原子吸收光谱法测量的不确定度评定-2019年精选文档

1、原子吸收光谱法测量的不确定度评定引言：环境监测结果的质量如何， 测量不确定度是一个重要的衡量 尺度，它弥补了准确度、误差等参数的缺陷。目前，评定不确定 度已成为各实验室在实验室认可和计量认证复查工作中的重点， 它实现了统一地评价测量结果， 在环境监测工作中， 具有十分重 要的意义。一、原子吸收光谱法的原理原子吸收光谱( Atomic Absorption Spectroscopy ， AAS)， 即原子吸收光谱法， 是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和 可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元 素含量为基础的分析方法， 是一种测量特定气态原子对光辐射的 吸收的方法。它是是利用气

2、态原子可以吸收一定波长的光辐射， 使原子中外层的电子从基态跃迁到激发态的现象而建立的。 由于 各种原子中电子的能级不同， 将有选择性地共振吸收一定波长的 辐射光，这个共振吸收波长恰好等于该原子受激发后发射光谱的 波长，由此可作为元素定性的依据， 而吸收辐射的强度可作为定 量的依据。AAS现已成为无机元素定量分析应用最广泛的一种分 析方法。二、原子吸收光谱法的特点1、选择性强这是因为原子吸收带宽很窄的缘故。 因此，测定比较快速简 便，并有条件实现自动化操作。在发射光谱分析中，当共存元素 的辐射线或分子辐射线不能和待测元素的辐射线相分离时， 会引 起表观强度的变化。 而对原子吸收光谱分析来说： 谱

3、线干扰的几 率小，由于谱线仅发生在主线系，而且谱线很窄，线重叠几率较 发射光谱要小得多， 所以光谱干扰较小。 即便是和邻近线分离得 不完全， 由于空心阴极灯不发射那种波长的辐射线， 所以辐射线 干扰少，容易克服。在大多数情况下，共存元素不对原子吸收光 谱分析产生干扰。 在石墨炉原子吸收法中， 有时甚至可以用纯标 准溶液制作的校正曲线来分析不同试样。2、灵敏度高 原子吸收光谱分析法是目前最灵敏的方法之一。 火焰原子吸 收法的灵敏度是ppm到ppb级，石墨炉原子吸收法绝对灵敏度可 达到10-1010-14克。常规分析中大多数元素均能达到ppm数量级。如果采用特殊手段，例如预富集，还可进行 ppb

4、数量级浓 度范围测定。 由于该方法的灵敏度高， 使分析手续简化可直接测 定，缩短分析周期加快测量进程； 由于灵敏度高， 需要进样量少。 无火焰原子吸收分析的试样用量仅需试液5100卩L。固体直接进样石墨炉原子吸收法仅需 0.0530mg这对于试样来源困难 的分析是极为有利的。譬如，测定小儿血清中的铅，取样只需 10卩L即可。3、分析范围广发射光谱分析和元素的激发能有关， 故对发射谱线处在短波 区域的元素难以进行测定。 另外， 火焰发射光度分析仅能对元素 的一部分加以测定。例如，钠只有 1%左右的原子被激发，其余 的原子则以非激发态存在。 在原子吸收光谱分析中， 只要使化合 物离解成原子就行了，

5、不必激发，所以测定的是大部分原子。目 前应用原子吸收光谱法可测定的元素达 73 种。就含量而言，既 可测定低含量和主量元素， 又可测定微量、 痕量甚至超痕量元素； 就元素的性质而言，既可测定金属元素、类金属元素，又可间接 测定某些非金属元素， 也可间接测定有机物； 就样品的状态而言， 既可测定液态样品， 也可测定气态样品， 甚至可以直接测定某些 固态样品，这是其他分析技术所不能及的。4、抗干扰能力强第三组分的存在， 等离子体温度的变动， 对原子发射谱线强 度影响比较严重。 而原子吸收谱线的强度受温度影响相对说来要 小得多。和发射光谱法不同，不是测定相对于背景的信号强度， 所以背景影响小。 在原

6、子吸收光谱分析中， 待测元素只需从它的 化合物中离解出来， 而不必激发， 故化学干扰也比发射光谱法少 得多。5、精密度高 火焰原子吸收法的精密度较好。在日常的一般低含量测定 中，精密度为13%如果仪器性能好，采用高精度测量方法， 精密度为 按各分量的方差或协方差算得标准不确定度， 乘以适当的包含因子后得到扩展不确定度。 四、原子吸收光谱法的实验部分1、原子吸收光谱法工作原理 原子吸收光谱分析是将待测元素的化合物在高温下进行原子化，使其解离为基态原子，在锐线光源发射出的特征辐射线， 穿过一定厚度的原子蒸气时， 光的一部分能与被测原子蒸气中待 测元素的基态原子吸收。 根据朗伯比尔定律， 由吸光度值

7、求得待 测元素的含量。2、原子吸收光谱法实验流程见图 1-1 。图 1-1 原子吸收光谱法实验流程图 五、原子吸收光谱法测定奶粉中铜 1、测定方法称取均匀样品 5 .000 0 0 .001 0 g 置于瓷坩埚中，加入浓硝酸5 mL,放置0 .5 h，小火蒸干，继续加热炭化后，移 入马弗炉中，500 25 C灰化1 h，取出放冷，再加入浓硝酸 1 mL浸湿灰分，小火蒸干，再移入马弗炉中，500 C灰化0 .5 h, 冷却后取出，以硝酸( 1 +4)1 mL 溶解 4 次，移入 50 mL 容量 瓶中，定容。于 324 .8 nm 波长处，以蒸馏水调零，与标准溶 液系列同时用空气 -乙炔火焰测定

8、吸光度，从工作曲线上查出试 样溶液与空白溶液的铜浓度，计算样品中铜的含量。2、数学模型W= (C1-C0) ?V/ms (1)式中，W为样品中铜的含量(卩g ?g-1 ），C0 为工作曲线上查得空白溶液中铜的浓度（ mg? L-1），C1 工作曲线上查得试样溶液中铜的浓度（ mg?L-1 ），V 为被测试样溶液体积（ L），ms 为样品质量（ g）设定 C 为试样溶液中实际铜的浓度，则有 C =C1-C0,式（1）可以简化为： W =C ?V/ms（ 2）3、来源于仪器测量过程的不确定度 ucuc 包括回归曲线产生的不确定度u1;测定用标准物质产生的不确定度u2;重复测量产生的不确定度u3。以

9、下分别 进行分析和计算。（ 1 ）最小二乘法建立回归曲线产生的不确定度u1建立回归曲线式中， m =5 为回归曲线标准点数; n =3 为每个标准溶液平 行测试次数。得回归曲线 Y =0 .197X -0 .037 5 。计算标准偏差：实际测定样品溶液三次，得平均浓度为 C0 =0.22 mg? L-1 ， 则自由度 v =m ?n -2 =13。（2） 标准物质产生的不确定度 u2测量所使用铜标准溶液由国家标准物质中心提供， 其浓度不 确定度为 1 %，按正态分布 k =2自由度v 2 = o（3） 重复测量产生的不确定度 u3重复测量 0 .50 mg ? L-1 铜标准溶液 12 次，计

10、算标准偏 差 Scu自由度V 3 =11。（4）仪器测量过程不确定度合成自由度1 、溶液体积产生的不确定度 uv 样品经消化后，溶液移入经鉴定为 A 级的 50 mL 容量瓶中。国家计量鉴定规程 JJ196 -1990 常用玻璃量器规定，容器允 许差为 0 .05 mL ，按正态分布评定， k = ，则自由度v V = o2、天平称量产生的不确定度 um（ 1 ）天平读数产生的不确定度 um1天平鉴定证书给定允许差为土 0 .1mg,按均匀分布评定，k=,则自由度 V m1 =o（2）天平分辨率产生的不确定度 um2 天平分辨率为 0 .05 mg ，按均匀分布评定， k = ，则（3）天平产生的不确定度合成自由度 V m =o结束语 虽然不确定度概念在测量历史上相对较新，但随着JJF10