原子吸收法課件

原子吸收光譜法

應用

應用廣泛的微量金屬元素的首選測定方法(非金屬元素可采用間接法測量)。

(1)頭發中微量元素的測定—微量元素與健康關系；

(2)水中微量元素的測定—環境中重金屬污染；(3)水果、蔬菜中微量元素的測定；(4)礦物、合金及各種材料中微量元素的測定；(5)各種生物試樣中微量元素的測定。原子吸收法基本原理1.原子吸收光譜分析是基于試樣的原子蒸氣中被測元素的基態原子對由光源發出的該原子的特征譜線產生共振吸收。2.其吸光度在一定范圍內與蒸氣相中被測元素的基態原子濃度成正比，以此測定試樣中該元素含量的一種儀器分析方法。3.原子吸收光譜位于光譜的紫外區和可見區。原子吸收光譜的產生

當適當波長的光通過含有基態原子的蒸氣時，其中某些波長的光可使基態原子激發而本身被吸收，從而產生原子吸收光譜。原子吸收譜線的產生共振線基態

第一激發態,吸收一定頻率的輻射能量。產生共振吸收線吸收光譜激發態

基態,發射出一定頻率的輻射。產生共振發射線發射光譜

E基態第一激發態熱能原子吸收光譜的譜線輪廓

原子吸收光譜線并不是嚴格地幾何意義上的線,而是有一定的寬度。一束不同頻率強度為I0的平行光通過厚度為l的原子蒸氣，一部分光被吸收，透過光的強度Iv服從吸收定律

Iv=I0·exp(-kvl)

（6.1）

式中k

是基態原子對頻率為

的光的吸收系數。

不同元素原子吸收不同頻率的光.譜線輪廓吸收線強度I

大小隨頻率

變化。在中心頻率

0處有最大吸收；

從圖中可知，無論是原子發射線或吸收線，譜線都有一定寬度（以半寬度表示）。這主要是由于原子的性質及其外界因素引起的。譜線寬度受到很多因素的影響

（1）自然寬度

沒有外界影響，譜線仍有一定的寬度稱為自然寬度。它與激發態原子的平均壽命有關，平均壽命愈長，譜線寬度愈窄。不同譜線有不同的自然寬度，在多數情況下約為10-5nm數量級。

（2）Doppler（多普勒）變寬

Doppler寬度是由于原子熱運動引起的，又稱為熱變寬。通常在原子吸收光譜法測定條件下，Doppler變寬是影響原子吸收光譜線寬度的主要因素。從物理學中可知，無規則熱運動的發光的原子運動方向背離檢測器，則檢測器接收到的光的頻率較靜止原子所發的光的頻率低;反之，發光原子向著檢測器運動，檢測器接受光的頻率較靜止原子發的光頻率高，這就是Doppler效應。（3）壓力變寬當原子吸收區氣體壓力變大時，相互碰撞引起的變寬是不可忽略的。原子之間的相互碰撞導致激發態原子平均壽命縮短，引起譜線變寬。根據與其碰撞的原子不同，又可分為Lorentz變寬及Holtsmark變寬兩種。

Lorentz（勞倫茨）變寬:是指被測元素原子和其它種粒子碰撞引起的變寬，它隨原子區內氣體壓力增大和溫度升高而增大。

Holtsmark（赫魯茲馬克）變寬:是指和同種原子碰撞而引起的變寬，也稱為共振變寬。（4）自吸變寬

由自吸現象而引起的譜線變寬稱為自吸變寬。光源空心陰極燈發射的共振線被燈內同種基態原子所吸收產生自吸現象，從而使譜線變寬。燈電流愈大，自吸變寬愈嚴重。

(5)場致變寬

此外，由于外界電場或帶電粒子、離子形成的電場及磁場的作用，使譜線變寬稱為場致變寬。這種變寬影響不大。原子吸收分光光度計

原子吸收分光光度計由光源、原子化器、分光器、檢測系統等幾部分組成。基本構造見圖6.2組成框圖空心陰極燈原子化器單色器檢測器處理與控制數據處理和儀器控制火焰原子化器單色器光電倍增管霧化器和霧化室空心陰極燈

光源光源的功能是發射被測元素的特征共振輻射。光源的基本要求：

1.發射的共振輻射的半寬度要明顯小于吸收線的半寬度；

2.輻射強度大；

3.背景低，低于特征共振輻射強度的1%；

4.穩定性好，30min之內漂移不超過1％。

空心陰極燈放電是一種特殊形式的低壓輝光放電，放電集中于陰極空腔內。正離子從電場獲得動能。如果正離子的動能足以克服金屬陰極表面的晶格能，當其撞擊在陰極表面時，就可以將原子從晶格中濺射出來。除濺射作用之外，陰極受熱也要導致陰極表面元素的熱蒸發。濺射與蒸發出來的原子進入空腔內，再與電子、原子、離子等發生第二類碰撞而受到激發，發射出相應元素的特征共振輻射。空心陰極燈1．構造光源（空心陰極燈）空心陰極:

鎢棒作成圓筒形筒內熔入被測元素陽極:

鎢棒裝有鈦、鋯,鉭金屬作成的陽極管內充氣：氬或氖133.3~266.6Pa工作電壓：150~300伏啟動電壓：300~500伏要求穩流電源供電。2.銳線光產生原理在高壓電場下,陰極電子向陽極高速飛濺放電,并與載氣原子碰撞,使之電離放出二次電子,而使場內正離子和電子增加以維持電流。載氣陽離子在電場中大大加速,轟擊陰極表面時可將被測元素的原子從晶格中轟擊出來,即濺射。濺射出的原子大量聚集在空心陰極內,經與其它粒子碰撞而被激發,發射出相應元素的特征譜線-----共振譜線。即發射線半寬度遠小于吸收線半寬度光源.HollowCathodeLamp--HCL原子化器

原子化器的功能:提供能量，使試樣干燥、蒸發和原子化。在原子吸收光譜分析中，試樣中被測元素的原子化是整個分析過程的關鍵環節。實現原子化的方法，最常用有兩種：一種是火焰原子化法，是原子光譜分析中最早使用的原子化方法，至今仍在廣泛地被應用；另一種是非火焰原子化法，其中應用最廣的是石墨爐電熱原子化法。火焰原子化石墨爐(電熱)原子化ICP原子化氫化物原子化冷原子化原子化器的作用原子化器的類型氣態、基態原子蒸氣越多，測定的靈敏度、準確度越高。下列的副反應越少，測定的靈敏度、準確度越高。（1）火焰原子化器

火焰原子化法中常用的預混合型原子化器，其結構如圖6.3所示。這種原子化器由霧化器、混合室和燃燒器組成。圖6.3預混合型火焰原子化器示意圖火焰燃燒器混合室撞擊球毛細管助燃氣入口燃氣入口排液口火焰原子化器圖霧化器混合室自動進樣器燃燒器A.構造：四部分組成：霧化器，預混合室，燃燒器，火焰。霧化器混合室燃燒器火焰火焰a)中性火焰：這類火焰，溫度高、穩定、干擾小、背景低，適合于許多元素的測定。b)富燃火焰：還原性火焰，燃燒不完全，溫度略低于中性火焰；具有還原性；適合于易形成難解離氧化物的元素測定；干擾較多；背景高。如錫等。c)貧燃火焰：氧化性火焰；它的溫度較低，有較強的氧化性，有利于測定易解離，易電離元素，如堿、堿土金屬。化學火焰的氧化與還原特性按照火焰燃氣與助燃氣的比例不同，火焰可以分為三類。數據處理和儀器控制單色器光電倍增管空心陰極燈石墨爐原子化器（2）非火焰原子化器

非火焰原子化器中，常用的是管式石墨爐原子化器，其結構如下。管式石墨爐原子化器示意圖原子吸收光譜分析的實驗技術

7.4.1測量條件的選擇

（1）分析線

通常選用共振吸收線為分析線，測定高含量元素時，可以選用靈敏度較低的非共振吸收線為分析線。（2）狹縫寬度狹縫寬度影響光譜通帶寬度與檢測器接受的能量。原子吸收光譜分析中，光譜重疊干擾的幾率小，可以允許使用較寬的狹縫。調節不同的狹縫寬度，測定吸光度隨狹縫寬度而變化，當有其他的譜線或非吸收光進入光譜通帶內，吸光度將立即減小。不引起吸光度減小的最大狹縫寬度，即為應選取的合適的狹縫寬度。定量分析方法（1）標準曲線法

配制一組合適的標準溶液，由低濃度到高濃度，依次噴入火焰，分別測定其吸光度A。以測得的吸光度為縱坐標，待測元素的含量或濃度c為橫坐標，繪制A—c標準曲線。在相同的試驗條件下，噴入待測試樣溶液，根據測得的吸光度，由標準曲線求出試樣中待測元素的含量。

在使用本法時要注意以下幾點：所配制的標準溶液的濃度，應在吸光度與濃度呈直線關系的范圍內；

1）標準溶液與試樣溶液都應用相同的試劑處理；

2）應該扣除空白值；

3）在整個分析過程中操作條件應保持不變；

4）由于噴霧效率和火焰狀態經常變動，標準曲線的斜率也隨之變動，因此，每次測定前應用標準溶液對吸光度進行檢查和校正。（2）標準加入法

取相同體積的試樣溶液兩份，分別移入容量瓶A及B中，另取一定量的標準溶液加入B中，然后將兩份溶液稀釋至刻度，測出A