原子吸收光谱仪

原子吸收光谱仪1第1页，课件共41页，创作于2023年2月原子吸收光谱的最初观测•1802年

•Wollaston(沃拉斯顿)•狭缝和棱镜

•太阳光谱中的暗线

•原子吸收光谱的最初观测。2第2页，课件共41页，创作于2023年2月Fraunhofer

谱线*1814年德国夫琅和费光谱装置观察太阳光*明亮彩色背景上576条狭细的暗线*最明显的8条用A到H字母标记3第3页，课件共41页，创作于2023年2月Kirchhoff和Bunsen的实验4第4页，课件共41页，创作于2023年2月克希何夫三大光谱定律（Kirchhoff’sthreelawsofspectroscopy）”：炽热的固体会发出连续光谱热且稀薄的气体会放出特定波长的光(现称放射光谱emissionspectrum)炽热的固体周围若被比固体冷且稀薄的气体包围，会产生几乎连续的光谱，不连续处会出现在特定波长(现称吸收光谱absorptionspectrum)5第5页，课件共41页，创作于2023年2月克希何夫三大光谱定律（Kirchhoff’sthreelawsofspectroscopy）”：6第6页，课件共41页，创作于2023年2月吸收和发射BaNaKFraunhofer吸收线发射线

元素定性分析&发现新元素190nm900nmCu7第7页，课件共41页，创作于2023年2月电子能级跃迁EoE2E3E11234E4568第8页，课件共41页，创作于2023年2月原子吸收过程EoE2E3E1太阳外层大气阳光123412349第9页，课件共41页，创作于2023年2月Pb的能级跃迁图EoE2E3E1202.2E4217.0261.4283.3波长/nm10第10页，课件共41页，创作于2023年2月吸收能量图

(每个元素的吸收线较少)abcdEo

基态激发态激发能量bac}E3E2E1E

离子化11第11页，课件共41页，创作于2023年2月发射能量图

（每个元素有较多的发射线)abcdEo

基态激发态发射能量bac}E3E2E1E

离子化12第12页，课件共41页，创作于2023年2月吸收与浓度的关系13第13页，课件共41页，创作于2023年2月比耳－朗伯定律（Beer-Lambert）吸收计算A=log(

)=KlcIoItAA

=吸光度

K=吸收系数Io=初始光强 l=样品在光路中的强度It=透过光的强度 c=浓度

c1014第14页，课件共41页，创作于2023年2月透光率T(％)与吸光度(ABS)的关系

透光率/T

吸光度/A

100%010%11%20.1%315第15页，课件共41页，创作于2023年2月比耳－朗伯定律实际理论曲线吸收值(ABS)浓度A=Klc

KlcA火焰原子化分析曲线线性可达2个数量级而石墨炉则通常只有一个数量级吸收定律假设:基态原子对光的吸收，无复杂的次级过程；在整个吸收层中吸收系数不变；激发处理关系式进行了近似简化。16第16页，课件共41页，创作于2023年2月校正曲线弯曲的原因光吸收的最简式A=KC，只适用于均匀稀薄的蒸汽原子，随着吸收层中原子浓度的增加则不成立；在高浓度下，分子不成比例地分解；有不被吸收的辐射、杂散光；光源的老化引起的空心灯谱线扩宽；由于单色器狭缝太宽，则传送到检测器去的谱线会超过一条；17第17页，课件共41页，创作于2023年2月原子化原子化即产生自由基态原子以便进行吸收测量的过程。原子吸收分析，必须要产生被分析元素的自由基态原子，并将之置于该元素的特征谱线中。原子吸收用于检测元素的浓度，通常是以液态形式。原子吸收最适合于分析溶解或吸收后呈水溶液状态样品中元素的分析，或者用其它溶剂如有机溶剂稀释处理的样品。自原子吸收建立以来，已有数种原子化器问世。主要有三类：火焰、石墨炉和氢化物发生器。18第18页，课件共41页，创作于2023年2月火焰原子化

最常用的原子化器是化学火焰。其反应机理是其他燃料（如乙炔）和氧化剂（如空气和氧化亚氮）燃烧，样品中的被测物在这种火焰下，分解产生出原子。测定的是平衡时通过光路吸收区平均基态原子数，其特征是原子蒸发特性不世界变化，即是科研连续重复测定结果，是已知简便、快速、稳定的装置，适用与广泛元素的常规分析19第19页，课件共41页，创作于2023年2月第20页，课件共41页，创作于2023年2月通过大量实践经验，我们能够知道哪种元素的分析采用哪种火焰比较合适，因火焰的类型可决定哪些元素能够产生更多的自由基态原子。从该目的出发，我们可将元素按其分解的难易程度分为三大类。通常溶液制备成1％的盐酸溶液，因盐酸盐较易挥发。

21第21页，课件共41页，创作于2023年2月采用空气－乙炔火焰进行分析的元素对那些容易原子化的元素（如铜、铅、钾和钠），空气－乙炔火焰是最为常用的火焰。

对这些元素来说，在空气－乙炔火焰中已有较高比例的成分被转化成原子基态（温度大约在2300摄氏度）。干扰可忽略，火焰中的化学环境（如氧化、燃烧比等）不是主要因素。然而，空气乙炔火焰却不足以将难熔元素分解。22第22页，课件共41页，创作于2023年2月采用乙炔－氧化亚氮火焰进行分析的元素第二类元素是那些用空气－乙炔火焰不能分解，而需要更热的氧化亚氮－乙炔火焰的难熔元素，火焰温度大约在3000摄氏度。如Al、Si、W等。23第23页，课件共41页，创作于2023年2月火焰温度并不是所要考虑的唯一元素，燃烧比也同样重要。‘贫焰’中含乙炔量较少，且均被氧化。这类火焰对那些受氧化作用影响较强的元素来说，将不能产生足够的自由基态原子。但如果火焰中含乙炔量较多，即在‘富焰’中，因其中含较多的炭、氢，因而可打破被分析元素较强的氧化链，形成自由原子。一个较好的例子是铬元素的测量，在空气－乙炔火焰中，贫焰状态下没有吸光度，但富焰状态下确有吸光度。这些元素的测量需综合考虑火焰温度及火焰的化学环境，可通过调节火焰的燃烧比来仔细调整。第24页，课件共41页，创作于2023年2月最后需要考虑的是原子化过程中其它的因素。例如，磷会对数种元素包括钙，产生较大

的负面影响。在此情况下，应在样品中加入‘释放剂’，如镧盐。镧与磷结合从而释放出钙。

第25页，课件共41页，创作于2023年2月可用这两种火焰进行分析的元素有些元素，如As,Ca,Cr,Mg,Mo,Os,Se和Sr既可用空气－乙炔，也可用氧化亚氮－乙炔火焰来进行测量。26第26页，课件共41页，创作于2023年2月火焰原子化的特点优点：便于使用、可靠和受记忆效应的影响小燃烧器系统小巧、耐用、价格低廉可获得足够的信噪比，精密度高，线性范围较石墨炉宽27第27页，课件共41页，创作于2023年2月火焰原子化的特点缺点：样品量需要较多雾化效率低：一般5～10％不能或难以直接分析固体或黏度高的液体样品灵敏度低，因为燃气和助燃气体将样品大量稀释，因而灵敏度受到限制28第28页，课件共41页，创作于2023年2月一定量的样品加入到石墨炉（一般为石墨材质）内，电加热经几个步骤，最后在一个较高的温度下，被迅速地原子化，从而产生与被测元素的含量成正比的原子数量突出的优点：灵敏度高，检出限低进样量少重要的问题：分析速度慢（一般每次分析2～3分钟）精度差（一般1～5％，正常吸光度）原子化机理复杂，导致背景问题石墨炉：29第29页，课件共41页，创作于2023年2月火焰和石墨炉原子吸收AAS标准 火焰

石墨炉元素

67 48灵敏度

ppm-%ppt-ppb精度 好

不错干扰 少

多速度 快

慢操作方便程度 容易

较复杂火焰的毒害性

是 无自动化可行性 是

是(不用人监视）操作费用 低 中等30第30页，课件共41页，创作于2023年2月火焰与石墨炉的灵敏度比较Absorbance100g/LPb@217.0nm0.9360.004火焰吸收的信号石墨炉吸收（10L进样）31第31页，课件共41页，创作于2023年2月火焰与石墨炉吸收的检出限比较元素 火焰(ppb)石墨炉(ppb)*

Ag 3 0.035 As 450 0.25 Bi 50 0.45 Cd 3 0.01 Cr 9 0.075 Pb 15 0.2 Zn 1.5 0.0075*采用20L进样，D2

扣背景，峰高测量.32第32页，课件共41页，创作于2023年2月吸收分光光度计光源单色器信号处理外光路系统原子化系统分光系统光电倍增管显示系统原子吸收光谱仪又称原子吸收分光光度计。33第33页，课件共41页，创作于2023年2月光源:作用是发射被测元素的特征光谱对光源的基本要求是:发射的共振辐射的半宽度要明显小于吸收线的半宽度；辐射的强度大;辐射光源稳定;使用寿命长。空心阴极灯是符合上述要求的理想的锐线光源.34第34页，课件共41页，创作于2023年2月玻璃屏蔽阳极空心阴极Ne或Ar267~1333P＆石英或玻璃窗口空心阴极灯示意图第35页，课件共41页，创作于2023年2月原子化器功能是提供能量,使试液干燥,蒸发和原子化入射光束在这里被基态原子吸收,同此也可把它视为“吸收池”。基本要求是:-必须有足够高的原子化效率;-必须具有良好的稳定性和重现性;-操作简便及低的干扰水平等.常用的原子化器:火焰原子化器和非火焰原子化器.36第36页，课件共41页，创作于2023年2月火焰原子化器结构示意图雾化器毛细管助燃气撞击球火焰燃烧器扰流器雾化室废液试样溶液第37页，课件共41页，创作于2023年2月单色器作用:把待测元素的共振线(实际上是分析线)与其它谱线分离开来,只让待测元素的共振线能通过主要由色散元件(常用的是光栅),入射和出射狭缝,反射镜等组成.38第38页，课件共41页，创作于2023年2月检测系统检测系统主要有检测器,放大器和读数及记录系统所组成.原子吸收光谱法中用光电倍增管作光电转换.其作用是将经过原子蒸气吸收和单色器分光后的微弱光能转换为电信号,并有不同