掌握原子吸收光譜分析的基本原理與特點課件

原子吸收光譜分析應用化工技術專業(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，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程。4、掌握原子吸收光譜儀器的結構、流程及類型。5、掌握原子吸收光譜儀的重要部件及其作用。學習目標11、原子光譜的產(chǎn)生及共振線圖2原子的能級與躍遷基態(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）各種元素的原子結構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，最靈敏線,分析線。（3）利用待測原子蒸氣對同種元素的特征譜線（共振線）的吸收可以進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為透過光的強度；

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，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。它與譜線的其它變寬寬度相比，可以忽略不計。（2）多普勒變寬（熱變寬）

ΔVD

這是由于原子在空間作無規(guī)則熱運動所導致的，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

：待測原子和其他粒子碰撞。10-4～10-3nm共振變寬ΔVR

：同種待測原子間碰撞。濃度高時起作用，但在原子吸收中可忽略。

在一般分析條件下ΔVD為主。譜線的變寬將導致原子吸收分析靈敏度的下降。3、當吸收厚度一定，在一定的工作條件下，峰值吸收測量的吸光度與被測元素的含量成正比。原子吸收光譜定量分析法的基礎A=KLN0=KLN=Kc2、只要測量吸收前后發(fā)射線強度的變化，便可求出被測元素的含量。1、原子吸收光譜是利用待測元素的原子蒸氣中基態(tài)原子與特征譜線吸收之間的關系來測定的。光源檢測器樣品室光路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

提供待測元素的特征光譜。為獲得較高的靈敏度和準確度光源應滿足如下要求；（1）能發(fā)射待測元素的共振線；（2）能發(fā)射銳線；（3）輻射光強度大，穩(wěn)定性好。2.空心陰極燈：3.空心陰極燈的原理

施加適當電壓時，電子將從空心陰極內(nèi)壁流向陽極;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，濺射出來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。用不同待測元素作陰極材料，可制成相應空心陰極燈?？招年帢O燈的輻射強度與燈的工作電流有關。優(yōu)缺點：（1）輻射光強度大，穩(wěn)定，譜線窄，燈容易更換。（2）每測一種元素需更換相應的燈。二、原子化系統(tǒng)1.作用

將試樣中待測元素轉(zhuǎn)變成原子蒸氣。2.原子化方法

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

——霧化器和燃燒器（2）燃燒器作用：使進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“長縫型”兩種。預混合型燃燒器中，一般采用吸收光程較長的長縫型噴燈。

噴燈的縫長和縫寬：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）火焰溫度取決于燃氣與助燃氣類型，常用空氣—乙炔最高溫度2600K能測35種元素?；鹧骖愋突瘜W計量火焰(燃助比與化學計量比相近）：

中性火焰，溫度高，干擾少，穩(wěn)定，背景低，常用。富燃火焰（燃氣量大)：

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

貧燃火焰(助燃氣量大）：

火焰溫度低，氧化性氣氛，適用于堿金屬測定。4.石墨爐原子化裝置（1）結構

外氣路中Ar氣體沿石墨管外壁流動，冷卻保護石墨管；內(nèi)氣路中Ar氣體由管兩端流向管中心，從中心孔流出，用來保護原子不被氧化，同時排除干燥和灰化過程中產(chǎn)生的蒸汽。（2）原子化過程原子化過程分為干燥、灰化（去除基體）、原子化、凈化（去除殘渣）四個階段，待測元素在高溫下生成基態(tài)原子。（3）優(yōu)缺點

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

缺點：重現(xiàn)性差，測定速度慢，操作不夠簡便，裝置復雜。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

；

主要應用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素

原理：在酸性介質(zhì)中，與強還原劑硼氫化鈉反應生成氣態(tài)氫化物。例AsCl3+4NaBH4+HCl+8H2O=AsH3

↑+4NaCl+4HBO2+13H2

將待測試樣在專門的氫化物生成器中產(chǎn)生氫化物，送入原子化器中檢測，氫化物易分解，原子化溫度低。

特點：原子化溫度低；靈敏度高（對砷、硒可達10-9g）；

基體干擾和化學干擾??；（2）冷原子化法

主要應用于：各種試樣中Hg元素的測量；

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量管中進行吸光度測量。

特點：常溫測量；靈敏度、準確度較高（可達10-8g汞）；

三、單色器

1.作用將待測元素的共振線與鄰近譜線分開。

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差的比值Δl/Δλ為線色散率。實際工作中常用其倒數(shù)Δλ/Δl

（2）分辨率儀器分開相鄰兩條譜線的能力。用該兩條譜線的平均波長與其波長差的比值/Δλ表示。（3）通帶寬度（W）

指通過單色器出射狹縫的某標稱波長處的輻射范圍。當?shù)咕€色散率（D）一定時，可通過選擇狹縫寬度（S）來確定：W=DS四、檢測系統(tǒng)主要由檢測器、放大器、對數(shù)變換器、顯示記錄裝置組成。1.檢測器--------將單色器分出的光信號轉(zhuǎn)變成電信號。如：光電池、光電倍增管、光敏晶體管等。

2.放大器-----