第2节原子吸收分光光度计

第二节原子吸收光谱仪第四章原子吸收光谱分析法atomicabsorptionspectrometry,AAS原子吸收仪器（1）原子吸收仪器（2）原子吸收仪器（3）原子吸收仪器（4）一、流程AAS：气态的基态原子对其共振线的吸收锐线光源原子化系统单色器检测器1.特点(1)采用锐线光源(2)原子化系统(3)单色器介于原子化系统和检测器之间2.仪器结构光源原子化系统分光系统检测系统二、光源1.作用

提供待测元素的特征光谱。

光源应满足如下要求:（1）能发射待测元素的共振线；（2）能发射锐线；（3）辐射光强度大，稳定性好。2.空心阴极灯：3.空心阴极灯的原理用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯。空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极;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;使阴极表面的金属原子溅射出来，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，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。

HCL操作参数：灯电流。为了获得稳定高强度的窄线光谱，空心阴极灯通常采用脉冲供电方式，灯电流的大小是脉冲信号的平均值。灯电流的设置一般在1～20mA。不同的元素灯根据需要选用合适的灯电流。使用灯电流过小，放电不稳定；灯电流过大，溅射作用增加，原子蒸气密度增大，谱线变宽，甚至引起自吸，导致测定灵敏度降低，灯寿命缩短。灯电流设置空心阴极灯使用前应预热20min～30min以上；灯在点燃后可从灯的阴极辉光的颜色判断灯的工作是否正常；（充氖气，橙红色；充氩气，淡紫色；汞灯是蓝色。灯内有杂质气体时，负辉光颜色变淡，如充氖气的灯颜色可变为粉红，发蓝或发白，此时应对灯进行处理。）元素灯长期不用，应定期（每月或每隔二、三个月）点燃处理，即在工作电流下点燃1h。若灯内有杂质气体，辉光不正常，可进行反接处理。使用元素灯时，应轻拿轻放。低熔点的灯用完后，要等冷却后才能移动。为了使空心阴极灯发射强度稳定，要保持空心阴极灯石英窗口洁净，点亮后要盖好灯室盖。4空心阴极灯使用

5.空心阴极灯的优缺点：辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯容易更换。每测一种元素需更换相应的灯。三、原子化系统

2.原子化方法火焰法无火焰法—电热高温石墨管，激光1.作用

将试样中离子转变成原子蒸气。3.火焰原子化（1）火焰原子化装置

——雾化器、雾化室和燃烧器。重点雾化器：使试样变成细雾雾化室：除去大液滴，并使燃气和助燃气充分混合，以便燃烧时得到稳定的火焰。燃烧器：全消耗型和预混合型，产生大量的基态原子及少量的激发态原子、离子和分子。

雾化器结构（2）火焰的类型与特性试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，离解（还原）等过程产生大量基态原子。①火焰温度的选择：

（a）火焰温度越高，产生的热激发态原子越多；（b）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；（c）火焰温度取决于燃气与助燃气类型，常用空气—乙炔最高温度2600K能测35种元素。空气-乙炔火焰：最常用；可测定30多种元素；N2O-乙炔火焰：火焰温度高，

可测定的增加到70多种。②火焰的氧化还原特性：化学计量火焰：燃气与助燃气的比例与化学计量关系相近。温度高，干扰少，稳定，背景低，常用。富燃火焰：燃气与助燃气的比例大于化学计量。

还原性火焰，燃烧不完全，测定较易形成难熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等。

贫燃火焰：燃气与助燃气的比例小于化学计量。

火焰温度低，氧化性气氛，适用于易解离易电离元素如碱金属测定。2H2+O2==2H2O③火焰的透射比

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：As的共振线193.7nm由图可见，采用空气-乙烷、空气－丙烷火焰时，火焰产生吸收，而选氢-空气火焰则较好；氢-空气火焰在近紫外端透明度比较高④火焰安全性的选择：N2O-乙炔火焰：发射强紫外线，易在燃烧器缝口积碳，存在爆炸危险。大量的Ag，Au和Cu等元素存在，使空气-乙炔火焰不稳定，存在爆炸与回火危险。大量的有机溶剂在火焰原子化过程中具有潜在危险。（3）火焰原子化器的特点火焰稳定性好，精密度高干扰小灵敏度低,在ppm级（主要缺点：雾化效率低。）只能分析液体试样4.电热原子化（石墨炉原子化装置）（1）结构如图所示：外气路中Ar气体沿石墨管外壁流动，冷却保护石墨管；内气路中Ar气体由管两端流向管中心，从中心孔流出，用来保护原子不被氧化，同时排除干燥和灰化过程中产生的蒸汽。（2）原子化过程原子化过程分为干燥、灰化（去除基体）、原子化、净化（去除残渣）四个阶段，待测元素在高温下生成基态原子。干燥阶段：除去试样中水分等溶剂，以免因溶剂的存在引起灰化和原子化过程飞溅。原子化阶段：使待测元素气化，再解离为基态原子。灰化阶段：尽可能除去试样中挥发的基体和有机物或其他干扰元素。净化阶段：除去残留物质，消除记忆效应。（3）石墨炉基体改进技术①基体改进技术，就是往石墨炉中或试液中加入一种化学物质。使基体形成易挥发化合物在原子化前驱除，从而避免待测元素的损失；或降低待测元素的挥发性以防止灰化过程中的损失。②基体改进剂已广泛应用于石墨炉原子吸收测定生物和环境样品的痕量金属元素及其化学形态，目前约有无机试剂、有机试剂和活性气体三大种类50余种。

（4）优缺点

优点：原子化程度高，试样用量少（1-100μL），可测固体及粘稠试样，灵敏度高，检测极限10-12g/L。

缺点：精密度差，测定速度慢，操作不够简便，装置复杂。5.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700~900゜C

；

主要应用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素原理：在酸性介质中，与强还原剂硼氢化钠反应生成气态氢化物。例

AsCl3+4NaBH4+HCl+8H2O=AsH3+4NaCl+4HBO2+13H2

将待测试样在专门的氢化物生成器中产生氢化物，送入原子化器中检测。特点：原子化温度低；灵敏度高（对砷、硒可达10-9g）；

基体干扰和化学干扰小；（2）冷蒸气原子化法低温原子化方法

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10-8g汞）；

四、原子吸收分光光度计单光束型：仪器结构简单，灵敏度较高，能满足一般的分析要求，光源和检测器的不稳定性会引起吸光度读数的零点漂移双光束型：同一光源发出，同一检测器，因此可以消除光源和检测器的不稳定性的影响。但是同样不能消除火焰的不稳定影响。干燥温度和时间选择干燥温度应根据溶剂沸点和含水情况来决定，一般干燥温度稍高于溶剂的沸点，如水溶液选择在100-125℃，干燥温度的选择要避免样液的暴沸与飞溅。干燥时间按样品体积而定，一般是样品微升数乘1.5～2s。干燥时间与石墨炉结构有关，不能—概而论。灰化温度与时间的选择应考虑两个方面一方面使用足够高的灰化温度和足够长的时间以有利于灰化完全和降低背景吸收；另一方面使用尽可能低的灰化