《金屬材料成分分析技術(shù)》課件-原子吸收光譜的產(chǎn)生與特征

原子吸收光譜的產(chǎn)生原子吸收光譜（AAS）的產(chǎn)生天文學(xué)研究中經(jīng)常需要測定各種恒星、行星的組成、結(jié)構(gòu)，然而，這些星球距離我們非常遙遠(yuǎn)并且恒星表面具有極高的溫度使我們無法接近，不可能直接取樣進(jìn)行測定，天文學(xué)家是如何知道天體組成的呢？原子吸收光譜（AAS）的產(chǎn)生太陽光譜的暗線早在1802年，伍朗斯頓（W.H.Wollaston）在研究太陽連續(xù)光譜時，就發(fā)現(xiàn)了太陽連續(xù)光譜中出現(xiàn)的暗線。原子吸收光譜（AAS）的產(chǎn)生原子吸收的發(fā)現(xiàn)1859年，基爾霍夫（G.Kirchhoff）與本生（R.Bunson）在研究堿金屬和堿土金屬的火焰光譜時，發(fā)現(xiàn)鈉蒸氣發(fā)出的光通過溫度較低的鈉蒸氣時，會引起鈉光的吸收，并且根據(jù)鈉發(fā)射線與暗線在光譜中位置相同這一事實，斷定太陽連續(xù)光譜中的暗線，正是太陽外圍大氣圈中的鈉原子對太陽光譜中的鈉輻射吸收的結(jié)果。原子吸收光譜（AAS）的產(chǎn)生在分析化學(xué)中的應(yīng)用1955年澳大利亞的瓦爾西(A.Walsh)發(fā)表了他的著名論文“原子吸收光譜在化學(xué)分析中的應(yīng)用”奠定了原子吸收光譜法的基礎(chǔ)。之后經(jīng)過幾代人的不懈努力，衍生出了石墨爐原子化技術(shù)、塞曼效應(yīng)背景校正等先進(jìn)技術(shù)，特別是近年來微電子技術(shù)的發(fā)展使原子吸收技術(shù)的應(yīng)用不斷進(jìn)步，尤其在臨床檢驗、環(huán)境保護(hù)、生物化學(xué)等方面應(yīng)用廣泛。原子吸收光譜（AAS）的產(chǎn)生基態(tài)原子從入射輻射中吸收能量，發(fā)生共振吸收，外層電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生原子吸收光譜。I0It原子吸收光譜（AAS）的產(chǎn)生A0+hν

A*hν=△Ee＝△EA*－△EA°

躍遷的條件：在吸收輻射能后，原子核外電子可從低能態(tài)向高能態(tài)的躍遷：

原子吸收光譜（AAS）的產(chǎn)生基態(tài)激發(fā)態(tài)共振吸收共振發(fā)射基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于最低能態(tài)（這個能態(tài)最穩(wěn)定）。激發(fā)態(tài)：基態(tài)原子受到外界能量激發(fā)時，其外層電子吸收了一定能量而躍遷至不同的能態(tài)。原子吸收光譜（AAS）的產(chǎn)生基態(tài)激發(fā)態(tài)共振吸收共振發(fā)射共振吸收線：當(dāng)電子吸收一定能量從基態(tài)躍遷到能量最低的激發(fā)態(tài)時所產(chǎn)生的吸收譜線，稱為共振吸收線，簡稱共振線。共振發(fā)射線：當(dāng)電子從第一激發(fā)態(tài)躍回基態(tài)時，則發(fā)射出同樣頻率的光輻射，其對應(yīng)的譜線稱為共振發(fā)射線，也簡稱共振線。原子吸收光譜原理示意圖關(guān)于原子吸收光譜的產(chǎn)生：簡單來說就是，基態(tài)原子從入射輻射中吸收能量，發(fā)生共振吸收，外層電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生原子吸收光譜。原子吸收光譜的特征原子吸收光譜的特征原子吸收光譜屬于線狀光譜，通常位于紫外可見區(qū)。對于一條吸收譜線，常用譜線的波長、譜線的輪廓表示。原子吸收光譜的特征（一）吸收光譜的特征波長不同的元素具有不同的特征波長，這些特征波長是元素特有的，可以用于元素的定性和定量分析。共振吸收線：原子的外層電子由基態(tài)躍遷至第一激發(fā)態(tài)所產(chǎn)生的吸收譜線，是元素所有譜線中最靈敏的譜線。例如：Zn（213.8nm）、Cd（228.8nm）原子吸收光譜的特征（一）吸收光譜的特征波長分析線：由于不同元素的原子結(jié)構(gòu)不同，其共振線也因此各有其特征。由于原子的能態(tài)從基態(tài)到最低激發(fā)態(tài)的躍遷最容易發(fā)生，因此對大多數(shù)元素來說，共振線也是元素的最靈敏線。原子吸收光譜分析法就是利用處于基態(tài)的待測原子蒸氣對從光源發(fā)射的共振發(fā)射線的吸收來進(jìn)行分析的，因此元素的共振線又稱分析線（亦稱為特征譜線）。原子吸收光譜的特征（二）吸收光譜的輪廓原子吸收譜線有一定輪廓，用吸收線的特征（中心）頻率（或波長）和吸收線的半寬度表征。特征頻率：最大吸收系數(shù)所對應(yīng)的頻率。半寬度：最大吸收系數(shù)一半處輪廓上兩點間的頻率差。原子吸收光譜的特征（二）吸收光譜的輪廓影響譜線寬度的因素01.自然寬度（ΔνN或ΔλN）在沒有外界條件影響的情況下，譜線本來具有的寬度，~10－5nm，可以忽略。原子吸收光譜的特征（二）吸收光譜的輪廓影響譜線寬度的因素02.熱變寬（ΔνD或ΔλD）原子在空間做無規(guī)則熱運動所引起的譜線變寬稱為熱變寬，約10－3nm。檢測器入射光朝遠(yuǎn)離檢測器方向運動，頻率減小。朝靠近檢測器方向運動，頻率增大。ΔλD隨溫度的升高及相對原子質(zhì)量的減小而變大。原子吸收光譜的特征（二）吸收光譜的輪廓影響譜線寬度的因素02.熱變寬（ΔνD或ΔλD）多普勒效應(yīng)原子吸收光譜的特征（二）吸收光譜的輪廓影響譜線寬度的因素03.壓力變寬待測原子與共存的其它粒子碰撞能引起能級的微小變化，導(dǎo)致譜線變寬。~10－3nm。1