光谱分析技术与相关仪器

第一页，共一百二十页，2022年，8月28日内容提要光谱分析技术基础理论与光谱技术分类

紫外-可见分光光度计

荧光光谱仪

原子光谱分析仪

第二页，共一百二十页，2022年，8月28日光谱分析（SpectralAnalysis）：指所有对物质发射辐射能的能谱分析或对辐射能与物质相互作用引起的能谱改变的分析。光谱分析法：基于物质发射的电磁辐射及电磁辐射与物质的相互作用而建立起来的分析方法。第三页，共一百二十页，2022年，8月28日常用光谱分析仪器紫外-可见分光光度计原子吸收分光光度计红外光谱仪原子发射光谱仪荧光分析仪原子荧光分析仪等第四页，共一百二十页，2022年，8月28日本章目录第一节光谱分析技术基础理论与分类第二节紫外-可见分光光度计第三节荧光光谱仪第四节原子光谱分析仪第五页，共一百二十页，2022年，8月28日第一节光谱分析技术基础理论与分类吸收光谱（absorptionspectrum）即物质对不同波长光的吸收程度不同而产生的光谱。发射光谱是由物质分子或原子吸收了外来的能量后发生分子或原子间的能级跃迁而产生的光谱。第六页，共一百二十页，2022年，8月28日一、光谱分析技术的基础理论光的波粒二象性：微粒性波动性

E为光子的能量；ν为光波的频率（Hz）；h为普朗克常数（6.626）；c为光速（2.9977×108m／s）；λ为光波的波长

第七页，共一百二十页，2022年，8月28日S2S1S0S3E2E0E1E3h一、光谱分析技术的基础理论物质的吸收光谱:在连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱被称作吸收光谱,包括分子吸收光谱和原子吸收光谱。吸收光谱取决于物质的结构。第八页，共一百二十页，2022年，8月28日一、光谱分析技术的基础理论朗伯-比尔定律：

I0：入射光强度C:溶液浓度

b:液层厚度I:透射光强度

T:透光度A:吸光度

k:吸光系数bI0I第九页，共一百二十页，2022年，8月28日一、光谱分析技术的基础理论朗伯-比尔定律的适用条件：

1.入射光为单色光。波长范围越大，单色光纯度越低，偏离越大；

2.溶液中邻近分子的存在并不改变每一给定分子的特性，即分子间互不干扰。

3.适用于分子吸收和原子吸收。第十页，共一百二十页，2022年，8月28日一、光谱分析技术的基础理论发射光谱:物质所发射的光被光谱仪器分解而成的光谱。发射光谱分析方法就是根据每种元素特有的线光谱来识别或检查各种元素。

发射光谱线状光谱由原子或离子被激发而发射带状光谱由分子被激发而发射连续光谱由炙热的固体或液体所发射第十一页，共一百二十页，2022年，8月28日二、光谱分析技术的分类

分子吸收法:可见与紫外分光光度法、红外光谱法分子光谱

分子发射法:分子荧光光度法光谱技术原子吸收法：原子吸收法原子光谱原子发射法：发射光谱分析法、原子荧光法等

第十二页，共一百二十页，2022年，8月28日第二节紫外-可见分光光度计

分光光度计:能从含有各种波长的混合光中将每一单色光分离出来并测量其强度的仪器。分析精密度高测量范围广分析速度快样品用量少第十三页，共一百二十页，2022年，8月28日射线x射线紫外光红外光微波无线电波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可见光

第二节

紫外-可见分光光度计根据使用的波长范围不同分为紫外光区、可见光区、红外光区以及万用（全波段）分光光度计等。第十四页，共一百二十页，2022年，8月28日第二节

紫外-可见分光光度计紫外-可见分光光度计：工作波段在200nm～800nm的分光光度计。其中：200nm～400nm为紫外光区。400nm～800nm为可见光区。属于分子吸收光谱仪。第十五页，共一百二十页，2022年，8月28日721可见分光光度计

第二节

紫外-可见分光光度计第十六页，共一百二十页，2022年，8月28日722系列可见分光光度计

第二节

紫外-可见分光光度计第十七页，共一百二十页，2022年，8月28日SP-756P紫外可见分光光度计第二节

紫外-可见分光光度计第十八页，共一百二十页，2022年，8月28日TENSOR系列红外光谱仪

第二节

紫外-可见分光光度计第十九页，共一百二十页，2022年，8月28日0.208光源单色器吸收池检测器显示系统一、紫外-可见分光光度计的基本结构和工作原理紫外-可见分光光度计的基本结构示意图

第二十页，共一百二十页，2022年，8月28日光源（lightsource）：提供入射光的装置。要求:1.能在所需波长范围的光谱区域内发射连续光谱；

2.有足够的辐射强度并能长时间稳定。常用的光源有热辐射灯（钨灯、卤钨灯等），气体放电灯（氢灯、氘灯及氙灯等），金属弧灯（各种汞灯）等。一、紫外-可见分光光度计的基本结构和工作原理第二十一页，共一百二十页，2022年，8月28日几种常见光源比较光源波长范围(nm)

特点钨灯320~2500钨丝易蒸发，寿命短。用于可见光区卤钨灯320~2500加入卤素使用寿命延长，稳定性好氢灯185~375用于紫外区氘灯185~375发光强度比氢灯高3～5倍汞灯254~734用于紫外或荧光分析仪一、紫外-可见分光光度计的基本结构和工作原理第二十二页，共一百二十页，2022年，8月28日单色器（Monochromator）：是将来自光源的复合光分解为单色光并分离出所需波段光束的装置。入射狭缝：限制杂散光进入；色散元件：将复合光分解为单色光，有棱镜和光栅两种；准直镜：将来自色散元件的平行光束聚集在出射狭缝上；出射狭缝：将固定波长范围的光射出单色器，可以限制通带宽度。一、紫外-可见分光光度计的基本结构和工作原理第二十三页，共一百二十页，2022年，8月28日吸收池（absorptioncell）：是用来盛放被测溶液的器件。在可见光区常用无色光学玻璃或塑料制作；在紫外区需用能透紫外线的石英或熔凝石英制作。同一套吸收池的厚度、透光面的透射、反射、折射应严格保持一致。指纹、油污及池壁上的沉淀物都会影响吸收池的透光性能。一、紫外-可见分光光度计的基本结构和工作原理第二十四页，共一百二十页，2022年，8月28日通过改进吸收池的几何形状，可提高“光程/体积比”，即尽可能延长单位体积的光程。常用的有：

微型吸收池（Microdrillabsorptioncell）：“光程/体积比”提高了近10倍。

多光路吸收池（Multipie-pathabsorptioncell）：在吸收池壁上装有反射镜，使光线在溶液中经多次反射后才离开吸收池，大大增加了有效光程，提高了测定的灵敏度。一、紫外-可见分光光度计的基本结构和工作原理第二十五页，共一百二十页，2022年，8月28日检测器：把光信号转换为电信号的装置。对检测器的要求：

1.产生的电信号与照射到它上面的光强有恒定的函数关系；

2.波长响应范围大；

3.灵敏度高；

4.响应速度快，一般要求小于10-8s；

5.产生的电信号易于检测、放大，噪声低。一、紫外-可见分光光度计的基本结构和工作原理第二十六页，共一百二十页，2022年，8月28日检测器工作原理

光照射在某些金属表面，会有光电子从金属表面逸出，这种光电效应称为外光电效应。利用外光电效应可以制成光电管和光电倍增管。光深入到物体内部，将物体内部原子中的一部分束缚电子激发成自由电子，但这些电子并不逸出物体，而是留在物体内部从而使物体导电性增强，称为内光电效应。利用内光电效应可制成光敏电阻、光敏二极管以及光电池。一、紫外-可见分光光度计的基本结构和工作原理第二十七页，共一百二十页，2022年，8月28日几种常用检测器比较检测器

工作原理

特点光电管外光电效应简单,灵敏度低光电倍增管外光电效应与多级二次发射体相结合灵敏度比光电管高200多倍光电二极管阵列外光电效应，由一行光敏区和二行读出寄存器构成可同时检测多个波长的光强度。寿命长、光谱响应范围宽、可靠性高、读出速度快光电池内光电效应结实、便宜、使用方便。但产生的电流大小不稳定电荷耦合器件模拟集成电路芯片能同时多谱线检测，极大地提高分析速度一、紫外-可见分光光度计的基本结构和工作原理第二十八页，共一百二十页，2022年，8月28日信号显示系统:

是把放大的信号以适当的方式显示或记录下来的装置。一、紫外-可见分光光度计的基本结构和工作原理信号显示装置直读检流计电位调节指零装置自动记录和数字显示装置第二十九页，共一百二十页，2022年，8月28日二、影响分光光度法准确性的因素

单色性不纯的影响杂散光的影响吸收池的影响电压、检测器负高压波动的影响其它因素的影响第三十页，共一百二十页，2022年，8月28日（一）单色性不纯的影响光的吸收定律只是在入射光为单色光的条件下成立，而通常所指的单色光是指有一定谱带宽度的光谱。由于单色器的类型和质量不同，得到的单色光纯度不同，加上使用中狭缝宽度调节不当，都可造成入射光的单色性不纯。从而使仪器读数不准，造成测量误差。二、影响分光光度法准确性的因素第三十一页，共一百二十页，2022年，8月28日（二）杂散光的影响：有两种两种原因引起的杂散光：

1.仪器中光学、机械零件的反射和散射等原因使所采用的测定波长的光偏离正常光路，在不通过样品的情况下直接照射到单色器。这种杂散光波长与测定波长相同；

2.由仪器的光学系统设计制作缺陷引起。如不必要的反射面、光束孔径不匹配、光学元件表面的擦痕、光学系统的像差、不均匀色散以及由于机械零部件加工不良、位置错移、仪器内壁防眩黑漆脱落等。二、影响分光光度法准确性的因素第三十二页，共一百二十页，2022年，8月28日（三）吸收池的影响由于吸收池的质量不好或使用保管不善，吸收池不配套，透光面被污染上油污、指纹、沉淀，吸收池与光路不垂直等原因都可影响捡测结果的准确性。二、影响分光光度法准确性的因素第三十三页，共一百二十页，2022年，8月28日（四）电压、检测器负高压波动的影响如果仪器电源电压波动过大，超过了仪器的稳压范围或稳压器质量不好，都可引起光源电压、检测器负高压波动，造成光源光强波动和检测器噪声增大，使捡测结果准确度降低。二、影响分光光度法准确性的因素第三十四页，共一百二十页，2022年，8月28日（五）其它因素的影响吸光度读数刻度误差、仪器安装环境（如振动、温度变化）、化学因素（如荧光、溶剂效应等）等也可影响捡测结果的准确度。二、影响分光光度法准确性的因素第三十五页，共一百二十页，2022年，8月28日三、紫外-可见分光光度计的类型按其光学系统分可分为单波长分光光度计

单光束单波长分光光度计双光束单波长分光光度计双波长分光光度计第三十六页，共一百二十页，2022年，8月28日单波长单光束分光光度计特点①单光束光路，从光源到试样至接收器只有一个光通道；②仪器只有一个色散元件，工作波长范围较窄；③通常采用直接接收放大显示的简单电子系统，用电表或数字显示；④结构简单、附件少、功能范围小，不能做特殊试样如浑浊样品、不透明样品等的测定。

检测准确性不够稳定，不能用于精密分析。三、紫外-可见分光光度计的类型第三十七页，共一百二十页，2022年，8月28日单波长单光束分光光度计0.208光源单色器吸收池检测器显示系统三、紫外-可见分光光度计的类型第三十八页，共一百二十页，2022年，8月28日721型分光光度计光路图三、紫外-可见分光光度计的类型第三十九页，共一百二十页，2022年，8月28日751型分光光度计光路图三、紫外-可见分光光度计的类型第四十页，共一百二十页，2022年，8月28日单波长双光束分光光度计在出射狭缝和样品吸收池之间增加了一个光束分裂器或斩波器，用一定的频率将一个光束交替分成两路，使一路经过参比溶液，另一路经过样品溶液，然后由一个检测器交替接收或由两个匹配器分别接收两路信号。

三、紫外-可见分光光度计的类型第四十一页，共一百二十页，2022年，8月28日单波长双光束分光光度计特点1.从光源到检测器有试样光路和参考光路两条通路；2.采用两个光栅或棱镜加光栅的双单色器，能有效地提高分辨率和降低杂散光；3.可以自动进行波长扫描、自动记录光谱曲线，也可以外接计算机，实现自动化运行；4.可装备各种附件，功能范围宽。三、紫外-可见分光光度计的类型第四十二页，共一百二十页，2022年，8月28日比值光源单色器吸收池检测器显示系统光束分裂器单波长双光束分光光度计三、紫外-可见分光光度计的类型第四十三页，共一百二十页，2022年，8月28日双波长分光光度计工作原理将从同一光源发出的光分为两束，分别经两个单色器分光后得到两束不同波长（λ1，λ2）的单色光，经斩光器使两束光以一定频率交替照射同一样品，测定两个波长下的吸光度差值（ΔA=Aλ1-Aλ2），将ΔA用于计算结果。三、紫外-可见分光光度计的类型第四十四页，共一百二十页，2022年，8月28日双波长分光光度计波长选择原则1.被测物在一个波长上有最大吸收峰，在另一个波长上没有吸收或很少吸收；2.非被测物在两个波长上的吸收相同。三、紫外-可见分光光度计的类型第四十五页，共一百二十页，2022年，8月28日双波长分光光度计优点只要λ1、λ2选择适当，ΔA就是消除了非特征性吸收干扰的吸光度值。将ΔA用于计算结果能较好的解决由于非特征吸收信号（如试样的浑浊、吸收池与空气界面以及吸收池与溶液界面的折射差别等）影响而带来的误差，结果更准确。三、紫外-可见分光光度计的类型第四十六页，共一百二十页，2022年，8月28日双波长分光光度计三、紫外-可见分光光度计的类型第四十七页，共一百二十页，2022年，8月28日

四、紫外-可见分光光度计性能评价指标(一)波长准确度和波长重复性

(二)光度准确度

(三)光度线性范围

(四)分辨率

(五)光谱带宽(六)杂散光

(七)基线稳定度(八)基线平直度第四十八页，共一百二十页，2022年，8月28日(一)波长准确度和波长重复性波长准确度是指仪器波长指示器上所示波长值与仪器此时实际输出的波长值之间的符合程度。波长重复性是指在对同一个吸收带或发射线进行多次测量时，峰值波长测量结果的一致程度。波长误差来源于色散元件传动机构的运动误差、波长度盘的刻划误差、狭缝中心位置偏移和装校误差等。而波长重复性则取决于上述各种机构中间隙的稳定性。

四、紫外-可见分光光度计性能评价指标第四十九页，共一百二十页，2022年，8月28日(二)光度准确度光度准确度是指仪器在吸收峰上读出的透射率或吸光度与已知真实透射率或吸光度之间的偏差。该偏差越小，光度准确度越高。光度准确度测试方法主要有标准溶液法和滤光片法。标准溶液多采用酸性重铬酸钾溶液。四、紫外-可见分光光度计性能评价指标第五十页，共一百二十页，2022年，8月28日(三)光度线性范围指仪器光度测量系统对于照射到接收器上的辐射功率与系统的测定值之间符合线性关系的功率范围，即仪器的最佳工作范围。检测方法——溶液稀释法：配制适当浓度的溶液，按照一定的倍数逐步稀释，分别测定其吸光度，根据测得的吸光度计算吸光系数，以吸光度为横坐标，相应的吸光系数为纵坐标，绘制吸光系数-吸光度曲线，曲线的平坦区域即为仪器的线性范围。四、紫外-可见分光光度计性能评价指标第五十一页，共一百二十页，2022年，8月28日(四)分辨率指仪器对于紧密相邻的峰可分辨的最小波长间隔，此间隔越小分辨率越高。它是分光光度计质量的综合反映。单色器输出的单色光的光谱纯度、强度以及检测器的光谱灵敏度等是影响仪器分辨率的主要因素。四、紫外-可见分光光度计性能评价指标第五十二页，共一百二十页，2022年，8月28日(五)光谱带宽光谱带宽（Spectralbandwidth）是指从单色器射出的单色光最大强度的1/2处的谱带宽度。它与狭缝宽度、分光元件、准直镜的焦距有关，可以认为是单色器的线色散率的倒数与狭缝宽度的乘积。测量方法：测量钠双线（589.0nm、589.6nm）的宽度。由于元素灯谱线本身的宽度大大小于单色器的宽度，故测得的光谱带宽可以认为就是单色器的光谱带宽。四、紫外-可见分光光度计性能评价指标第五十三页，共一百二十页，2022年，8月28日(六)杂散光除所需波长单色光以外其余所有的光都是杂散光，是测量过程中的主要误差来源，会严重影响检测准确度。可用截止滤光器测定杂散光：截止滤光器对边缘波长或某一波长的光可全部吸收，而对其它波长的光却有很高的透光率，因此测定某种截止滤光器在边缘波长或某一波长的透光率，即表示杂散光的强度。四、紫外-可见分光光度计性能评价指标第五十四页，共一百二十页，2022年，8月28日(七)基线稳定度是指在不放置样品的情况下，扫描100%T或0%T时读数偏离的程度，是仪器噪声水平的综合反映。一般取最大的峰缝之间的值作为绝对噪声水平。如果基线稳定度差，光度准确度就低。四、紫外-可见分光光度计性能评价指标第五十五页，共一百二十页，2022年，8月28日(八)基线平直度是指在不放置样品的情况下，扫描100%T或0%T时基线倾斜或弯曲的程度。在高吸收时，0%线的平直度对读数的影响大；在低吸收时，100%线的平直度对读数的影响大。基线平直度不好，可使样品吸收光谱中各吸收峰间的比值发生变化，给定性分析造成困难。四、紫外-可见分光光度计性能评价指标第五十六页，共一百二十页，2022年，8月28日五、紫外-可见分光光度计常见故障及排除方法

分光光度计常见故障包括光路、电路故障。根据故障不同应采取不同的排除措施。接通电源后，指示灯不亮，仪器不工作，可能是电路故障；读数表不能调零（即0％T）和不能置100％T则可能是光路故障或微电流放大器损坏。需根据具体情况采取不同的处理方法。第五十七页，共一百二十页，2022年，8月28日第三节荧光光谱仪某些物质吸收光能量后，可发射波长与激发光波长相同或不同的光，当激发光源停止照射试样，再发射过程立即停止，这种再发射的光称为荧光（fluorescence）。包括分子荧光和原子荧光。荧光分析法：通过测定物质分子产生的荧光强度进行物质的定性与定量分析的方法。荧光光谱仪：采用荧光分析法来测量的仪器。第五十八页，共一百二十页，2022年，8月28日荧光产生机制物质的分子吸收了照射光的能量后，处于基态最低能级的分子被激发到第一电子激发态和其它电子激发态的各个振动能级。到达激发态的各个振动能级的分子，和周围的分子（如溶剂分子）碰撞，并把部分能量以热能的形式传给周围的分子，自己降落到单线第二电子激发态的最低振动能级。然后，由此最低振动能级向基态的各个振动能级跃迁，同时以发光的形式释放出其能量。这种光即为荧光。第三节荧光光谱仪第五十九页，共一百二十页，2022年，8月28日荧光分析的特点优点：灵敏度高（可达10-12g数量级）；选择性强，有利于分析复杂的多组分混合物；用样量少、特异性好、操作简便。缺点：对温度、pH值等因素变化比较敏感；应用范围较窄，只能用来测量发荧光的物质，或与某些试剂作用后发荧光的物质。第三节荧光光谱仪第六十页，共一百二十页，2022年，8月28日（一）激发光谱和荧光光谱任何发射荧光的物质都具有两个特征光谱，即激发光谱（excitationspectrum）和荧光光谱(fluorescencespectrum)。它们是荧光分析中定性和定量的基础。一、荧光分析的基本原理

第六十一页，共一百二十页，2022年，8月28日激发光谱：将激发光的光源用单色器分光，连续改变激发光波长，固定荧光发射波长，测定不同波长的激发光照射下，物质溶液发射的荧光强度的变化。以激发光波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作图，即可得到荧光物质的激发光谱。从激发光谱图上可找到发生荧光强度最强的激发波长λex。一、荧光分析的基本原理第六十二页，共一百二十页，2022年，8月28日荧光光谱：用λex作激发光源，并固定强度，让物质发射的荧光通过单色器分光，测定不同波长的荧光强度。以荧光波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作图，便得荧光光谱。荧光光谱中荧光强度最强的波长为λem。荧光物质的λex和λem

是鉴定物质的根据，也是定量测定中所选用的最灵敏的波长。一、荧光分析的基本原理第六十三页，共一百二十页，2022年，8月28日（二）物质的分子结构和荧光的关系强荧光物质在分子结构上具有如下特征：①具有大的共轭π-π双键结构，共轭体系越大，越容易产生荧光。②具有刚性平面结构。荧光量子产率高的荧光物质，其分子多为平面构型，并具有一定的刚性。③具有最低的单线电子激发态S1为π-π型。④若取代基团为给电子取代基，荧光强度增加。一、荧光分析的基本原理第六十四页，共一百二十页，2022年，8月28日二、荧光光谱仪

荧光光谱仪的工作原理荧光物质所发出的荧光强度在激发光的频率、强度以及液层厚度不变时与溶液的浓度成正比。由此可以通过测定荧光强度来求出该物质的含量。荧光分析法所测量的是待测物质所发射的荧光强弱，而不是物质对光谱的吸收强弱，属于发射光谱分析，荧光光度计和荧光分光光度计属于发射光谱仪器。第六十五页，共一百二十页，2022年，8月28日荧光光谱仪分类荧光光度计（fluorophotometer）荧光分光光度计（fluorospectrophotometer）

二者的区别在于荧光光度计采用滤光片做单色器，结构较简单，功能也较差，而荧光分光光度计采用棱镜或光栅为色散元件，结构较复杂，功能较强，但价格远远高于荧光光度计。二、荧光光谱仪第六十六页，共一百二十页，2022年，8月28日Fluoscence荧光分光光度计二、荧光光谱仪第六十七页，共一百二十页，2022年，8月28日FP-6500荧光分光光度计二、荧光光谱仪第六十八页，共一百二十页，2022年，8月28日Jasco荧光光谱仪二、荧光光谱仪第六十九页，共一百二十页，2022年，8月28日ARL9800系列X射线荧光光谱仪

二、荧光光谱仪第七十页，共一百二十页，2022年，8月28日荧光光谱仪的主要结构激光光源：激发样品中荧光分子产生荧光。常用汞弧灯、氢弧灯及氘灯等。单色器：分离出所需要的单色光。仪器有两个单色器，一是激发单色器，用于选择激发光波长；二是发射单色器，用于选择发射到检测器上的荧光波长。样品池：放置测试样品，用石英做成。检测器：接受光信号并将其转变为电信号。记录显示系统：检测器出来的电信号经过放大器放大后，由记录仪记录下来，并可数字显示和打印。

二、荧光光谱仪第七十一页，共一百二十页，2022年，8月28日0.208光源激发单色器吸收池检测放大系统荧光光度计结构示意图发射单色器二、荧光光谱仪第七十二页，共一百二十页，2022年，8月28日二、荧光光谱仪第七十三页，共一百二十页，2022年，8月28日荧光分光光度计光路图二、荧光光谱仪第七十四页，共一百二十页，2022年，8月28日荧光光谱仪的使用与维护严格按照仪器规定的操作步骤进行操作。一旦仪器出了故障，特别是光学部件的故障，必须请专门人员进行检修。在使用过程中应注意以下问题：

1.电源：电压，电流，电源的稳定须符合仪器的规定。

2.光源：启动后需预热20min，灯及其窗口须保持清洁。

3.单色器：应注意防潮、防尘、防污和防机械损伤。

4.光电倍增管：加高压时切不可受外来光线直接照射。

5.样品池：使用时应同一个方向插放，不能经常磨擦。

6.防止眼睛损伤：操作者不能直视光源，以免紫外线损伤眼睛。二、荧光光谱仪第七十五页，共一百二十页，2022年，8月28日三、荧光光谱仪的应用常规分析（如定性和定量分析、化学表征、色谱流出物的检测等）；获得分子信息（如测量分子内间距、决定键合平衡、研究结构变化等）；医药研究（如研究膜结构和功能、确定抗体的形态、研究生物分子的异质性、评价药物的相互作用、确定酶的活性和反应、荧光免疫分析、监测体内化学过程等）；环境监测（如水和空气中污染物的鉴别和计量等）。第七十六页，共一百二十页，2022年，8月28日第四节原子光谱分析仪

优点:分析速度快、操作简便、选择性好、灵敏度高、测定范围广、试剂用量少等，可同时测定多种元素，不必进行复杂的分离处理。缺点:测定多个不同元素时需更换元素灯，有些元素的测定灵敏度还有待提高。原子光谱分析仪器原子吸收光谱仪原子发射光谱仪原子荧光光谱仪第七十七页，共一百二十页，2022年，8月28日一、原子吸收法和原子吸收光谱仪

原子吸收光谱法(AtomicAbsorptionSpectroscopy，AAS)

基本原理：从空心阴极灯或光源中发射出一束特定波长的入射光，在原子化器中待测元素的基态原子蒸汽对其产生吸收，通过测定吸收特定波长的光量大小，可求出待测元素的含量。第七十八页，共一百二十页，2022年，8月28日原子吸收光谱法优点：灵敏度高、精确高；选择性好、干扰少；速度快，易于实现自动化；可测元素多、范围广；结构简单、成本低。一、原子吸收法和原子吸收光谱仪

第七十九页，共一百二十页，2022年，8月28日原子吸收光谱仪（atomicabsorptionspectrometer）：采用原子吸收光谱法进行测量的仪器，又称原子吸收分光光度仪，是20世纪50年代中期出现并逐渐发展起来的一种新型仪器。结构原理与普通分光光度计相似，只是用锐线光源代替了连续光源，用原子化器代替通常的吸收池。一、原子吸收法和原子吸收光谱仪第八十页，共一百二十页，2022年，8月28日原子吸收光谱仪工作原理光源发生相应待测元素特征波长的射线穿过火焰，把试样的溶液以细粒子流的形式喷射到火焰上，部分射线被吸收。吸收的强度与试样的浓度成正比，通过测量吸收量并将其与标准溶液进行对比，即可确定待测物质浓度。不同元素外层电子结构不同，其原子的吸收光谱也不同，因此测量原子吸收光谱也可以对物质进行定性分析。一、原子吸收法和原子吸收光谱仪第八十一页，共一百二十页，2022年，8月28日原子吸收光谱仪的种类单光束型：仪器结构简单，价格便宜，维护方便，应用比较普遍，但不能克服光源灯不稳定带来的零漂

。双光束型：仪器构造比较复杂，能够克服零漂，而且速度也较快，但价格也较昂贵。一、原子吸收法和原子吸收光谱仪第八十二页，共一百二十页，2022年，8月28日一、原子吸收法和原子吸收光谱仪原子吸收光谱仪主要部件（1）光源系统（2）原子化器（3）分光系统

（4）检测系统第八十三页，共一百二十页，2022年，8月28日（1）光源系统：发射被测元素的特征共振辐射。基本要求：①光谱纯度高，只发射待测元素光谱，不含杂质元素辐射；②发射较窄的谱线。发射的共振线强度高且稳定，背景小；③稳定性好，30分钟内漂移不超过1％；④起辉电压低；⑤结构牢固可靠，使用方便；⑥有较长的寿命，价格便宜。常用类型：空心阴极灯蒸气放电灯无极放电灯一、原子吸收法和原子吸收光谱仪第八十四页，共一百二十页，2022年，8月28日（2）原子化器：提供能量将液态试样中的待测元素干燥蒸发使之转变成原子态的蒸气。常用类型：火焰原子化器无火焰原子化器一、原子吸收法和原子吸收光谱仪第八十五页，共一百二十页，2022年，8月28日火焰原子化器常用的是预混合型原子化器，具有简单、快速、对大多数元素有较高的灵敏度和检测极限的优点，使用最广泛。一、原子吸收法和原子吸收光谱仪

第八十六页，共一百二十页，2022年，8月28日无火焰原子化器常用的是石墨炉原子化器。其电极插入样品时触点时好时坏、重复性差、设备复杂、不易掌握，但与火焰原子化器相比具有较高的原子化效率、灵敏度和检测极限。一、原子吸收法和原子吸收光谱仪

第八十七页，共一百二十页，2022年，8月28日（3）分光系统：将所需要的共振吸收线分离出来。组成：入射和出射狭缝、反射镜和色散元件关键部件：色散元件，可以是棱镜或衍射光栅。只要能将共振线与邻近线分开到一定程度即可，不要求过高的线色散率。要保证既要将谱线分开，又要有一定的出射光强度。一、原子吸收法和原子吸收光谱仪第八十八页，共一百二十页，2022年，8月28日（4）检测系统：组成：检测器（光电倍增管）、同步检波放大器、对数变换器、指示仪表等。作用：将接收到的光信号转变成电信号，然后再经同步检波放大器放大，同时把接收到的非被测信号滤掉。放大了的被测信号进入对数变换器进行对数变换，变成线性信号，在指示仪表上显示出来。一、原子吸收法和原子吸收光谱仪光电倍增管第八十九页，共一百二十页，2022年，8月28日AA5800原子吸收分光光度计一、原子吸收法和原子吸收光谱仪

第九十页，共一百二十页，2022年，8月28日ZEEnit650高级石墨炉原子吸收光谱仪

一、原子吸收法和原子吸收光谱仪

第九十一页，共一百二十页，2022年，8月28日一、原子吸收法和原子吸收光谱仪原子吸收分光光度计结构示意图第九十二页，共一百二十页，2022年，8月28日原子吸收光谱仪分光系统示意图一、原子吸收法和原子吸收光谱仪第九十三页，共一百二十页，2022年，8月28日原子吸收光谱仪的性能评价指标特征浓度：指产生1％吸收或0.0044吸光度时所对应的被测元素的浓度或质量。特征浓度S值越小，表示原子吸收光谱仪对某个元素在一定条件下的分析灵敏度越高。特征浓度不能用来表征某仪器对某元素能被检出所需要的最小浓度，但可以用于估算较适宜的浓度测量范围及取样量。一、原子吸收法和原子吸收光谱仪第九十四页，共一百二十页，2022年，8月28日检出限：表示在选定的实验条件下，被测元素溶液能给出的测量信号3倍于标准偏差时所对应的浓度（单位：mg/L）。无火焰光谱仪器中常用绝对检出限表示，单位为g。检出限既反映仪器的质量和稳定性，也反映仪器对某元素在一定条件下的检出能力。检出限比特征浓度有更明确的意义。检出限越低，说明仪器性能越好，对元素的检出能力越强。一、原子吸收法和原子吸收光谱仪第九十五页，共一百二十页，2022年，8月28日原子吸收光谱仪常见故障及处理方法原子吸收光谱仪在工作过程中常见的故障有：没有吸收、灵敏度低、重现性差、表头回零差、仪器噪音大、曲线弯曲、分析结果误差大和废液不畅通等，要根据具体情况作出不同处理。一、原子吸收法和原子吸收光谱仪第九十六页，共一百二十页，2022年，8月28日二、原子发射光谱仪

原子发射光谱法：是根据处于激发态的待测元素原子回到基态时发射的特征谱线对待测元素进行分析的方法。由于待测元素原子的能级结构不同，因此发射谱线的特征不同，据此可对样品进行定性分析；根据待测元素原子的浓度不同，因此发射强度不同，可实现元素的定量检测。

第九十七页，共一百二十页，2022年，8月28日原子发射光谱分析特点优点：

①可同时测定一个样品中的多种元素；②分析速度快；③检出限低，可达ng/mL级；④准确度较高，相对误差可达l％以下；⑤试样消耗少；⑥ICP光源校准曲线线性范围宽，可达4～6个数量级。二、原子发射光谱仪第九十八页，共一百二十页，2022年，8月28日缺点：

①高含量分析的准确度较差；②常见的非金属元素如氧、硫、氮、卤素等谱线在远紫外区．一般的光谱仪尚无法检测；③还有些非金属元素，如P、Se、Te等，由于其激发电位高，灵敏度较低。二、原子发射光谱仪第九十九页，共一百二十页，2022年，8月28日常用激发方式：火花式与ICP两种火花式：激发源是高压电火花源，它提供单变或振荡电流脉冲。该方法能进行固体样品的多元素分析；电感耦合等离子体（ICP）式：等离子体是由无线电波或在微波范围内的电磁波在惰性气体（氩气）中进行无极或单极感应放电所产生。该方法可进行溶液元素分析。二、原子发射光谱仪第一百页，共一百二十页，2022年，8月28日原子发射光谱仪：利用试样中原子或离子所发射的特征谱线的波长或强度来检测元素的存在和含量的仪器。常用类型：

1.火焰光度计和火焰分光光度计

2.摄谱仪和光电直读光谱仪

3.激光显微发射光谱仪

二、原子发射光谱仪第一百零一页，共一百二十页，2022年，8月28日6400A火焰光度计

二、原子发射光谱仪第一百零二页，共一百二十页，2022年，8月28日摄谱仪：是用光栅或棱镜做色散元件，采用照相方式用感光板记录试样光谱的原子发射光谱仪器。可以把试样的谱线拍摄长期保存备查。摄谱仪聚光性强，有利于提高灵敏度。

类型：棱镜摄谱仪、光栅摄谱仪构成：光源、分光系统、检测系统二、原子发射光谱仪第一百零三页，共一百二十页，2022年，8月28日二、原子发射光谱仪棱镜摄谱仪光栅摄谱仪第一百零四页，共一百二十页，2022年，8月28日摄谱仪的激发光源基本功能：提供使试样中被测元素原子化和原子激发发光所需要的能量。要求：灵敏度高，稳定性好，光谱背景小，结构简单，操作安全。常用激发光源：电弧光源、电火花光源、电感耦合高频等离子体光源（ICP光源）等。二、原子发射光谱仪第一百零五页，共一百二十页，2022年，8月28日光源蒸发温度激发温度（K）放电稳定性应用范围直流电弧高4000～7000稍差定性分析，矿物、纯物质、难挥发元素的定量分析交流电弧中4000～7000较好试样中低含量组分的定量分析电火化低瞬间10000好金属与合金、难激发元素的定量分析ICP很高6000～8000

最好溶液的定量分析几种光源的比较二、原子发射光谱仪第一百零六页，共一百二十页，2022年，8月28日摄谱仪的光学系统作用：把样品被蒸发和激发产生的辐射光进行分光。组成：照明系统、准光系统、色散系统和投影系统。

二、原子发射光谱仪第一百零七页，共一百二十页，2022年，8月28日照明系统：指光源到狭缝之间的部分，由透镜组组成。作用是把光源的光聚焦于狭缝上，使尽可能多的光进入狭缝；让光源