仪器分析第七章原子吸收光谱zcq2课件

1、一、流程general process二、光源light sources 三、原子化装置device of atomization四、单色器Monochromators五、检测器 detector第三节 原子吸收光谱仪器atomic absorption spectrometer 2022/8/21原子吸收光谱仪（1）2022/8/21原子吸收光谱仪（2）2022/8/21原子吸收光谱仪（3）2022/8/21原子吸收光谱仪（4）2022/8/21原子吸收光谱仪2022/8/21一、流程1. 特点(1)采用锐线光源(2)样品(原子化系统)在单色器之前(3)原子化系统2022/8/212.原子吸

2、收中的原子发射现象 在原子化过程中，基态原子对同频率辐射产生吸收,但也有激发态原子发射谱线,对测量将产生一定干扰。消除干扰措施：将发射光调制成一定频率；检测器只接受该频率的光信号；原子化过程发射的非调频光信号不被检测；2022/8/21二、光源 作用： 提供待测元素的特征光谱。获得较高的灵敏度和准确度。 要求：（1）发射待测元素的共振线,且为锐线;（2）辐射光强度大;（3）稳定性好、寿命长。（动画）1. 空心阴极灯结构：2022/8/212.空心阴极灯的原理正离子具有很大的能量,当 动能 晶格能,使阴极表面金属原子溅射出来No，溅射出来的金属原子再与电子、惰性气体原子及离子发生撞碰而被激发 N

3、j ； 施加适当电压时，阴极放出电子,电子将从空心阴极内壁流向阳极；电子被两极间所加电压加速,与充入的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电荷，其在电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击；于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱 特征光谱 。2022/8/21缺点： 每测一种元素需更换相应的灯。 一般不做定性分析.影响谱线性质的因素: 谱线波长:取决于 阴极材料，可制成相应空心阴极灯. 谱线宽度:取决于载气压力和灯电流 谱线强度:取决于载气种类、灯电流、供电方式 背景:取决于内充气体和杂质气体 稳定性:预热 1520min 稳定 寿命: 用久之后,灯内气体压强下降,阴极物质溅射减少,共 振线强度

4、下降,灵敏度降低.3.空心阴极灯的光谱特性和影响因素特性: 辐射光强度大，谱线窄，光强稳定，背景小.2022/8/21三、原子化系统1.作用 提供能量,使试液干燥、蒸发、原子化， 将试样中待测组分转变成 N0 。2022/8/212.原子化方法火焰原子化器无火焰原子化器电热高温石墨炉2022/8/213.火焰原子化装置结构： 雾化器、雾化室、燃烧器、火焰 （动画）（1）雾化器作用：引入试液并使之雾化2022/8/21雾化室2022/8/21（2）雾化室作用:使试样进一步细小、均匀 。使燃气、助燃气和细小的雾滴充分均匀气溶胶起“缓和”混合气压的作用，使火焰稳定。要求:雾滴颗粒细小，粒径均匀； 雾

5、化量大，雾化效率高；2022/8/21（3）燃烧器作用：产生火焰并使试样蒸发和原子化的装置。类型：燃烧器由不锈钢材料制成，耐腐蚀、耐高温。 单缝燃烧器应用最广，燃烧器的高度可上下调节，以便选择适宜的火焰原子化区。2022/8/21（4）火焰（a）保证待测元素充分离解为基态原子的前提下，尽量采用 低温火焰；（b）火焰温度越高，产生的 Nj 越多；（c）火焰温度取决于燃气与助燃气类型。 试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，解离等过程产生基态原子 No火焰温度如何选择？2022/8/21 火焰类型：化学计量火焰：（正常焰、中性焰）温度高、干扰少、稳定、背景低；富燃火焰：（还原性火焰）助燃气少、燃气增多，

6、燃烧不完全，适合易形成难熔氧化物的元素Mo、Cr、 稀土等。贫燃火焰（氧化性气氛）助燃气过量、燃烧完全，火焰温度低适用于易解离元素。如：碱金属测定2022/8/21试液经过雾化、干燥、气化、解离，成为基态原子蒸气，即 MX(1) 脱溶 MX(s) 气化 MX(g) 原子化 Mo(g) + Xo (g)Mo (g)可能进一步被激发和电离，即 M (g) Mo (g) M(g)+e在乙炔空气焰燃烧中，存在着OH、C、CO、CH等气态分解产物，某些金属元素的 No 易形成难解离的氧化物(MO)或氢氧化物(MOH)， 使 No 减少，并且这些 MO 和 MOH 分子可能被激发，形成分子光谱干扰，即 M

7、o(g)十O MO(g) MO(g) Mo (g)+OH MOH(g) MOH (g)小结：试液在火焰原子化过程中，往往伴随着一系列反应。 No 被激发、电离或者形成氧化物、氢氧化物等副反应，不仅使 No 减少，方法灵敏度降低，而且会产生各种干扰。火焰原子化过程2022/8/21常用空气乙炔最高温度 2600K 能测35种元素。2022/8/21火焰种类及对光的吸收： 选择火焰时，还应考虑火焰本身对光的吸收。根据待测元素的共振线，选择不同的火焰，可避开干扰： 例：Zn的共振线218.9nm由图可见，采用空气-乙炔火焰时，火焰产生吸收，而选氢-空气火焰则较好；空气-乙炔火焰：最常用；可测定30多

8、种元素；N2O-乙炔火焰：火焰温度高， 可测定的增加到70多种。2022/8/214.石墨炉原子化装置（1）结构: （加热电源、石墨管、炉体） 外气路中Ar气沿石墨管外壁流动，冷却保护石墨管； 内气路中Ar气由管两端流向管中心并流出，用来保护 No 不被氧化，同时排除干燥和灰化过程中产生的蒸汽及残渣。（动画）2022/8/21（2）原子化过程原子化过程干燥、灰化、原子化、除残四个阶段，待测元素在高温下生成 No 。2022/8/211干燥：通小电流升至100，进行干燥,除去溶剂和水分 2灰化: 100800，除去基体和有机物，时间10 20s3原子化:18003000，时间5 10s,试样解离

9、为 No 4除残:25003200， 5 10s，除基体残留物,除记忆效应。优点：原子化程度高，试样用量少（1-100L），可测固体及粘稠试样，灵敏度高，检测限10-12 g/L。 缺点：精密度差，速度慢，装置复杂（动画）2022/8/215.其他原子化方法（1）低温原子化方法 主要是氢化物原子化方法，原子化温度 700900C ；主要应用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素 原理：在酸性介质中，与强还原剂 NaBH4 生成气态氢化物 AsCl3 +4NaBH4 + HCl +8H2O = AsH3 +4NaCl +4HBO2+13H2送入原子化器中检测。 特点：原子化温度

10、低 ； 灵敏度高（对砷、硒可达10-9 g/L ）； 基体干扰和化学干扰小； 2022/8/21（2）冷原子化法主要应用于：各种试样中Hg元素的测量； 原理： 将试样中的汞离子用SnCl2或盐酸羟胺完全还原为金属汞后，用气流将汞蒸气带入具有石英窗的气体测量管中进行吸光度测量。 特点：常温测量； 灵敏度、准确度较高（可达10-8 g/L汞）；2022/8/21四、分光系统（3）光谱通带（W）： 指单色器出射光束波长区间的宽度。当倒色散率（D）一定时，可通过选择狭缝宽度（S）来确定1.作用 将待测元素的共振线与邻近线分开。2.组件 入射狭缝、色散元件（光栅）、凹面镜、出射狭缝（1）倒线色散率（D）：（2）分辨率（R）：仪器分开相邻两条谱线的能力。3.单色器性能参数W = D S2022/8/21五、检测系统主要由检测器、放大器、对数变换器、显示记录装置组成。1.检测器： 将单色器分出的光