原子光谱(原子吸收光谱).ppt

第三章 原子吸收光谱法 Atomic Absorption Spectrometry，AAS 一、原子吸收光谱概述 原子吸收光谱的发展 原子吸收光谱的特点 原子吸收光谱在环境科学中的应用 原子吸收光谱的发展 1815年 Fraunhofer发现太阳光谱明亮的背 景上分布了700多条暗线 1955年 瓦尔西《原子吸收光谱在分析化学 中的应用》奠定了原子吸收光谱的理论基础 1965年 出现火焰原子吸收光谱 近年 发展背景扣除及干扰消除技术 原子吸收光谱的特点 灵敏度高， 10-10～10-14 g 选择性好，一般情况下共存元素不干扰 准确度高， 1%～5% 操作简单，可测定70多个元素（各种样品中） 分析速度快 局限性：难熔元素、非金属元素测定困难、不 能同时测定多元素 原子吸收光谱在环境科学中的应用 二、原子吸收光谱的基本原理 原子吸收光谱的产生 基态原子数与温度的关系 原子吸收谱线的轮廓 原子吸收的测量 1、原子吸收光谱的产生 共振线广义的定义：凡是从基态开始的吸收线或由激发态直接回到基态的发射线。 (主)共振线：具有最低激发电位的谱线，也即电子从基态跃迁到能量最低的激发态（第一激发态）或从第一激发态直接跃迁回基态所产生的谱线 2、基态原子数与温度的关系 波兹曼方程: 一些元素共振线的Nj/N0值 3、原子吸收线的轮廓 谱线的轮廓与谱线变宽 谱线变宽 自然变宽 ??N 10-5~10-6nm 多普勒变宽(热变宽) ? ? D 1×10-3~ 5×10-3nm 碰撞变宽 4、原子吸收的测量 积分吸收法 峰值吸收法 积分吸收法 峰值吸收法 瓦尔西指出：用锐线光源辐射及采用温度不太高及稳定火焰的条件下，峰值吸收系数K0与火焰中待测元素的基态原子浓度存在着简单的线性关系，即 K0=KN0 锐线光源：能发射谱线的半宽度比吸收线的半宽度小得多且强度大和稳定的光源 峰值吸收的测量：以一定强度的单色光I0通过原子蒸气，然后测定被吸收后的光强度I 吸光度： 三、原子吸收光谱法的仪器 光源（空心阴极灯） 作用：发射比吸收线半宽度更窄的、强度更大而稳定的锐线光源（待测元素的共振线） 要求 ：发射的共振辐射半宽度要明显小于吸收线的半宽度，辐射强度大，辐射光强稳定，使用寿命长 原子化器 作用：提供能量，使试液干燥、蒸发并原子化 要求：具有足够高的原子化效率；具有良好的稳定性和重现性；操作简单，干扰少 类型：火焰原子化器和非火焰原子化器 火焰原子化器 仪器组成： 雾化器（喷雾器）：吸入试样溶液并将其雾化，使之形成直径为微米级的气溶胶 雾化室：除去大雾滴；使燃气与助燃气充分混合，以使在燃烧时得到稳定的火焰 燃烧器：将试液雾粒、助燃气和燃气的混合气体喷出并燃烧的装置，即产生火焰。 火焰的选择 （查阅有关文献） 先确定正常焰、富燃焰或贫燃焰 选定温度：以恰好使待测元素分解为基态原子为易 避免火焰本身的吸收 非火焰原子化器 原理：利用电热、阴极溅射、等离子体、激光或冷原子 发生器等方法使试样中待测元素形成基态自由原子 高温石墨炉原子化器 优点：具有较高且可控的温度；原子化效率高；试样消耗少；绝对灵敏度高 缺点：分析精密度仅为2%~5%；记忆效应严重；由杂散光引起的背景干扰大 适用对象：难挥发、难原子化元素及微量试样的分析 单色器 作用：将待测元素的共振线与其它谱线分开，只让待测元素的共振线通过 常用的元件：光栅 检测系统 作用：接受、记录信号 组成：检测器、放大器和读数、记录系统 切光器 将光源发射的光束调制成一定频率的光，用同步电机带动切光器，使转动频率与交流放大器同步。这样只有来自光源的具有调制频率的光才能被接收和放大，而原子化器中发射的未经调制的光则不被放大，从而消除了发射信号的干扰。 仪器类型 单道单光束 单道双光束 双道双光束 单道单光束 优点：灵敏度较高，能满足一般需要 缺点：只能同时测定一种元素；光源或检测器不稳，容易造成基线漂移，故需预热光源并不断校正零点。 单道双光束 双道双光束 优点 两个光源，两套独立的单色器或检测系统，可同时测定两个元素，并可以扣除背景。但仪器价格较贵。 四、原子吸收光谱的分析方法 标准曲线法 标准加入法 标准曲线法 步骤： 配标准系列溶液，并测定其吸光度 作标准曲线 测待测溶液的吸光度，并从标准曲线上 找出待测溶液的浓度 标准加入法