仪器分析-第四章 原子吸收光谱分析 (1)

1、NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 4 原子吸收光谱分析原子吸收光谱分析 Atomic Absorption Spectrometry, AAS 原子吸收光谱法是基于蒸气相中被测元原子吸收光谱法是基于蒸气相中被测元 素的素的基态原子基态原子对其原子共振辐射的吸收强度对其原子共振辐射的吸收强度 来测定试样中被测元素含量的一种方法。来测定试样中被测元素含量的一种方法。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNO

2、LOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 4.1 原子吸收光谱分析概述原子吸收光谱分析概述 1802年，伍朗斯顿（年，伍朗斯顿（W. H. Wollaston）在研究太阳连）在研究太阳连 续光谱时发现了续光谱时发现了光谱中的暗线光谱中的暗线。 1817年，弗劳霍费（年，弗劳霍费（J. Fraunhofer）再次发现了这些）再次发现了这些 暗线，由于不了解其产生的原因，称之为弗劳霍费线。暗线，由于不了解其产生的原因，称之为弗劳霍费线。 1859年，克希荷夫（年，克希荷夫（Kirchh

3、off）与本生（）与本生（R. Bunson） 在研究碱金属和碱土金属的火焰光谱时，证实了太阳光在研究碱金属和碱土金属的火焰光谱时，证实了太阳光 谱中的暗线是太阳外围大气圈中的谱中的暗线是太阳外围大气圈中的钠原子钠原子对太阳光谱中对太阳光谱中 的钠辐射吸收的结果。的钠辐射吸收的结果。 1955年，瓦尔西（年，瓦尔西（A. Walsh）发表论文）发表论文“原子吸收光谱原子吸收光谱 在化学在化学分析中的应用分析中的应用”，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，PE公司等先后推出了原子吸收公司等先后推出了原子吸收 光谱光谱商品仪器商品仪器

4、。 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。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 原子吸收光谱的优点：原子吸收光谱的优点： 1. 检出限低，灵敏度高检出限低，灵敏度高。火焰原子吸收法的检出限可达。火焰原子吸收法的检出限可达 ppb级，石墨炉可达级，石墨炉可达 。 2. 准确度好准确度好。测定中等和高含量元素的相对标准差可小。测定中等和高含量元素的相对标准差可小 于于

5、1，其准确度已接近于经典化学方法。，其准确度已接近于经典化学方法。 3. 分析速度快分析速度快。用。用PE-5000型自动原子吸收光谱仪在型自动原子吸收光谱仪在 35min内，能连续测定内，能连续测定50个试样中的个试样中的6种元素。种元素。 4. 应用范围广应用范围广。可测定的元素多达。可测定的元素多达70多个，不仅可测定多个，不仅可测定 金属元素，也可用间接法测定非金属元素和有机化合物。金属元素，也可用间接法测定非金属元素和有机化合物。 5. 仪器比较简单，仪器比较简单，操作方便操作方便。 原子吸收光谱法的不足之处：原子吸收光谱法的不足之处： 多元素的同时测定多元素的同时测定尚有困难；某些

6、元素的测定灵敏度尚尚有困难；某些元素的测定灵敏度尚 不能令人满意。不能令人满意。 g 1410 1010 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 一、原子吸收光谱的产生一、原子吸收光谱的产生 E0 E1 E2 E3 AB A A 产生吸收光谱产生吸收光谱 B B 产生发射光谱产生发射光谱 E E0 0 基态能级基态能级 E E1 1、E E2 2、E E3 3、激发态能级激发态能级 电子从基态跃迁到能量最电子从基态跃迁到能量

7、最 低的激发态低的激发态( (称为第一激发态称为第一激发态) ) 时要吸收一定频率的光，时要吸收一定频率的光，这种这种 谱线称为谱线称为共振吸收线共振吸收线；当；当它再它再 跃迁回基态时，则发射出同样跃迁回基态时，则发射出同样 频率的光频率的光( (谱线谱线) )，这种谱线称，这种谱线称 为为共振发射线共振发射线( (它们都简称它们都简称共共 振线振线) )。 4.2 原子吸收光谱分析基本原理 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅

8、笃行笃行 当有辐射通过自由原子蒸汽，且入射辐射的频当有辐射通过自由原子蒸汽，且入射辐射的频 率等于原子中的电子由基态跃迁到第一激发态所率等于原子中的电子由基态跃迁到第一激发态所 需要的能量频率时，原子就要从辐射场中吸收能需要的能量频率时，原子就要从辐射场中吸收能 量产生共振吸收，量产生共振吸收，电子从基态跃迁到激发态，同电子从基态跃迁到激发态，同 时伴随着原子光谱的产生。时伴随着原子光谱的产生。 由于各种元素的原子结构和外层电子排布不由于各种元素的原子结构和外层电子排布不 同，不同元素的原子从基态激发至第一激发态同，不同元素的原子从基态激发至第一激发态 时，吸收的能量不同，也就是说时，吸收的能

9、量不同，也就是说各种元素的共振各种元素的共振 线均有其特征性线均有其特征性。因此，在所有的情况下，原子。因此，在所有的情况下，原子 对辐射的吸收都是有选择性的。对辐射的吸收都是有选择性的。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 不同频率的光通过原子蒸气后，透过光的强度与原子蒸不同频率的光通过原子蒸气后，透过光的强度与原子蒸 气宽度满足朗伯定律：气宽度满足朗伯定律： 式中式中Iv 为透过光的强度，为透过光的强度， I0v为入

10、为入射光的强度，射光的强度，L为原子为原子 蒸气蒸气的宽度，的宽度，Kv为原子蒸气对频率为为原子蒸气对频率为的的光的吸收系数。光的吸收系数。 LK eII 0 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 由于由于原子对原子对光的吸收具有选择性光的吸收具有选择性，故透过光的强度随，故透过光的强度随着着 光的频率光的频率不同而改变。不同而改变。在频率在频率0处透过处透过的光最少，即吸的光最少，即吸 收最大收最大。亦即原子蒸气在特征频

11、率亦即原子蒸气在特征频率0 处有吸收线处有吸收线 。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 二、原子吸收光谱的性质 1、原子吸收光谱的波长、原子吸收光谱的波长 在所有的情况下在所有的情况下，原子对辐射的吸收都，原子对辐射的吸收都是有选是有选 择性的择性的，这种选择性是由，这种选择性是由原子的能级结构原子的能级结构所决定所决定 的的。因。因此，原子吸收光谱此，原子吸收光谱的频率的频率或波长或波长由产生由产生 吸收跃迁吸收跃迁

12、的两能级差决定。的两能级差决定。 c hhE NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 2、原子吸收光谱的轮廓与谱线变宽、原子吸收光谱的轮廓与谱线变宽 原子吸收光谱线的轮廓以原子吸收谱线原子吸收光谱线的轮廓以原子吸收谱线的的中心中心 波长和半宽度波长和半宽度来表征。中心波长由来表征。中心波长由原子的能级分原子的能级分 布特征决布特征决定。半宽度是指定。半宽度是指在中心频率在中心频率0或中心波或中心波 长长的地方，极大吸收系数的

13、地方，极大吸收系数（K0）一半处，一半处，吸收光吸收光 谱线轮谱线轮廓上两点之间的频率差或波长差，廓上两点之间的频率差或波长差，以以 表示表示。其数量级约为其数量级约为10-310-4 nm。半宽度受到许。半宽度受到许 多实验因多实验因素的影响，主要有以下几种变宽效应：素的影响，主要有以下几种变宽效应： NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 （1）自然宽度）自然宽度 无外界影响下无外界影响下谱线谱线自身的宽度自身的宽度，约

14、为约为10-5 nm， 。它与原子发生能级跃迁时激发态。它与原子发生能级跃迁时激发态 原子的寿命有关。原子的寿命有关。 （2）多普勒变宽）多普勒变宽 热变宽热变宽 它是由它是由原子热运动引起的原子热运动引起的。在通常的光谱测。在通常的光谱测定定 条件下条件下，多普勒变宽是制约谱线宽度的主要因素。，多普勒变宽是制约谱线宽度的主要因素。 可见可见，多普勒变宽与元素的相对原子质量、，多普勒变宽与元素的相对原子质量、温温 度和谱线度和谱线的频率有关。的频率有关。 N D M T D0 7 10162. 7 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅

15、笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 （3）压力变宽）压力变宽碰撞变宽碰撞变宽 a、劳伦兹变宽、劳伦兹变宽 ：因和其它粒子（如待测元因和其它粒子（如待测元 素的原子与火焰气体粒子）碰撞而产生的变宽；素的原子与火焰气体粒子）碰撞而产生的变宽； b、共振变宽或赫鲁兹马克变宽：因和同种原子、共振变宽或赫鲁兹马克变宽：因和同种原子 碰撞而产生的变宽。碰撞而产生的变宽。 L NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TE

16、CHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 三、三、原子吸收光谱的定量基础 1、连续光源与原子吸收线的通带宽度比较、连续光源与原子吸收线的通带宽度比较 可见，若以具有宽通带的光源来对窄的吸收线进行测可见，若以具有宽通带的光源来对窄的吸收线进行测 量，原子吸收只占其中很少的部分（量，原子吸收只占其中很少的部分（0.5），其测定灵敏），其测定灵敏 度很差。度很差。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 2、积分吸

17、收、积分吸收 原子蒸气所吸原子蒸气所吸收的全部能量称为积分吸收，收的全部能量称为积分吸收，即吸收曲线即吸收曲线 下所下所包括的整个面积。积分吸包括的整个面积。积分吸收收 与单位体积原子蒸气与单位体积原子蒸气 中吸收辐中吸收辐射的原子数有下列关系：射的原子数有下列关系： e为电子电荷；为电子电荷；m为电子电量；为电子电量；c为光速；为光速；N0为单位体积为单位体积 原子蒸气中吸收辐原子蒸气中吸收辐射的基态原子数，亦即基态原子密度；射的基态原子数，亦即基态原子密度； f为振子强度为振子强度，代表每个，代表每个原子中能够吸收或发射特定频率原子中能够吸收或发射特定频率 光的平均电子数光的平均电子数，在

18、一定条件下对一定元素，在一定条件下对一定元素，f为定值。为定值。 可见可见，积分吸收与单位体积原子蒸气中吸收辐积分吸收与单位体积原子蒸气中吸收辐射的基态射的基态 原子数原子数成正比。成正比。而与频率无关，而与频率无关，即与用以产生吸收线轮即与用以产生吸收线轮 廓的物理方法和条件无关廓的物理方法和条件无关。从理论上说，从理论上说，若能测得积分若能测得积分 吸收值即可计算出待测吸收值即可计算出待测元素的基态原子数。元素的基态原子数。但但目前仪器目前仪器 还不能准确地测出半宽度很还不能准确地测出半宽度很小的吸收线的积分吸收值。小的吸收线的积分吸收值。 d K fN mc e dK 0 2 _ NAN

19、JING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 3、峰值吸收、峰值吸收 实际分析工作是通过测定吸收线中心频率的峰实际分析工作是通过测定吸收线中心频率的峰 值吸值吸收收K0来计算待测元素的原子数，而来计算待测元素的原子数，而K0值又与值又与 谱线宽谱线宽度有关。度有关。 通常通常条件下，只考虑多普勒变宽，则有：条件下，只考虑多普勒变宽，则有： 在温度不变时在温度不变时， 是常数；对一定的待测元素是常数；对一定的待测元素， f也为常数。在热激

20、发温度低于也为常数。在热激发温度低于3000K的恒定温度的恒定温度 下下，峰值吸收系数峰值吸收系数K0与单位原子蒸气中待测元素与单位原子蒸气中待测元素 吸收辐吸收辐射的基态原子数射的基态原子数N0成正比。成正比。 fN mc e K D 0 2 0 2ln2 D NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 为了测量为了测量K0值，值，必须使光源发射线的中心频率与吸收线必须使光源发射线的中心频率与吸收线 的中心频率的中心频率一致，

21、而且发射线的半宽度必须比吸收线一致，而且发射线的半宽度必须比吸收线的半的半 宽度小宽度小。因此必须使用。因此必须使用锐线光源锐线光源，即能发射出谱线半宽度，即能发射出谱线半宽度 很窄很窄的发射线的发射线的光源。实际工作中，用一个与待测元素相的光源。实际工作中，用一个与待测元素相 同的纯同的纯金属金属或化合物制成的或化合物制成的空心阴极灯空心阴极灯作锐线光源，作锐线光源，这样这样 不仅可得到很窄不仅可得到很窄的锐线发射线，又使发射线与吸收线的中的锐线发射线，又使发射线与吸收线的中 心频率一致。心频率一致。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅

22、沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 根据吸根据吸收定律有：收定律有： 使用锐线光源可近似认为吸使用锐线光源可近似认为吸收收系数在系数在内不内不 随频率随频率而改变而改变，并以中心频率处的峰值吸收系，并以中心频率处的峰值吸收系 数数K0来表征原子蒸气对辐来表征原子蒸气对辐射的吸收特性，则吸射的吸收特性，则吸 光度光度A： 可见可见，吸光度与原子蒸气的宽度（即吸收，吸光度与原子蒸气的宽度（即吸收池的池的 有效吸有效吸收光程）成正比。收光程）成正比。因此适当增加吸收光因此适当增加吸收光 程可以提高测程可以提高测定的

23、灵敏度。定的灵敏度。 LK eII 0 LK I I A 0 0 4343. 0lg NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 在实际测在实际测定中，若从吸定中，若从吸光度来测定待测元素吸收光度来测定待测元素吸收 辐辐射的原子总数，则不必求吸收系数射的原子总数，则不必求吸收系数K0值，将值，将K0 的表达式的表达式代入得：代入得： 在一定的实验在一定的实验条件下，条件下，和和 f 均为定值均为定值，可令：，可令： 于是于是 ：

24、 fLN mc e A D 0 2 2ln2 4343. 0 kf mc e D 2 2ln2 4343. 0 LkNA 0 吸光度与待测元素吸收辐射的基态原子总数吸光度与待测元素吸收辐射的基态原子总数 呈线性关系。呈线性关系。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 在一般火焰在一般火焰原子化方法中，火焰温度低于原子化方法中，火焰温度低于3000K，此时，此时 火焰火焰中的激发态原子数远小于基态原子数，中的激发态原子数远小

25、于基态原子数，因此因此可用基态可用基态 原子数代表吸收辐原子数代表吸收辐射的原子总数射的原子总数。实际分析要测实际分析要测定的是待定的是待 测元素的浓度，测元素的浓度，而此浓度是与待测元素吸收辐而此浓度是与待测元素吸收辐射的原子总射的原子总 数成正比的，即与基态数成正比的，即与基态原子数原子数成正比。在一定条件下，吸成正比。在一定条件下，吸 光度与待测光度与待测元素的浓度关系可表示为元素的浓度关系可表示为： 在一定实验在一定实验条件下条件下K是一个是一个常数。可见在常数。可见在一定条件下一定条件下， 吸光度与浓度的关系服从比耳定律。吸光度与浓度的关系服从比耳定律。因此因此通过测定吸光度通过测定

26、吸光度 就可以求出待测就可以求出待测元素的含量元素的含量。这就是原子吸这就是原子吸收分光光度分收分光光度分 析的定量基础。析的定量基础。 ckA NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 4.3 原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计 原子吸收分光光度计一般由光源、原子化系统、原子吸收分光光度计一般由光源、原子化系统、 分光系统及检测系统四个主要部分组成。分光系统及检测系统四个主要部分组成。 NANJING UNIVERSITY

27、 OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 一、光源一、光源空心阴极灯空心阴极灯 作用：辐射待测元素的特征光谱。作用：辐射待测元素的特征光谱。 1、对光源的要求、对光源的要求 辐射足够强度的待测元素的共振线；辐射足够强度的待测元素的共振线； 辐射出的发射线半宽度比吸收线半宽度窄得多；辐射出的发射线半宽度比吸收线半宽度窄得多； 辐射出的光强度稳定且背景小。辐射出的光强度稳定且背景小。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚

28、学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 2、空心阴极灯、空心阴极灯 e 阴极阴极 元素原子元素原子* 基态原子基态原子 + hv 电场电场 Ne Ne+ NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY

29、OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 二、原子化系统二、原子化系统 作用：将试样中的待测元素转变为原子蒸气。 使试样原子化的方法：火焰原子化法； 无火焰原子化法。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉

30、毅沉毅 笃行笃行 （挡板、折流板） NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 （1）空气）空气-乙炔火焰：乙炔火焰： 应用最广，它燃烧稳定，重现性好，噪声低，最应用最广，它燃烧稳定，重现性好，噪声低，最 高温度约高温度约2600K，通过调节乙炔和空气的比例可以，通过调节乙炔和空气的比例可以 改变温度和氧化还原气氛，可测定改变温度和氧化还原气氛，可测定35种以上的元种以上的元 素，不宜用于测定易形成难解离氧化物的元素（如素，不宜

31、用于测定易形成难解离氧化物的元素（如 Al、Ta、Ti、Zr等）。等）。 火焰的作用是提供一定的能量，促使试样雾滴火焰的作用是提供一定的能量，促使试样雾滴 蒸发、干燥并通过热离解或还原作用，产生大量蒸发、干燥并通过热离解或还原作用，产生大量 的基态原子。的基态原子。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 （2）氧化亚氮）氧化亚氮-乙炔火焰乙炔火焰 火焰中含有火焰中含有C，CO，OH等半分解产物及等半分解产物及CN，NH 等

32、成分，等成分，具有强还原性气氛具有强还原性气氛，能用于测定难解离的，能用于测定难解离的 元素，如元素，如Al，B，Be，Ti，V，W，Ta，Zr等。等。 OHCOOHC ONON 22222 222 2 2 5 2 5 55 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 2、无火焰原子化器（、无火焰原子化器（flameless/non-flame） 火焰原子化器仅有约火焰原子化器仅有约 10%的试液被原子化，而约的试液被原子化，而

33、约90的试的试 液由废液管排出。因而灵敏度较低。无火焰原子化装置可以提液由废液管排出。因而灵敏度较低。无火焰原子化装置可以提 高原子比效率，使灵敏度增加高原子比效率，使灵敏度增加10200倍。倍。 无火焰原于化装置有多种：电热高温石墨管、石墨坩埚、无火焰原于化装置有多种：电热高温石墨管、石墨坩埚、 石墨石墨 棒、钽舟、镍杯、高频感应加热炉、空心阴极溅射、等离棒、钽舟、镍杯、高频感应加热炉、空心阴极溅射、等离 子喷焰、激光子喷焰、激光 等等 。 无火焰原子化器常用的是无火焰原子化器常用的是石墨炉原子化器（石墨炉原子化器（atomization in graphite furnace）。石墨炉原子

34、化法的过程是将试样注入石墨。石墨炉原子化法的过程是将试样注入石墨 管中间位置，用大电流通过石墨管以产生高达管中间位置，用大电流通过石墨管以产生高达2000 3000的的 高温使试样经过干燥、蒸发和原子化。高温使试样经过干燥、蒸发和原子化。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 商品仪器的石墨炉结构多样，但实际上用得最多的是商品仪器的石墨炉结构多样，但实际上用得最多的是MassmannMassmann （马斯曼）炉的（马斯曼

35、）炉的HGAHGA系列和系列和Varin-TrchtronVarin-Trchtron（瓦里安（瓦里安 - - 特克特特克特 朗）公司生产的朗）公司生产的CRACRA系列。系列。 石墨炉的基本结构包括：石墨管（杯）石墨炉的基本结构包括：石墨管（杯）(graphite tube)(graphite tube)、 炉体（保护气系统）、电源等三部分组成。工作是经历干燥炉体（保护气系统）、电源等三部分组成。工作是经历干燥 (dryness)(dryness)、灰化、灰化( (incinerationincineration) )、原子化和净化、原子化和净化( (depuratdepuration)io

36、n) 等四个阶段，即完成一次分析过程。等四个阶段，即完成一次分析过程。 为防止石墨的高温氧化作用，减少记忆效应，保护已热解为防止石墨的高温氧化作用，减少记忆效应，保护已热解 的原子蒸气不在被氧化，可及时排泄分析过程中的烟雾，因此的原子蒸气不在被氧化，可及时排泄分析过程中的烟雾，因此 在石墨炉加热过程中（除原子化阶段内内气路停气之外）需要在石墨炉加热过程中（除原子化阶段内内气路停气之外）需要 有足量（有足量（1212升升/ /分）的惰性气体作保护。通常使用的惰性气体分）的惰性气体作保护。通常使用的惰性气体 主要是主要是氩气氩气、氮气氮气。整个炉体有水冷却保护装置，如水温为整个炉体有水冷却保护装置

37、，如水温为200 200 C C时，水的流量时，水的流量1212升升/ /分，炉子切断电源停止加热，在分，炉子切断电源停止加热，在20302030秒秒 内，即可冷却到室温。内，即可冷却到室温。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉

38、毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 3、其它原子化法、其它原子化法 低温原子化法又称化学原子化法，其原子化温度为室温至低温原子化法又称化学原子化法，其原子化温度为室温至 摄氏数百度。常用的有汞低温原子化法及氢化法。摄氏数百度。常用的有汞低温原子化法及氢化法。 汞低温原子化法汞低温原子化法 汞在室温下，有一定的蒸气压，沸点为汞在室温下，有一定的蒸气压，沸点为357 C 。只要对试。只要对试 样进行化学预处

39、理还原出汞原子，由载气（样进行化学预处理还原出汞原子，由载气（Ar或或N2）将汞蒸气）将汞蒸气 送入吸收池内测定。送入吸收池内测定。 氢化物原子化法氢化物原子化法 适用于适用于Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se和和Te等元素。在一等元素。在一 定的酸度下，将被测元素还原成极易挥发与分解的氢化物，如定的酸度下，将被测元素还原成极易挥发与分解的氢化物，如 AsH3 、SnH4 、BiH3等。这些氢化物经载气送入石英管后，进等。这些氢化物经载气送入石英管后，进 行原子化与测定。行原子化与测定。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行

40、笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 三、分光系统三、分光系统 作用：将所需要的共振吸收谱线分离出来。作用：将所需要的共振吸收谱线分离出来。 在紫外可见、红外分光光度计中，分光系统多在紫外可见、红外分光光度计中，分光系统多 在光源辐射被吸收之前，而原子吸收分光光度计在光源辐射被吸收之前，而原子吸收分光光度计 的分光系统却在光源辐射被原子吸收之后。的分光系统却在光源辐射被原子吸收之后。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSI

41、TY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 四、检测系统四、检测系统 检测器：多用光电倍增管实现光电转换。检测器：多用光电倍增管实现光电转换。 放大器：同步检波放大器将电信号放大。放大器：同步检波放大器将电信号放大。 对数变换器：使信号与浓度呈直线关系。对数变换器：使信号与浓度呈直线关系。 显示装置：显示测量值。显示装置：显示测量值。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 4.4 定量分析方法

42、定量分析方法 一、测定条件的选择一、测定条件的选择 1、分析线、分析线 通常选用共振吸收线为分析线。测定高含量元通常选用共振吸收线为分析线。测定高含量元 素时，可以选用灵敏度较低的非共振吸收线为分素时，可以选用灵敏度较低的非共振吸收线为分 析线。析线。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 2、狭缝宽度、狭缝宽度 调节不同的狭缝宽度，测定吸光度随狭缝宽度调节不同的狭缝宽度，测定吸光度随狭缝宽度 的变化，当有其他的谱线或非吸

43、收光进入光谱通的变化，当有其他的谱线或非吸收光进入光谱通 带内，吸光度将立即减小。因此，不引起吸光度带内，吸光度将立即减小。因此，不引起吸光度 减小的最大狭缝宽度，即为应选取的合适的狭缝减小的最大狭缝宽度，即为应选取的合适的狭缝 宽度。宽度。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 3、空心阴极灯的工作电流、空心阴极灯的工作电流 灯电流过小：光谱输出信号小且不稳定；灯电流过小：光谱输出信号小且不稳定； 灯电流过大：发射谱线展

44、宽，工作曲线弯曲，灯电流过大：发射谱线展宽，工作曲线弯曲， 灯寿命缩短。灯寿命缩短。 一般原则：在保证有足够强且稳定的光强输出一般原则：在保证有足够强且稳定的光强输出 条件下，尽量使用较低的工作电流。条件下，尽量使用较低的工作电流。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 4、原子化条件的选择、原子化条件的选择 在火焰原子化法中，火焰类型和特性是影响原在火焰原子化法中，火焰类型和特性是影响原 子化效率的主要因素。子化效率的主

45、要因素。对低、中温元素，使用空对低、中温元素，使用空 气气-乙炔火焰；对高温元素，宜采用氧化亚氮乙炔火焰；对高温元素，宜采用氧化亚氮-乙乙 炔高温火焰。炔高温火焰。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 5、进样量、进样量 进样量过小：吸收信号弱，不便于测量。进样量过小：吸收信号弱，不便于测量。 进样量过大：在火焰原子化法中，对火焰产生进样量过大：在火焰原子化法中，对火焰产生 冷却效应；在石墨炉原子化法中，会增加除残的冷却

46、效应；在石墨炉原子化法中，会增加除残的 困难。困难。 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 配制一组含有不同浓度被测元素的标准溶液，在与试样测配制一组含有不同浓度被测元素的标准溶液，在与试样测 定完全相同的条件下，按浓度由低到高的顺序测定吸光度定完全相同的条件下，按浓度由低到高的顺序测定吸光度 值。绘制吸光度对浓度的校准曲线。测定试样的吸光度，值。绘制吸光度对浓度的校准曲线。测定试样的吸光度， 从校准曲线上用内插法求出被测

47、元素的含量。从校准曲线上用内插法求出被测元素的含量。 1 1、标准曲线法、标准曲线法 A C Cx Ax O Calibration curve of AAS NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 2 2、标准加入法、标准加入法 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行 标准曲线法适用于基体简单的大批量试样的测定。标准曲线法适用于基体简单的大批量试样的测定。 标准加入法适用于较复杂的样品。当试样未知，无标准加入法适用于较复杂的样品。当试样未知，无 法配制组成与之相匹配的标准样品时，宜采用标准法配制组成与之相匹配的标准样品时，宜采用标准 加入法进行测定。加入法进行测定。