掌握原子吸收光譜分析的基本原理與特點(diǎn)課件

原子吸收光譜分析應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)1、了解原子吸收光譜分析法的發(fā)展歷程。2、掌握原子吸收光譜分析的基本原理與特點(diǎn)，吸收峰形狀與參數(shù)，吸收峰變寬的原因，峰值吸收系數(shù)與吸收系數(shù)。3、掌握原子化法的基本過(guò)程。4、掌握原子吸收光譜儀器的結(jié)構(gòu)、流程及類型。5、掌握原子吸收光譜儀的重要部件及其作用。學(xué)習(xí)目標(biāo)11、原子光譜的產(chǎn)生及共振線圖2原子的能級(jí)與躍遷基態(tài)第一激發(fā)態(tài)共振吸收線共振發(fā)射線吸收光譜發(fā)射光譜（1）各種元素的原子結(jié)構(gòu)和外層電子排布不同共振線:躍遷吸收或發(fā)射能量不同——具有特征性。特征譜線（2）各種元素的基態(tài)第一激發(fā)態(tài)（共振線）

最易發(fā)生，吸收最強(qiáng)，最靈敏線,分析線。（3）利用待測(cè)原子蒸氣對(duì)同種元素的特征譜線（共振線）的吸收可以進(jìn)行定量分析元素的特征譜線2、譜線輪廓朗伯（Lambert)定律

Iν=I0exp(-KνL)

Iν為透過(guò)光的強(qiáng)度；

Kν為在輻射頻率ν處的吸收系數(shù)；

L為原子蒸氣的厚度。LI0Iνhν譜線變寬（1）自然寬度ΔVN

在無(wú)外界影響下，譜線仍有一定的寬度，這種譜線固有的寬度為自然寬度。它與激發(fā)態(tài)原子的壽命有關(guān)，不同譜線有不同的自然寬度。在大多數(shù)情況下，約為10-5nm數(shù)量級(jí)。它與譜線的其它變寬寬度相比，可以忽略不計(jì)。（2）多普勒變寬（熱變寬）

ΔVD

這是由于原子在空間作無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的，故又稱熱變寬。通常為10-4～10-3nm，它是譜線變寬的主要因素。（3）壓力變寬（碰撞變寬）ΔVL頻率改變勞倫茲變寬ΔVL

：待測(cè)原子和其他粒子碰撞。10-4～10-3nm共振變寬ΔVR

：同種待測(cè)原子間碰撞。濃度高時(shí)起作用，但在原子吸收中可忽略。

在一般分析條件下ΔVD為主。譜線的變寬將導(dǎo)致原子吸收分析靈敏度的下降。3、當(dāng)吸收厚度一定，在一定的工作條件下，峰值吸收測(cè)量的吸光度與被測(cè)元素的含量成正比。原子吸收光譜定量分析法的基礎(chǔ)A=KLN0=KLN=Kc2、只要測(cè)量吸收前后發(fā)射線強(qiáng)度的變化，便可求出被測(cè)元素的含量。1、原子吸收光譜是利用待測(cè)元素的原子蒸氣中基態(tài)原子與特征譜線吸收之間的關(guān)系來(lái)測(cè)定的。光源檢測(cè)器樣品室光路AhollowcathodelampforAluminum(Al)空心陰極管(Al)空心陰極管安裝位置火焰原子化器待測(cè)樣品樣品在火焰中被原子化在樣品室中品被吸氣管吸入火焰中.一、光源1.作用

提供待測(cè)元素的特征光譜。為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；（2）能發(fā)射銳線；（3）輻射光強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好。2.空心陰極燈：3.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，其在電場(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)，于是陰極內(nèi)輝光中便出現(xiàn)了陰極物質(zhì)和內(nèi)充惰性氣體的光譜。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。二、原子化系統(tǒng)1.作用

將試樣中待測(cè)元素轉(zhuǎn)變成原子蒸氣。2.原子化方法

火焰法：預(yù)混合型原子化器無(wú)火焰法—電熱高溫石墨管3.火焰原子化裝置（1）霧化器主要缺點(diǎn)：霧化效率低。

——霧化器和燃燒器（2）燃燒器作用：使進(jìn)入火焰的試樣氣溶膠蒸發(fā)和原子化。材料：不銹鋼（耐腐蝕、耐高溫）噴燈：“孔型”和“長(zhǎng)縫型”兩種。預(yù)混合型燃燒器中，一般采用吸收光程較長(zhǎng)的長(zhǎng)縫型噴燈。

噴燈的縫長(zhǎng)和縫寬：空氣－乙炔焰：0.5mm×100mm;氧化亞氮－乙炔焰：0.5mm×50mm;高度：可上下調(diào)節(jié)，以便選擇適宜的火焰原子化區(qū)域。（3）火焰火焰溫度的選擇：

（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?600K能測(cè)35種元素。火焰類型化學(xué)計(jì)量火焰(燃助比與化學(xué)計(jì)量比相近）：

中性火焰，溫度高，干擾少，穩(wěn)定，背景低，常用。富燃火焰（燃?xì)饬看?：

還原性火焰，燃燒不完全，溫度稍低，測(cè)定較易形成難熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等。

貧燃火焰(助燃?xì)饬看螅?/p>

火焰溫度低，氧化性氣氛，適用于堿金屬測(cè)定。4.石墨爐原子化裝置（1）結(jié)構(gòu)

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。（2）原子化過(guò)程原子化過(guò)程分為干燥、灰化（去除基體）、原子化、凈化（去除殘?jiān)┧膫€(gè)階段，待測(cè)元素在高溫下生成基態(tài)原子。（3）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)：重現(xiàn)性差，測(cè)定速度慢，操作不夠簡(jiǎn)便，裝置復(fù)雜。5.其他原子化方法（1）低溫原子化方法

主要是氫化物原子化方法，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)，氫化物易分解，原子化溫度低。

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??；（2）冷原子化法

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）；

三、單色器

1.作用將待測(cè)元素的共振線與鄰近譜線分開(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）倒線色散率（D）

兩條譜線間的距離與波長(zhǎng)差的比值Δl/Δλ為線色散率。實(shí)際工作中常用其倒數(shù)Δλ/Δl

（2）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/Δλ表示。（3）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)?shù)咕€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四、檢測(cè)系統(tǒng)主要由檢測(cè)器、放大器、對(duì)數(shù)變換器、顯示記錄裝置組成。1.檢測(cè)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。

2.放大器-----