原子吸收光谱法-1

1、1 原子吸收光谱法原子吸收光谱法 Atomic Absorption Spectrometry (AAS) 1 College of Materials Science and Engineering, Liaocheng University 2 P203,11-4题 S S lgc 0.40.61.00.8 40 30 20 10 0 -10 lgc S S lg x 1.2 1 1、可用作图的方法求出；、可用作图的方法求出；c c0.160.16 2 2、或最小二乘法：、或最小二乘法： 3 归一化处理： xayb xx yyxx a baxy i ii 差方和 差积和与 即 i ii 2

2、 x yx 4 一、一、 概述概述 1802年，伍朗斯顿年，伍朗斯顿(W.H.Wollaston)发现了太阳连续光谱中的暗线；发现了太阳连续光谱中的暗线； 1817年弗劳霍费（年弗劳霍费（J.Fraunhofer）再次发现了这些暗线。）再次发现了这些暗线。 1859年，克希荷夫与本生（年，克希荷夫与本生（R.Bunson）研究碱金属和碱土金属）研究碱金属和碱土金属 的火焰光谱时，发现钠蒸气发出的光通过温度较低的钠蒸气时，的火焰光谱时，发现钠蒸气发出的光通过温度较低的钠蒸气时， 会引起钠光的吸收，并且根据钠发射线与暗线在光谱中位置相同会引起钠光的吸收，并且根据钠发射线与暗线在光谱中位置相同 这一

3、事实，断定太阳连续光谱中的暗线，正是太阳外围大气圈中这一事实，断定太阳连续光谱中的暗线，正是太阳外围大气圈中 的钠原子对太阳光谱中的钠辐射吸收的结果。的钠原子对太阳光谱中的钠辐射吸收的结果。 1955年，澳大利亚的瓦尔西年，澳大利亚的瓦尔西(A.Walsh)发表了他的著名论文发表了他的著名论文原子原子 吸收光谱在化学分析中的应用吸收光谱在化学分析中的应用奠定了原子吸收光谱法的基础。奠定了原子吸收光谱法的基础。 50年代末和年代末和60年代初，年代初，Hilger, Varian Techtron及及Perkin-Elmer公公 司先后推出了商品仪器，发展了瓦尔西的设计思想。司先后推出了商品仪器

4、，发展了瓦尔西的设计思想。 到了到了60年代中期，原子吸收光谱开始进入迅速发展的时期。年代中期，原子吸收光谱开始进入迅速发展的时期。 Alan Walsh (1916-1998) 5 uAAS 基于气态基态原子对同种原子发射出基于气态基态原子对同种原子发射出 来的特征光谱辐射产生吸收为基础的分析方法。来的特征光谱辐射产生吸收为基础的分析方法。 u AAS与与AES之比较之比较： 相似之处相似之处产生光谱的对象都是原子；产生光谱的对象都是原子； 不同之处不同之处AASAAS：选择性选择性吸收光辐射能吸收光辐射能(h(h ) )共振吸收线；共振吸收线； AESAES：原子从基态跃迁至激发态，返回到

5、基态时所产生的光原子从基态跃迁至激发态，返回到基态时所产生的光 谱（共振发射线和非共振发射线谱（共振发射线和非共振发射线) )。 AAS AAS 实现多元素的同时测定较困难！实现多元素的同时测定较困难！ 6 AAS的分析过程的分析过程 （1 1）把分析试样经适当的化学处理后变为试液。）把分析试样经适当的化学处理后变为试液。 （2 2）把试液引入原子化器中进行蒸发离解及原子化，使）把试液引入原子化器中进行蒸发离解及原子化，使 被测组分变成变成气态基态原子。被测组分变成变成气态基态原子。 （3 3）用被测元素的同种原子发射的特征辐射照射原子化）用被测元素的同种原子发射的特征辐射照射原子化 器中的原

6、子蒸汽，则该辐射部分被吸收，强度减小。器中的原子蒸汽，则该辐射部分被吸收，强度减小。 （4 4）分光。把待测元素的共振线与其他谱线分离，只让）分光。把待测元素的共振线与其他谱线分离，只让 待测元素的共振线通过。待测元素的共振线通过。 （5 5）检测特征辐射被吸收的情况。）检测特征辐射被吸收的情况。 7 原子吸收光谱法的特点：原子吸收光谱法的特点： （1 1）灵敏度高、检测限低）灵敏度高、检测限低，火焰原子化法的检测限可达，火焰原子化法的检测限可达ng/cmng/cm3 3级，级， 石墨炉原子化法更低，可达石墨炉原子化法更低，可达1010-10 -10 1010-14 -14g g； ； （2

7、2）精密度高）精密度高，准确度也比较高，火焰原子化法的相对误差通常，准确度也比较高，火焰原子化法的相对误差通常 在在1 1以内，石墨炉原子化法为以内，石墨炉原子化法为3 35 5。 （3 3）选择性比较好）选择性比较好，谱线较简单，谱线数目比，谱线较简单，谱线数目比AESAES法少得多，谱法少得多，谱 线干扰少，大多数情况下共存元素对被测定元素不产生干扰。线干扰少，大多数情况下共存元素对被测定元素不产生干扰。 （4 4）分析速度快，）分析速度快，能够测定的元素多达能够测定的元素多达7070多种，不仅可以测定金多种，不仅可以测定金 属元素，也可以用间接法测定某些非金属元素和有机化合物。属元素，也

8、可以用间接法测定某些非金属元素和有机化合物。 （5 5）仪器比较简单仪器比较简单，操作方便，应用比较广。，操作方便，应用比较广。 8 缺点缺点: : （1 1）每）每测定一个元素都需要与之对应的一个空心阴极测定一个元素都需要与之对应的一个空心阴极 灯灯( (也称元素灯也称元素灯) )，一次只能测一个元素。除了一些先进，一次只能测一个元素。除了一些先进 的仪器可以进行多元素的测定外，目前大多数仪器都不的仪器可以进行多元素的测定外，目前大多数仪器都不 能同时进行多元素的测定。能同时进行多元素的测定。 （2 2）由于原子化温度比较低，对于一些易形成稳定化）由于原子化温度比较低，对于一些易形成稳定化

9、合物的元素，如合物的元素，如W W、NiNi、TaTa、ZrZr、HfHf、稀土稀土等以及非金等以及非金 属元素，属元素，原子化效率低原子化效率低，检出能力差，受化学干扰较严，检出能力差，受化学干扰较严 重，所以结果不能令人满意。重，所以结果不能令人满意。 （3 3）非火焰的石墨炉原子化器虽然原子化效率高，检）非火焰的石墨炉原子化器虽然原子化效率高，检 测限低，但是重现性和准确性稍差。测限低，但是重现性和准确性稍差。 9 二、原子吸收光谱法的基本原理二、原子吸收光谱法的基本原理 （一）原子吸收光谱法的产生（一）原子吸收光谱法的产生 （二）基态原子数与温度的关系（二）基态原子数与温度的关系 玻尔

10、兹曼分布定律：玻尔兹曼分布定律： E1 E2 E4 E0 主共 振线 共振线 发射 00 3 10 0 i E ii kT N i N Ng e Ng - - 骣 桫 = g 为统计权重, E为激发能，k 是玻尔兹曼玻尔兹曼常数(1.381023 JK-1) E3 10 （三）原子吸收谱线的轮廓（三）原子吸收谱线的轮廓 原子吸收所产生的是线状光谱原子吸收所产生的是线状光谱，其光谱线并不是严格其光谱线并不是严格 的几何意义上的线的几何意义上的线( (几何线无宽度几何线无宽度) )，而是有相当窄的频率或波长，而是有相当窄的频率或波长 范围，即谱线有一定的宽度。范围，即谱线有一定的宽度。 中心频率中

11、心频率 中心（峰值）吸收系数中心（峰值）吸收系数 半宽度（半宽度（1010-2 -2 1010-3 -3nm) nm) 透射光强与频率透射光强与频率吸收系数与频率吸收系数与频率 11 影响谱线变宽的因素：影响谱线变宽的因素： 1 1、自然宽度、自然宽度 在无外界条件影响的情况下，谱线仍有一定的 宽度（N或N)，它与激发态原子的平均寿 命有关，平均寿命愈长，谱线宽度愈窄，约为 105nm。 a.由原子的性质决定如自然宽度由原子的性质决定如自然宽度 b.由外界影响所引起如热变宽由外界影响所引起如热变宽 2 2、热变宽、热变宽( (多普勒多普勒DopplerDoppler变宽变宽) ) 由于原子的热

12、运动导致的变宽，随温度的升高、 谱线中心波长增长和原子量的减小而增大，是 影响原子吸收谱线宽度的主要因素。 12 3 3、碰撞变宽（压力变宽）、碰撞变宽（压力变宽） u 是由于微粒间相互碰撞的结果。 被测原子与蒸汽中的原子或其它粒子相互碰撞 引起激发态原子的平均寿命发生变化，导致吸收 线变宽，这种变宽与吸收区气体的压力有关，因 此也称压力变宽。根据与其碰撞粒子的不同，又 分为劳伦兹(Lorents)变宽和赫鲁兹马克 (Holtsmark)变宽两种 。 13 (1(1）劳伦兹变宽）劳伦兹变宽 劳伦兹变宽是由被测原子与其它粒子相互 碰撞时产生的，劳伦兹变宽用表示。劳伦兹变宽随原子区内原 子蒸汽压力

13、增大和温度升高而增大。大多数元素的劳伦兹变宽与多 普勒变宽具有相同的数量级(103nm )。 （2 2）赫鲁兹马克变宽（共振变宽）赫鲁兹马克变宽（共振变宽） 被测元素激发态原子与基态原子碰撞所引起的变宽，共振变宽。只 有浓度较高时，同种原子的碰撞才表露出来，因此，共振变宽一般 可以忽略。 。 压力变宽主要是劳伦兹变宽。压力变宽主要是劳伦兹变宽。 压力变宽与热变宽具有相同的数量级，压力变宽与热变宽具有相同的数量级， 也可达也可达1010-3 -3nm nm，且数值上也很靠近且数值上也很靠近 。 4 4、自吸变宽、自吸变宽 由自吸现象而引起的谱线变宽称为自吸变宽。光源发射由自吸现象而引起的谱线变宽

14、称为自吸变宽。光源发射 的共振线被灯内同种基态原子所吸收，从而导致与发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收，从而导致与发射 光谱线类似的自吸现象，使谱线的半宽度变大。光谱线类似的自吸现象，使谱线的半宽度变大。 14 ( (四四) ) 原子吸收的测量原子吸收的测量* * 1. 1. 积分吸收积分吸收 123 0 7 8 9 吸收系数 K 积分吸收：Kd 与基态原子数的关系为 fN mc e dK 0 2 N N0 0: :单位体积原子蒸气中基态原子数单位体积原子蒸气中基态原子数; ;m:m:电子质量电子质量; ; f f：振子强度，能被入射激发的每个原子的电子平均数振子强度，能被入射激发的每个原子

15、的电子平均数, , 一定条件下为定值。一定条件下为定值。 15 f mc e 2 为常数，用为常数，用K K表示表示 0 NKdK 而：而：N=NN=N0 0+N+Nj j, , N Nj j很小，很小，N N0 0NN NKdK 吸收与待测元素的含量成正比吸收与待测元素的含量成正比 如何准确测定积分吸收？如何准确测定积分吸收？ 谱线宽度：谱线宽度：1010-3 -3nm nm数量级，测定积分吸收，准确测量吸收线数量级，测定积分吸收，准确测量吸收线 的各波长的各波长; ;例：例： =500=500nmnm，要求单色器分辩率为：要求单色器分辩率为：R=500/10R=500/10-3 -3 =

16、500000= 500000 _ _难以做到！难以做到！ 当分析线确定后当分析线确定后 16 2.2.峰值吸收测量法峰值吸收测量法 ( (Walsh AWalsh A的贡献的贡献！）！） 发射线发射线：中心频率为：中心频率为 0 0， ，e e， ，半宽度为半宽度为e e （ （光源光源! !） 吸收线吸收线： 0 0， ，a a， ， a a 当当 （1 1） 0 0， ，a a= = 0 0， ，e e ；（ ；（2 2） e e a a （5-105-10倍）时倍）时 峰值吸收系数峰值吸收系数K K0 0与待测元素基态原子浓度与待测元素基态原子浓度N N0 0成线性关系，可成线性关系，可

17、 以用测定以用测定K K0 0的办法测得的办法测得N N0 0 峰值吸收。 峰值吸收。 峰值吸收系数峰值吸收系数K K0 0与与N N0 0关系关系 谱线轮廓面积一定时，峰值吸收系数与谱线轮廓面积一定时，峰值吸收系数与 谱线半宽度成反比谱线半宽度成反比; ;那么半宽度固定时那么半宽度固定时 峰值吸收系数越大，积分吸收就越大，峰值吸收系数越大，积分吸收就越大， 成正比：成正比： K K0 0=2b/=2b/ K K d d 吸收系数 K b b为比例常数，为比例常数， K K d d = N= N0 0f f 2 2/ /, ,代入上式，代入上式， 17 在一定条件下，在一定条件下，b, b,

18、, , 2 2/ / f f均为常数，得均为常数，得 K K0 0=kN=kN0 0 峰值吸收系数与原子蒸气中基态原子数成正比峰值吸收系数与原子蒸气中基态原子数成正比 可用中心频率处的吸收的测量代替积分吸收的测量可用中心频率处的吸收的测量代替积分吸收的测量。 fN mc eb K 0 2 0 2 峰值吸收的测量峰值吸收的测量 条件：条件： 0 0， ，a a= = 0 0， ，e e ， ，e e a a 在原子吸收线中心频率在原子吸收线中心频率e e范围内测量范围内测量 吸光度：吸光度：A=A=lgIlgIo o/I /I I Io o: : e e范围内的入射光强范围内的入射光强 I I：

19、 e e范围内的透射光强范围内的透射光强 e dII 0 00 e dII 0 18 LK eII 0 e deII LK 0 0 朗伯比耳定律，朗伯比耳定律， 在在e范围内，范围内，K0=K ， I=e-Ko L I0 d = e-Ko L Io A=lgI0/I=0.43K0L a e K0=K K 又：又：K0 = kN0 所以：所以：A = 0.43KN0L = KN0 即吸光度即吸光度A与原子蒸气中基态原子数成正比与原子蒸气中基态原子数成正比 而而 N0 N 则：则：A = KN N又与试样中元素含量成正比：又与试样中元素含量成正比：N = 所以：所以：A = K 即即 A = k

20、原子吸收测量基本关系式。 19 三、三、 原子吸收光谱法的仪器原子吸收光谱法的仪器 AAS仪器由光源、原子化系统（类似样品容器）、分光系统及检仪器由光源、原子化系统（类似样品容器）、分光系统及检 测测 系统：系统： 空心阴极灯空心阴极灯 原子化器原子化器 单色仪单色仪 检测器检测器 原子化系统原子化系统 雾化器雾化器 样品液样品液 废液废液 切光器切光器 助燃气助燃气 燃气燃气 原子吸收仪器结构示意图原子吸收仪器结构示意图 20 （一）、光源（一）、光源 作用和要求作用和要求 作用：光源的作用是发射被测元素的特征共振辐射。作用：光源的作用是发射被测元素的特征共振辐射。 要求：要求： 发射共振辐

21、射的半宽度应明显小于被测元素吸收线的半宽度发射共振辐射的半宽度应明显小于被测元素吸收线的半宽度 ； 辐射强度大，背景低辐射强度大，背景低( (低于共振辐射强度的低于共振辐射强度的1 1) )，保证足够的信，保证足够的信 噪比，以提高灵敏度；噪比，以提高灵敏度； 光强度的稳定性好；光强度的稳定性好； 使用寿命长。使用寿命长。 符合要求的光源有符合要求的光源有空心阴极灯空心阴极灯、蒸汽放电灯和高频、蒸汽放电灯和高频无极放电灯无极放电灯。 原子吸收光谱法定量分析的依据是原子吸收光谱法定量分析的依据是A=A=kckc，只只 有入射光为单色光时，有入射光为单色光时，A A才与才与 c c成严格的正成严格

22、的正 比关系。所以在原子吸收法中，要尽可能用比关系。所以在原子吸收法中，要尽可能用 锐线光源！锐线光源！ 21 空心阴极灯的构造及工作原理空心阴极灯的构造及工作原理 构造：构造：空心阴极灯是一种气体放电管空心阴极灯是一种气体放电管，其结构如图所，其结构如图所 示。示。 灯管由硬度玻璃制成，灯的窗口要根据辐灯管由硬度玻璃制成，灯的窗口要根据辐 射波长的不同，选用不同的材料做成，可射波长的不同，选用不同的材料做成，可 见光区见光区(370nm(370nm以上以上) )用玻璃，紫外光区用玻璃，紫外光区 (370nm(370nm以下以下) )用石英玻璃。空心阴极灯主用石英玻璃。空心阴极灯主 要由有一个

23、金属圆筒状空心阴极和一个阳要由有一个金属圆筒状空心阴极和一个阳 极组成。阴极圆筒内壁附上或熔入被测元极组成。阴极圆筒内壁附上或熔入被测元 素。阳极用钨棒支撑，上部用钛丝或钽片素。阳极用钨棒支撑，上部用钛丝或钽片 等吸气性能的金属做成。灯内有低压等吸气性能的金属做成。灯内有低压( (通通 常为常为23mmHg)23mmHg)惰性气体氖气或氩气，称为惰性气体氖气或氩气，称为 载气。载气。 22 工作原理工作原理： 当两极间施加直流电压当两极间施加直流电压(300(300430V)430V)，或脉冲电压时就发，或脉冲电压时就发 生辉光放电，阴极发射电子，并在电场的作用下，高速生辉光放电，阴极发射电子

24、，并在电场的作用下，高速 向阳极运动，途中与载气分子碰撞并使之电离，放出二向阳极运动，途中与载气分子碰撞并使之电离，放出二 次电子及载气正离子。因电子和载气正离子数目增加，次电子及载气正离子。因电子和载气正离子数目增加， 得以维持电流。载气正离子在电场中被大大加速，获得得以维持电流。载气正离子在电场中被大大加速，获得 足够的动能，撞出阴极表面时就可以将被测元素的原子足够的动能，撞出阴极表面时就可以将被测元素的原子 从晶格中轰击出来，在阴极内产生了被测元素原子的蒸从晶格中轰击出来，在阴极内产生了被测元素原子的蒸 气云。这种被正离子从阴极表面轰击出原子的现象称为气云。这种被正离子从阴极表面轰击出原

25、子的现象称为 溅射。除溅射之外，阴极受热也要导致其表面被测元素溅射。除溅射之外，阴极受热也要导致其表面被测元素 的热蒸发。溅射和蒸发出来的原子大量聚集在空心阴极的热蒸发。溅射和蒸发出来的原子大量聚集在空心阴极 灯内，再与受到加热的电子、离子或原子碰撞而被激发，灯内，再与受到加热的电子、离子或原子碰撞而被激发， 处于激发态的原子就会发射相应元素的特征共振线。处于激发态的原子就会发射相应元素的特征共振线。 23 空心阴极灯特点：空心阴极灯特点： 1 1、强度大、强度大，元素在灯内可以重复多次的溅射、激发，元素在灯内可以重复多次的溅射、激发， 激发效率高，谱线强度大；激发效率高，谱线强度大； 2 2

26、、半宽度小、半宽度小，空心阴极灯的灯工作电流小，空心阴极灯的灯工作电流小(2(25mA)5mA)， 温度低，而且灯内压力小，原子密度小；温度低，而且灯内压力小，原子密度小； 3 3、稳定性、稳定性取决于外电源的稳定性，供电稳定时，灯的取决于外电源的稳定性，供电稳定时，灯的 稳定性好。但开始通电时，灯内电阻会发生变化，发射稳定性好。但开始通电时，灯内电阻会发生变化，发射 线的强度也会变化，所以灯工作时需先预热，待稳定后线的强度也会变化，所以灯工作时需先预热，待稳定后 才能使用。才能使用。 24 无极放电灯无极放电灯 对于砷、锑等元素的分析，对于砷、锑等元素的分析， 常用无极放电灯做光源。无常用无

27、极放电灯做光源。无 极放电灯是由一个数厘米长、极放电灯是由一个数厘米长、 直径直径5-125-12厘米的石英玻璃圆厘米的石英玻璃圆 管制成。管内装入数毫克待管制成。管内装入数毫克待 测元素或挥发性盐类，如金测元素或挥发性盐类，如金 属、金属氯化物或碘化物等，属、金属氯化物或碘化物等， 抽成真空并充入压力为抽成真空并充入压力为67-67- 200Pa200Pa的惰性气体氩或氖，的惰性气体氩或氖， 制成放电管，制成放电管， 1414 将此管装在一个高频发生器的线圈内，并装在一个绝缘的外将此管装在一个高频发生器的线圈内，并装在一个绝缘的外 套里，然后放在一个微波发生器的同步空腔谐振器中。这种套里，然

28、后放在一个微波发生器的同步空腔谐振器中。这种 灯的强度比空心阴极灯大几个数量级灯的强度比空心阴极灯大几个数量级, ,没有自吸没有自吸, ,谱线更纯谱线更纯。 25 光源的调制光源的调制 l光源为什么需要调制呢？原因有两方面：光源为什么需要调制呢？原因有两方面： l（1 1）在原子化器中被测元素的原子受到热、光激发后，）在原子化器中被测元素的原子受到热、光激发后， 发生共振辐射，使吸光度减小；发生共振辐射，使吸光度减小； l（2 2）在原子化器火焰中，存在着其它组分，如分子或自）在原子化器火焰中，存在着其它组分，如分子或自 由基：由基：CHCH、COCO、O O2 2、CNCN、OHOH、C C

29、2 2H H2 2等等，这些粒子在等等，这些粒子在300300 500nm500nm区域中有带状辐射，同样影响吸收的测量。区域中有带状辐射，同样影响吸收的测量。 l光源调制的方法有光源调制的方法有： 电调制电调制 对空心阴极灯进行脉冲供电，从而产生频率对空心阴极灯进行脉冲供电，从而产生频率 相同的交流信号。相同的交流信号。 26 机械调制：机械调制： 直流供电，在光源和火焰之间加用切光器直流供电，在光源和火焰之间加用切光器, ,同步电机带同步电机带 动切光器，使转动频率与交流放大器同步，光源就成动切光器，使转动频率与交流放大器同步，光源就成 为一断续信号。为一断续信号。 光源光源切光器切光器火

30、焰火焰检测检测 交流放大交流放大 同步同步 只有来自光源的具有调制频率的光才能被放大，从而只有来自光源的具有调制频率的光才能被放大，从而 消除原子化器发射信号的干扰。消除原子化器发射信号的干扰。 5 5 27 （二）（二） 原子化器原子化器 作用：原子化器的功能是提供能量，使试样干燥、蒸作用：原子化器的功能是提供能量，使试样干燥、蒸 发并原子化，产生原子蒸气。发并原子化，产生原子蒸气。 类型类型 火焰原子化火焰原子化 非火焰原子化非火焰原子化 电热（石墨炉原子化器）电热（石墨炉原子化器） 冷原子发生器冷原子发生器 等离子等离子 阴极溅射阴极溅射 激光激光 28 火焰原子化器的结构火焰原子化器的

31、结构 火焰原子化器是由化学火焰产生的热能提供能量使被火焰原子化器是由化学火焰产生的热能提供能量使被 测元素原子化。火焰原子化器分为三部分，即喷雾器、测元素原子化。火焰原子化器分为三部分，即喷雾器、 雾化室与燃烧器，如图所示。雾化室与燃烧器，如图所示。 29 喷雾器喷雾器 喷雾器的作用是将试样溶液雾化，产生细喷雾器的作用是将试样溶液雾化，产生细 小的雾滴。小的雾滴。 雾化室雾化室 混合室的作用是使较大的气溶胶在室内凝聚为混合室的作用是使较大的气溶胶在室内凝聚为 大的溶珠沿室壁流入泄液管排走，使进入大的溶珠沿室壁流入泄液管排走，使进入 火焰火焰 的气溶胶与燃气充分混合均匀，以减少它的气溶胶与燃气充

32、分混合均匀，以减少它 们进们进 入火焰时对火焰的扰动，并让气溶胶在室入火焰时对火焰的扰动，并让气溶胶在室 内部内部 分蒸发脱溶。分蒸发脱溶。 燃烧器燃烧器 燃烧器的作用是产生火焰，并使进入火焰的气燃烧器的作用是产生火焰，并使进入火焰的气 溶胶蒸发和原子化。燃烧器应能旋转一定的角溶胶蒸发和原子化。燃烧器应能旋转一定的角 度，高度也能上下调节，以便选择合适的火焰度，高度也能上下调节，以便选择合适的火焰 部位进行测量。部位进行测量。 30 火焰火焰 由燃料气（还原剂）和助燃气（氧化剂）发生激烈的化学反应形由燃料气（还原剂）和助燃气（氧化剂）发生激烈的化学反应形 成的。按助燃比（助燃气与燃烧气的物质的

33、量比）的不同，可将火焰分为成的。按助燃比（助燃气与燃烧气的物质的量比）的不同，可将火焰分为 三类：三类： 化学计量火焰：化学计量火焰：助燃比燃烧反应的化学计量关系，助燃比燃烧反应的化学计量关系， 又称中性火焰。特点是又称中性火焰。特点是火焰蓝色透明，燃烧完全，温度高、火焰蓝色透明，燃烧完全，温度高、 稳定、干扰少、背景低，适合于许多元素的测定。稳定、干扰少、背景低，适合于许多元素的测定。 富燃火焰：富燃火焰：助燃比小于燃烧反应的化学计量关系。特点是燃助燃比小于燃烧反应的化学计量关系。特点是燃 烧不完全，温度低于化学计量火焰，具有还原性质，适合于易烧不完全，温度低于化学计量火焰，具有还原性质，适

34、合于易 形成难离解氧化物的元素的测定如形成难离解氧化物的元素的测定如CrCr、MoMo、W W、AlAl、稀土等。稀土等。 其缺点是火焰发射和火焰吸收的背景都较强，干扰较多。其缺点是火焰发射和火焰吸收的背景都较强，干扰较多。 贫燃火焰贫燃火焰：助燃比大于燃烧反应的化学计量关系。在这类火：助燃比大于燃烧反应的化学计量关系。在这类火 焰中，大量冷的助燃气带走了火焰中的热量，所以温度比较焰中，大量冷的助燃气带走了火焰中的热量，所以温度比较 低，有较强的氧化性。有利于测定易解离、易电离的元素，低，有较强的氧化性。有利于测定易解离、易电离的元素， 如碱金属等。如碱金属等。 31 乙炔乙炔- -空气火焰：

35、空气火焰：它的火焰温度较高它的火焰温度较高, ,燃烧稳定，噪声燃烧稳定，噪声 小小, ,重现性好，燃烧速度不是很快，能适于重现性好，燃烧速度不是很快，能适于3030多种元多种元 素的测定。素的测定。 乙炔乙炔-N-N2 2O O火焰火焰: :火焰温度高，可达近火焰温度高，可达近3000K3000K，是目是目 前唯一能广泛应用的高温火焰。它干扰少，且有很强前唯一能广泛应用的高温火焰。它干扰少，且有很强 的还原性，可以使许多难解离元素的氧化物分解并原的还原性，可以使许多难解离元素的氧化物分解并原 子化，如子化，如AlAl、B B、TiTi、V V、ZrZr、稀土等。用这种火焰可稀土等。用这种火焰可

36、 测定测定7070多种元素。多种元素。 氢氢- -空气火焰：空气火焰：是氧化性火焰，温度较低，背景发射弱，是氧化性火焰，温度较低，背景发射弱， 透射性好，特别适用于共振线在短波区的元素的分析，透射性好，特别适用于共振线在短波区的元素的分析， 如如AsAs、SeSe、SnSn、ZnZn等元素的测定。等元素的测定。 几种常见的火焰：几种常见的火焰： 32 火焰的选择原则：火焰的选择原则： （1 1）根据待测元素的性质选择火焰的类型）根据待测元素的性质选择火焰的类型 （2 2）考虑火焰温度）考虑火焰温度 （2 2）考虑火焰本身的吸光特性即火焰的光谱特性。）考虑火焰本身的吸光特性即火焰的光谱特性。 火

37、焰的光谱特性指的是火焰的透射性能，它取决于火火焰的光谱特性指的是火焰的透射性能，它取决于火 焰的成分，并限制了火焰的应用波长范围。焰的成分，并限制了火焰的应用波长范围。 33 烃类火焰在短波区的烃类火焰在短波区的 透射性能较差，而氢透射性能较差，而氢 火焰的透射性能则很火焰的透射性能则很 好。对于分析线位于好。对于分析线位于 短波区的元素，如用短波区的元素，如用 200.0nm200.0nm的共振线测的共振线测 定硒时，就不能选用定硒时，就不能选用 乙炔乙炔- -空气火焰，而空气火焰，而 应采用氢应采用氢- -空气火焰。空气火焰。 透光率透光率 34 石墨炉原子化器是常用的非火焰原子化器，使用

38、石墨炉原子化器是常用的非火焰原子化器，使用 电热能提供能量以实现元素的原子化的。电热能提供能量以实现元素的原子化的。 1 1、石墨炉原子化器的结构、石墨炉原子化器的结构 石墨炉原子化器由电源、石墨管（保护气系统）、石墨炉原子化器由电源、石墨管（保护气系统）、 石墨管炉等三部分组成，如图所示。石墨管炉等三部分组成，如图所示。 * *石墨炉原子化器石墨炉原子化器 内气内气 外气外气 进样孔进样孔 内气内气 外气外气 电接头电接头 石墨管石墨管 石英石英 窗口窗口 光路光路 35 2 2、工作原理：、工作原理： 电源提供低电压电源提供低电压( (约为约为101025V)25V)、大电流大电流( (可

39、达可达500A)500A)的交流的交流 电。它能使石墨管迅速加热升温，而且通过控制可以进行程序梯电。它能使石墨管迅速加热升温，而且通过控制可以进行程序梯 度升温。最高温度可达度升温。最高温度可达3000K3000K。石墨管长约石墨管长约50mm50mm，外径约外径约9mm9mm，内内 径约径约6mm6mm，管中央有一个小孔，用以加入试样。光源发出的辐射管中央有一个小孔，用以加入试样。光源发出的辐射 线从石墨管的中间通过，管的两端与电源连接，并通过绝缘材料线从石墨管的中间通过，管的两端与电源连接，并通过绝缘材料 与保护气系统结合为完整的炉体。保护气通常使用惰性气体与保护气系统结合为完整的炉体。保

40、护气通常使用惰性气体ArAr， 保护气系统是控制保护气的，仪器启动，保护气保护气系统是控制保护气的，仪器启动，保护气ArAr流通，空烧完流通，空烧完 毕后，切断保护气毕后，切断保护气ArAr。进样后，外气路中的进样后，外气路中的ArAr气从管两端流向管气从管两端流向管 中心，由管中心流出，以有效地除去在干燥和挥发过程中的溶剂、中心，由管中心流出，以有效地除去在干燥和挥发过程中的溶剂、 基体蒸气，同时保护已原子化了的原子不再被氧化。在原子化阶基体蒸气，同时保护已原子化了的原子不再被氧化。在原子化阶 段，停止通气，以延长原子在吸收区内的平均停留时间，避免对段，停止通气，以延长原子在吸收区内的平均停

41、留时间，避免对 原子蒸气的稀释作用。石墨炉炉体四周通有冷却水，以保护炉体。原子蒸气的稀释作用。石墨炉炉体四周通有冷却水，以保护炉体。 36 进进 样样 试样以溶液试样以溶液( (一般为一般为1 150ul)50ul)或固体或固体( (一般几一般几mg)mg)从进样孔从进样孔 加到石墨管中加到石墨管中 3 3、石墨炉原子化器的分析过程及升温程序、石墨炉原子化器的分析过程及升温程序 37 干干 燥燥 干燥的目的主要是除去溶剂，干燥的温度一般稍干燥的目的主要是除去溶剂，干燥的温度一般稍 高于溶剂的沸点。高于溶剂的沸点。如水溶液一般控制在如水溶液一般控制在105105。 但应避免暴沸溅射，否则会影响分析精度。但应避免暴沸溅射，否则会影响分析精度。 38 灰化灰化 灰化的目的是在保证被测元素没有明显损失的前提下，灰化的目的是在保证被测元素没