應(yīng)滿足如下要求；（1）能發(fā)射待測(cè)元素的共振線，無(wú)干擾光譜；（2）能發(fā)射銳線；Δνe<Δνa

（3）輻射光強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好。2.空心陰極燈：結(jié)構(gòu)如圖所示2023/2/33.空心陰極燈的原理

施加適當(dāng)電壓時(shí)，電子將從空心陰極內(nèi)壁流向陽(yáng)極，與充入的惰性氣體碰撞而使之電離，產(chǎn)生正電荷，正電荷在電場(chǎng)作用下，向陰極內(nèi)壁猛烈轟擊，使陰極表面的金屬原子濺射出來(lái)，濺射出來(lái)的金屬原子再與電子、惰性氣體原子及離子發(fā)生撞碰而被激發(fā)，激發(fā)態(tài)原子放電回到基態(tài)后，便產(chǎn)生了待測(cè)元素的特征光譜線。用不同待測(cè)元素作陰極材料，可制成相應(yīng)空心陰極燈?？招年帢O燈的輻射強(qiáng)度與燈的工作電流有關(guān)。優(yōu)缺點(diǎn)：（1）輻射光強(qiáng)度大，穩(wěn)定，譜線窄，燈容易更換。（2）每測(cè)一種元素需更換相應(yīng)的燈。2023/2/3三、原子化系統(tǒng)1.作用

將試樣中離子轉(zhuǎn)變成原子蒸氣。MX(液)→MX(固)→MX(氣)→M0（氣）+X0(氣)2023/2/32.原子化方法

火焰法無(wú)火焰法—電熱高溫石墨管2023/2/33.火焰原子化裝置

——霧化器和燃燒器。（1）霧化器結(jié)構(gòu)如圖所示主要缺點(diǎn)：霧化效率低。2023/2/3原

子

化

器2023/2/3（2）火焰

試樣霧滴在火焰中，經(jīng)蒸發(fā)，干燥，離解（還原）等過(guò)程產(chǎn)生大量基態(tài)原子。

火焰溫度的選擇：（a）保證待測(cè)元素充分離解為基態(tài)原子的前提下，盡量采用低溫火焰；（b）火焰溫度越高，產(chǎn)生的熱激發(fā)態(tài)原子越多；（c）火焰溫度取決于燃?xì)馀c助燃?xì)忸愋?，常用空氣—乙炔，最高溫?500K，能測(cè)35種元素。2023/2/3

火焰類型：

化學(xué)計(jì)量火焰：溫度高，干擾少，穩(wěn)定，背景低，常用。

富燃火焰：

還原性火焰，燃燒不完全，顏色呈黃色，測(cè)定較易形成難熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等，干擾較多，背景較高。

貧燃火焰：氧化性氣氛，顏色呈藍(lán)色，火焰溫度低，適用于易解離、易電離的元素，如堿金屬。2023/2/32023/2/3火焰原子化的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：重現(xiàn)性好，操作簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)：噴霧氣體對(duì)試樣稀釋嚴(yán)重，待測(cè)元素易受燃?xì)夂突鹧嬷車諝獾难趸呻y溶氧化物，使原子化效率降低，靈敏度下降。

為克服火焰原子化的缺點(diǎn)，發(fā)展了石墨爐原子化法。2023/2/34.石墨爐原子化裝置（1）結(jié)構(gòu)如圖所示：外氣路中Ar氣體沿石墨管外壁流動(dòng)，冷卻保護(hù)石墨管；內(nèi)氣路中Ar氣體由管兩端流向管中心，從中心孔流出，用來(lái)保護(hù)原子不被氧化，同時(shí)排除干燥和灰化過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽。2023/2/3

溫度時(shí)間干燥灰化原子化清殘圖11石墨爐程序升溫示意圖

1）干燥：先用小電流加熱，以除去樣品中的溶劑，溶劑為水的需加熱至100℃左右除去水分。以防止試樣突然沸騰或滲入石墨爐壁中的試液激烈蒸發(fā)而引起的飛濺。干燥時(shí)間取決于溶劑的性質(zhì)。

2）灰化（分解）：升高溫度使試樣中鹽類分解并趕走陰離子，破壞有機(jī)物，除去易揮發(fā)基體或其它干擾離子。即除去共存的有機(jī)物質(zhì)或低沸點(diǎn)無(wú)機(jī)物煙霧的干擾。最適灰化溫度和時(shí)間以待測(cè)元素不揮發(fā)損失為限，由基體性質(zhì)決定。(2)無(wú)火焰原子化過(guò)程（四個(gè)步驟）：2023/2/3

3）原子化：在高溫下使以鹽類或氧化物存在的試樣待測(cè)元素?fù)]發(fā)并解離成基態(tài)原子。一般情況下原子化溫度每升高100℃，信號(hào)峰值提高百分之幾。原子化階段的基本考慮是怎樣以一定的速度使分析元素的信號(hào)峰從基體中分離出來(lái)，因此在所選定的條件中保護(hù)熱量、原子化時(shí)間、停留時(shí)間等足夠穩(wěn)定。

4）清殘（凈化）：當(dāng)試樣中待測(cè)元素信號(hào)被記錄后，還需升溫至大于原子化溫度100℃左右數(shù)秒鐘以除去石墨管中殘留物質(zhì)，消除其記憶效應(yīng)，以便下一個(gè)試樣的測(cè)定。對(duì)于一些極易揮發(fā)元素的測(cè)定，可以采用連續(xù)升溫的辦法。2023/2/3（3）石墨爐原子化法的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：原子化程度高，試樣用量少（1-100μL），可測(cè)固體及粘稠試樣，靈敏度高，檢測(cè)極限10-12g/L。

缺點(diǎn)：精密度差，測(cè)定速度慢，操作不夠簡(jiǎn)便，裝置復(fù)雜。2023/2/35.低溫原子化方法（1）氫化物發(fā)生法

原子化溫度700~900゜C

；

主要應(yīng)用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素

原理：在酸性介質(zhì)中，與強(qiáng)還原劑硼氫化鈉反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物。例：

AsCl3+4NaBH4+HCl+8H2O=AsH3+4NaCl+4HBO2+13H2

將待測(cè)試樣在專門(mén)的氫化物生成器中產(chǎn)生氫化物，送入原子化器中檢測(cè)。

特點(diǎn)：原子化溫度低；靈敏度高（對(duì)砷、硒可達(dá)10-9g）；

基體干擾和化學(xué)干擾小；實(shí)際上是一分離過(guò)程。2023/2/3（2）冷原子化法不需加熱；

主要應(yīng)用于：各種試樣中Hg元素的測(cè)量；

原理：將試樣中的汞離子用SnCl2或鹽酸羥胺完全還原為金屬汞后，用氣流將汞蒸氣帶入具有石英窗的氣體測(cè)量管中進(jìn)行吸光度測(cè)量。

特點(diǎn)：常溫測(cè)量；靈敏度、準(zhǔn)確度較高（可達(dá)10-8g汞）；

2023/2/3四、單色器

1.作用將待測(cè)元素的共振線與鄰近線分開(kāi)。

2.組件色散元件（棱鏡、光柵），凹凸鏡、狹縫等。3.單色器性能參數(shù)（1）線色散率（D）

兩條譜線在焦面上被分開(kāi)的距離與波長(zhǎng)差的比值ΔX/Δλ。實(shí)際工作中常用其倒數(shù)Δλ/ΔX。

（2）通帶寬度（W）

指通過(guò)單色器出射狹縫的某標(biāo)稱波長(zhǎng)處的輻射范圍。當(dāng)線色散率（D）一定時(shí)，可通過(guò)選擇狹縫寬度（S）來(lái)確定：W=DS

（3）分辨率儀器分開(kāi)相鄰兩條譜線的能力。用該兩條譜線的平均波長(zhǎng)與其波長(zhǎng)差的比值λ/Δλ表示。2023/2/3五、檢測(cè)系統(tǒng)主要由光電轉(zhuǎn)換器、放大器、對(duì)數(shù)變換器、顯示記錄裝置組成。1.光電轉(zhuǎn)換器----將單色器分出的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。如：光電池、光電倍增管、光敏晶體管等。分光后的光照射到光敏陰極K上，轟擊出的光電子又射向光敏陰極1，轟擊出更多的光電子，依次倍增，在最后放出的光電子比最初多到106倍以上，最大電流可達(dá)10μA，電流經(jīng)負(fù)載電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)送入放大器（圖4-8）。2.放大器----將光電倍增管輸出的較弱信號(hào)，經(jīng)電子線路進(jìn)一步