原子吸收光谱分析（光学分析课件）

《光谱分析及操作》原子吸收光谱的原理CONTENT01概述02原子吸收分光光度法基本原理03思考题原子吸收分光光度分析是一种良好的定量分析方法，一般不用于定性。基于从光源辐射出待测元素的特征谱线，通过试样蒸气时被待测元素的基态原子吸收，由特征谱线被减弱的程度来测定试样中待测元素含量的方法。原子吸收光谱分析(AAS)选择性高，干扰少：共存元素对待测元素干扰少，一般不需分离共存元素。灵敏度高：火焰原子化法：10-9g/mL；石墨炉：10-13g/mL测定的范围广：测定70多种元素操作简便、分析速度快准确度高：火焰法误差<1％，石墨炉法3％-5％原子吸收分光光度法特点原子吸收产生：原子外层电子在能级之间的跃迁。1.共振线和吸收线共振线共振发射线和共振吸收线都简称为共振线。共振发射线原子外层电子从第一激发态直接跃迁至基态所辐射的谱线。共振吸收线原子外层电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱线。共振线：特征谱线，元素的灵敏线。2.原子吸收分光光度法的定量基础吸收曲线轮廓吸收系数Kv随频率v的变化曲线。表征参数中心频率v0半宽度∆v谱线变宽原因自然宽度：没有外界影响时，谱线的固有宽度。多普勒变宽(热变宽)：由于原子在空间作无规则运动引起的谱线变宽。压力(碰撞)变宽：辐射原子与其他粒子相互作用而产生的谱线变宽。劳伦兹变宽：被测原子与其他粒子相互碰撞。赫尔兹马克变宽：同种原子之间相互碰撞。谱线变宽原因主要影响因素：多普勒变宽和压力变宽。场致变宽：在外电场或磁场作用下，能引起能级的分裂，从而导致谱线变宽。塞曼变宽：由于磁场的影响使谱线变宽。自吸变宽：由自吸现象（共振线被灯内同种基态原子所吸收）而引起的谱线变宽。2.原子吸收分光光度法的定量基础原子吸收光谱的测量积分吸收在吸收曲线的轮廓内，对吸收系数的积分。峰值吸收吸收线中心频率处的峰值吸收系数。峰值吸收代替积分吸收的必要条件：发射线的中心频率与吸收线的中心频率一致。发射线的半宽度远小于吸收线的半宽度(1/5~1/10)。发射线吸收线A=KN0b吸光度与待测元素吸收辐射的原子总数成正比。原子吸收定量公式:A=

K′c思考题()1.原子吸收光谱分析定量测定的理论基础是朗伯-比耳定律。()2.在原子吸收分光光度法中，可以通过峰值吸收的测量来确定待测原子的浓度。()3.在原子吸收测定中，基态原子数不能代表待测元素的原子数。()4.原子在激发或吸收过程中，由于受外界条件的影响可使原子谱线的宽度变宽。由于温度引起的变宽叫多普勒变宽，由磁场引起的变宽叫塞曼变宽。

×

()5.原子吸收谱线的宽度主要决定于

A.自然变宽B.多普勒变宽和自然变宽

C.多普勒变宽和压力变宽D.场致变宽()6.原子吸收光谱产生的原因是

A.分子中电子能级的跃迁B.转动能级跃迁

C.振动能级跃迁D.原子最外层电子跃迁()7.在原子吸收分光光度法中，原子蒸汽对共振辐射的吸收程度与

A.透射光强度I有线性关系B.基态原子数N0成正比

C.激发态原子数Nj成正比D.被测物质Nj/N0成正比DBC思考题()8.多普勒变宽产生的原因是

A.被测元素的激发态原子与基态原子相互碰撞

B.原子的无规则热运动

C.被测元素的原子与其他粒子的碰撞

D.外部电场的影响()9.当特征辐射通过试样蒸汽时，被下列哪种粒子吸收？

A.激发态原子B.离子C.分子D.基态原子BD思考题()10.原子吸收光谱法对光源发射线半宽度的要求是

A.大于吸收线的半宽度B.等于吸收线的半宽度

C.吸收线的半宽度的1/2D.吸收线的半宽度的1/5()11.影响谱线变宽的主要因素有

A.原子的无规则热运动

B.待测元素的原子受到强磁场或强电场的影响

C.待测元素的激发态原子与基态原子相互碰撞

D.待测元素的原子与其他离子相互碰撞DAD思考题()12.采用峰值吸收代替积分吸收测量，必须满足

A.发射线半宽度小于吸收线半宽度

B.发射线的中心频率与吸收线的中心频率重合

C.发射线半宽度大于吸收线半宽度

D.发射线的中心频率小于吸收线的中心频率()13.吸收线的轮廓，用以下哪些参数来表征？

A.波长B.谱线半宽度C.中心频率D.吸收系数ABBC思考题《光谱分析及操作》原子吸收光谱仪的结构CONTENT01原子吸收分光光度计的类型02光源03原子化系统04分光系统05检测系统06思考题原子吸收光谱仪的结构光源原子化系统分光系统检测系统可以削除光源不稳定产生的测量误差分类单光束分光光度计双光束分光光度计结构简单、价廉；但易受光源强度变化影响，灯预热时间长，分析速度慢。1.单光束原子吸收分光光度计一束光通过火焰，一束光不通过火焰，直接经单色器此类仪器可消除光源强度变化及检测器灵敏度变动影响、某些杂质干扰因素等影响。2.双光束原子分光光度计发射被测元素的特征光谱，是锐线光源。1.作用2.种类蒸气放电灯高频无极放电灯空心阴极灯空心阴极灯阳极：钨或镍棒阴极：待测元素金属内充低压惰性气体结构工作原理辉光放电特点只有一个操作参数(灯电流)灯电流的选择原则在保证放电稳定和有适当光强输出情况下，尽量选用低的工作电流。原子吸收分光光度计中，为了测量的稳定性，空心阴极灯需要预热5～20分钟。作用：将试样转化为气态的基态原子，并吸收光源发出的特征光谱。1.火焰原子化法原子化温度是1800～3000℃。雾化器作用：将试液均匀雾化燃烧器作用：是利用火焰的热能将待测样品汽化。1.火焰原子化法四部分组成：雾化器预混合室燃烧器火焰1.火焰原子化法决定火焰的温度和还原特性的因素是燃气和助燃气的种类与流量。作用使试样蒸发、干燥、解离（还原），产生大量基态原子。原则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。常用种类空气-乙炔火焰，2300K乙炔-氧化亚氮(笑气)火焰，3000K氧屏蔽空气-乙炔火焰2900K1.火焰原子化法根据待测元素性质选择火焰类型。火焰燃气与助燃气比例(空气-乙炔)：贫燃火焰助燃气量大，火焰温度低，氧化性较强，适用于碱金属元素测定。化学计量火焰燃助比与化学计量比(1:4)相近，火焰温度高，干扰少，稳定，常用。富燃火焰燃料气量大，火焰温度稍低，还原性较强，测定较易形成难熔氧化物的元素Mo、Cr、稀土等。2.石墨炉原子化法干燥目的：蒸发除去溶剂温度：稍高于溶剂的沸点灰化目的：除去易挥发的基体和有机物，减少分子吸收温度：在保证被测元素不损失的前提下，尽量选择较高的灰化温度以减少灰化时间2.石墨炉原子化法原子化目的：使待测元素成为基态原子温度：1800~3000℃操作：停止载气，以延长基态原子在石墨管中的停留时间，提高分析的灵敏度净化目的：高温除去管内残渣3.氢化物原子化法应用：测定As、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb、Se、Te等元素。原理：在酸性介质中，与强还原剂NaBH4(KBH4)反应生成易解离的气态氢化物，送入原子化器中检测。AsCl3+4NaBH4+HCl+8H2O=AsH3+4NaCl+4HBO2+13H2特点：原子化温度低、灵敏度高，避免基体干扰。4.原子化法特点火焰原子化法精密度高灵敏度低，原子化效率一般为10%不能直接分析固体试样基体干扰小，化学干扰大重现性好装置简单、快速石墨炉原子化法精密度低灵敏度高，原子化效率可达90%可分析固体试样基体干扰大，化学干扰小重现性差装置复杂、速度慢作用：将待测元素的共振线与邻近线分开。色散元件(光栅)棱镜、光栅(最常用)反光镜狭缝检测器放大器对数变换器读数显示装置检测器的作用是将光栅分出的光信号转成电信号。思考题()1.火焰原子化法的原子化效率只有10%左右。()2.石墨炉原子法中，选择灰化温度的原则是：在保证被测元素不损失的前提下，尽量选择较高的灰化温度以减少灰化时间。()3.在原子化阶段时，常将管内氩气暂停，以提高分析的灵敏度。()4.在原子吸收分析中，测定元素的灵敏度很大程度取决于

A.空心阴极灯B.原子化系统C.分光系统D.检测系统

B()5.AAS选择性好，是因为

A.原子化效率高

B.光源发出的特征辐射只能被特定的基态原子所吸收

C.检测器灵敏度高

D.原子蒸汽中基态原子数不受温度的影响()6.石墨炉原子吸收法与火焰法相比，优点是

A.灵敏度高B.重现性好C.分析速度快D.背景吸收小AB思考题()7.火焰原子吸收法与无火焰原子吸收法相比，优点是

A.干扰较少B.易达到较高的精密度

C.检出限较低D.选择性较强()8.氢化物发生原子化法主要用于测定As、Bi、Ge、Sn、Sb、Se、Te等元素，常用的还原剂是

A.NaBH4B.Na2SO3C.SnCl2D.Zn()9.为了提高石墨炉原子吸收光谱法的灵敏度，原子化阶段测量信号时，保护气体的流度应

A.减小B.增大C.不变D.为零B思考题AD()10.石墨炉原子化过程中，干燥的温度应为

A.50℃B.500℃C.3000℃D.稍高于溶剂的沸点()11.现代原子吸收光谱仪的分光系统的组成主要是

A.棱镜+凹面镜+狭缝B.棱镜+透镜+狭缝

C.光栅+凹面镜+狭缝D.光栅+透镜+狭缝()12.原子吸收分光光度计与紫外-可见分光光度计的主要区别是

A.光源不同B.单色器不同C.检测器不同D.吸收池不同D思考题CAD()13.石墨炉原子化法与火焰原子化法相比，其缺点是

A.重现性差

B.原子化效率低

C.共存物质干扰大

D.某些元素能形成耐高温的稳定化合物()14.下列元素可用氢化物原子化法进行测定的是

A.AlB.AsC.PbD.MgAC思考题BC《光谱分析及操作》原子吸收光谱仪的操作CONTENT01基本操作02注意事项03思考题1.开机依次打开打印机，显示器，计算机电源开关，等计算机完全启动后，打开原子吸收主机电源。2.仪器联机初始化在计算机桌面上双击AAwin图标，出现窗口，选择联机方式，点击确定,出现仪器初始化界面。等待3—5分钟(联机初始化过程)，等初始化各项出现确定后，将弹出选择元素灯和预热灯窗口。依照用户需要选择工作灯和预热灯(双击元素灯位置，可更改所在灯位置上的元素符号)。点击下一步，出现设置元素测量参数窗口。2.仪器联机初始化可以根据需要更改光谱带宽，燃气流量，燃烧器高度等参数，（一般工作灯电流，预热灯电流和负高压以及燃烧器位置不用更改。）设置完成后点击下一步。出现设置波长窗口。不要更改默认的波长值，直接点击寻峰。将弹出寻峰窗口，（根据所选元素灯元素不同，整个过程需要时间不同，一般在1—3分钟）等寻峰过程完成后，点击关闭。点击下一步，点击完成。3.设置样品选择校正方法（一般为标准曲线法），曲线方程（一般为一次方程），和浓度单位，输入样品名称和起始编号，点击下一步。输入标准样品的浓度和个数（可依照提示增加和减少标准样品的数量），点击下一步。点击样品，弹出样品设置向导窗口：3.设置样品可以选择需要或不需要空白校正和灵敏度校正（一般为不要）然后点击下一步。输入待测样品数量，名称，起始编号，以及相应的稀释倍数等信息，点击完成。点击样品，弹出样品设置向导窗口：4.设置参数常规：输入标准样品，空白样品，未知样品等的测量次数（测几次计算出平均值）选择测量方式（手动或自动，一般为自动），输入间隔时间和采样延时（一般均为1秒）石墨炉没有测量方式和间隔时间以及采样延时的设置。显示：设置吸光值最小值和最大值一般为（0—0.7）以及刷新时间（一般300秒）点击样品，弹出样品设置向导窗口：4.设置参数信号处理：设置计算方式（一般火焰吸收为峰面积或峰高，石墨炉多用峰面积），以及积分时间和滤波系数。（火焰积分时间一般为1秒，滤波系数为0.5秒，石墨炉多用3秒和0.1秒）质量控制：（适用于带自动进样的设备）点击确定，退出参数设置窗口点击样品，弹出样品设置向导窗口：火焰吸收测量方法下：点击仪器下的燃烧器参数，弹出燃烧器参数设置窗口，输入燃气流量和高度，点击执行，看燃烧头是否在光路的正下方，如果有偏离，更改位置中相应的数字，点击执行，可以反复调节，直到燃烧头和光路平行并位于光路正下方。（如不平行，可以通过用手调节燃烧头角度来完成）点击确定退出燃烧器参数设置窗口。5.火焰吸收的光路调整6.测量火焰吸收的测量过程1.依次打开空气压缩机的风机开关，工作开关，调节压力调节阀，使得空气压力稳定在0.2—0.25MPa后，打开乙炔钢瓶主阀，调节出口压力在0.05—0.06MPa（点火前后出口压力可能有变化，这里的出口压力在0.05—0.06MPa指点火后的压力）检查水封，点击点火(第一次点火时有点火提示窗口弹出，,点击确定将开始点火)，等火焰稳定后首先吸喷纯净水。以防止燃烧头结盐。6.测量火焰吸收的测量过程2.点击测量下的测量,开始(或？)，吸喷空白溶液校零，依次吸喷标准溶液和未知样品，击开始，进行测量。测量完成后，点击终止，完成测量，退出测量窗口。挡住火焰探头熄火（如果不再需要继续测量其他元素，请关闭乙炔钢瓶主阀，让火焰自动熄灭），点击确定，退出熄火提示窗口，吸喷纯水1分钟，清洗燃烧头，防止燃烧头结盐。6.测量火焰吸收的测量过程3.点击视图下的校正曲线，查看曲线的相关系数，决定测量数据的可靠性，保存或打印处理。7.关机过程依次关闭AAwin软件，原子吸收主机电源，乙炔钢瓶主阀，(石墨炉注意关闭氩气钢瓶主阀，冷却水），空压机工作开关，按放水阀，排空压缩机中的冷凝水，关闭风机开关，退出计算机Window操作程序，关闭打印机，显示器和计算机电源。盖上仪器罩，检查乙炔，氩气，冷却水，是否已经关闭，清理实验室。1.如果开机顺序不对，可能出现COM口被占用，无法联机的现象，这时需要关闭原子吸收主机电源开关，重新启动计算机，等待Windows完全启动后再开启原子吸收主机电源开关，将联机正常。2.开机初始化时，如果在工作灯位置没有元素灯，或原子化器挡光，可能造成初始化过程中的波长电极初始化失败。工作中：如果工作灯位置上元素灯设置的元素和实际元素灯元素不同，或原子化器挡光，将造成寻峰失败，出现灯能量不足，负高压超上限的提示。3.点火前后，乙炔钢瓶压力可能有变化，注意调节出口压力。当燃气流量小于1200时可能点火失败或吸喷溶液后自动熄火，这时需要调高燃气流量到1500，再点火。在使用氘灯扣背景时，有可能出现不点火的现象，这时用东西挡住火焰探头，等喷火后去除挡光物，即可正常工作。点火和石墨炉状态下进样前必须调整光路。否则影响测量结果。点击仪器下的测量方法，可以在火焰吸收，火焰发射，氢化物和石墨炉等测量方法间切换。思考题()1.由于电离干扰的存在，原子吸收法的工作曲线将向横轴弯曲。()2.释放剂能消除化学干扰，是因为它能与干扰元素形成更稳定的化合物。()3.原子吸收法测定血清钙时，加入EDTA作为释放剂。()4.在原子吸收分光光度法中，物理干扰是非选择性的，对试样中各种元素的影响基本相同。

×

思考题()5.化学干扰是非选择性的，对试样中所有元素的影响基本相同。()6.在原子吸收分光光度法中可以用连续光源校正背景吸收，因为被测元素的原子蒸气对连续光源不产生吸收。()7.原子吸收分光光度法测定试样时，采用标准加入法可以有效地消除物理干扰。()8.背景吸收在原子吸收光谱分析中会使吸光度增加，导致结果偏高。××

思考题()9.在使用原子吸收光谱法测定样品时，有时加入镧盐是为了消除化学干扰，加入铯盐是为了消除电离干扰。()10.在原子吸收分光光度法中，可消除物理干扰的定量方法是

A.标准曲线法B.标准加入法C.内标法D.直接比较法()11.在原子吸收分光光度法中，配制与待测试样具有相似组成的标准溶液，可减小

A.光谱干扰B.基体干扰C.背景干扰D.电离干扰

BB思考题()12.用火焰原子吸收法测定食品中钙时，常加入镧盐或锶盐溶液是为了消除下列哪种物质的干扰？

A.PO43-B.F-C.K+D.Al3+()13.用原子吸收分光光度法测定血清钙时，加入EDTA是为了消除

A.物理干扰B.化学干扰C.电离干扰D.背景吸收()14.原子吸收分光光度法测定钙时，PO43-有干扰，消除的方法是加入

A.LaCl3B.NaClC.CH3COCH3D.CHCl3ABA《光谱分析及操作》火焰原子吸收分光光度法测定中锌含量CONTENT01实验目的02实验原理03实验试剂、仪器04实验步骤05注意事项06数据分析锌（Zn），具有重要生理功能，能够促进生长发育、智力发育、免疫功能，维持物质代谢，并与生殖功能、味觉、皮肤和视力等有重要关系。锌的来源广泛，贝壳类海产品、红色肉类、动物内脏、蛋类、豆类、谷类胚芽、燕麦、花生等均富含锌。锌的来源掌握火焰原子吸收分光光度法测定发中锌的基本原理和操作技术。熟悉原子吸收分光光度计的工作原理及火焰原子化法的操作。了解头发样品的预处理方法。1.原子吸收分光光度计单道双光束原子吸收仪示意图2.定量方法——标准曲线法标准曲线法要求标准溶液的基体组成尽可能的与样品溶液接近，因而适用于大批量组成简单和相似样品的测定。1.试剂混合消化液硝酸与高氯酸（4＋1）30％过氧化氢硝酸溶液0.01mol/L锌标准工作液1μg/mL2.