第五章 原子吸收光譜法

1、第四章第四章 原子吸收光譜法原子吸收光譜法 儀器分析儀器分析 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 原子吸收儀器（原子吸收儀器（1） CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 原子吸收儀器（原子吸收儀器（2） CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 原子吸收儀器（原子吸收儀器（3） CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 原子吸收儀器（原子吸收儀器（4） CollegeofReso

2、urcesandEnvironmentalSciences,GAU 原子吸收光譜法原子吸收光譜法 原子吸收光譜法原子吸收光譜法(AAS)是利用氣態(tài)原子可是利用氣態(tài)原子可 以吸收一定波長的光輻射，使原子中外層的電以吸收一定波長的光輻射，使原子中外層的電 子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)的現(xiàn)象而建立的。子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)的現(xiàn)象而建立的。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 4.1概述概述 原子吸收現(xiàn)象在原子吸收現(xiàn)象在1802年被人們發(fā)現(xiàn)；但年被人們發(fā)現(xiàn)；但1955年以前，一直未用于分析化學！年以前，一直未用于分析化學！ 1955年澳大利亞物理學家年澳

3、大利亞物理學家 Walsh A（瓦爾西）發(fā)表了著名論文（瓦爾西）發(fā)表了著名論文原子吸收光原子吸收光 譜法在分析化學中的應用譜法在分析化學中的應用，奠定了原子吸收光譜法的基礎，奠定了原子吸收光譜法的基礎 ！ AlanWalsh(1916-1998) 和他的原子吸收光譜儀和他的原子吸收光譜儀 在一起在一起 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 如果要測定試液中鎂離子的含量，先將試液噴射成如果要測定試液中鎂離子的含量，先將試液噴射成 霧狀進入燃燒火焰中，含鎂鹽的霧滴在火焰溫度下，揮霧狀進入燃燒火焰中，含鎂鹽的霧滴在火焰溫度下，揮 發(fā)并離解成發(fā)并

4、離解成鎂原子蒸汽。鎂原子蒸汽。再用鎂空心陰極燈作光源，它再用鎂空心陰極燈作光源，它 輻射出具有波長為輻射出具有波長為185.2nm的鎂的的特征譜線的光，當的鎂的的特征譜線的光，當 通過一定厚度的鎂原子蒸汽時，部分光被蒸汽中基態(tài)鎂通過一定厚度的鎂原子蒸汽時，部分光被蒸汽中基態(tài)鎂 原子吸收而減弱。通過單色器和檢測器測得鎂特征光譜原子吸收而減弱。通過單色器和檢測器測得鎂特征光譜 線光被減弱的程度，即可求得試樣中鎂的含量。線光被減弱的程度，即可求得試樣中鎂的含量。 一、原子吸收分析過程一、原子吸收分析過程 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 原

5、子吸收分析示意圖原子吸收分析示意圖 試液試液 燃氣燃氣 助助 燃燃 氣氣 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 1、原子吸收光譜法的優(yōu)點：、原子吸收光譜法的優(yōu)點： (1)檢出限低，靈敏度高。檢出限低，靈敏度高。 (2)精密度高。精密度高。 (3)選擇性高，干擾少。選擇性高，干擾少。 (4)分析速度快，應用范圍廣。分析速度快，應用范圍廣。 (5)該法主要適用樣品中微量及痕量組分分析。該法主要適用樣品中微量及痕量組分分析。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 2、局限性：、局限性： (

6、1)難熔元素（難熔元素（W、Ta、Zr）；）； (2)非金屬元素測定困難；非金屬元素測定困難； (3)不能同時多元素。不能同時多元素。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 4.2基本原理基本原理 一、原子的能級與躍遷一、原子的能級與躍遷 n基態(tài)基態(tài)第一激發(fā)態(tài)第一激發(fā)態(tài)吸收一定頻率的輻射能量。吸收一定頻率的輻射能量。 產生共振吸收線（簡稱共振線）產生共振吸收線（簡稱共振線）吸收光譜吸收光譜 n激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)基態(tài)基態(tài)發(fā)射出一定頻率的輻射。發(fā)射出一定頻率的輻射。 產生共振發(fā)射線（也簡稱共振線）產生共振發(fā)射線（也簡稱共振線）發(fā)射光譜發(fā)射光譜 Co

7、llegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 二、譜線的輪廓與譜線變寬二、譜線的輪廓與譜線變寬 原子結構較分子結構簡單，理論上應產生線狀光譜吸原子結構較分子結構簡單，理論上應產生線狀光譜吸 收線。但實際上并不是嚴格幾何意義上的線（幾何線無寬收線。但實際上并不是嚴格幾何意義上的線（幾何線無寬 度），而是有相當窄的頻率或波長范圍，即有一定寬度。度），而是有相當窄的頻率或波長范圍，即有一定寬度。 實際上用特征吸收頻率輻射光照射時，獲得一峰形吸收。實際上用特征吸收頻率輻射光照射時，獲得一峰形吸收。 1.譜線輪廓概念譜線輪廓概念 譜線輪廓譜線輪廓是譜線強度隨頻

8、率（或波長）的變化曲線。是譜線強度隨頻率（或波長）的變化曲線。 一般習慣用吸收系數一般習慣用吸收系數K隨頻率的變化來描述。隨頻率的變化來描述。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 原子吸收光譜的輪廓以原子吸收譜線的原子吸收光譜的輪廓以原子吸收譜線的中心頻中心頻 率（中心波長）和半寬度率（中心波長）和半寬度來表征。來表征。 中心頻率（中心波長）中心頻率（中心波長）是指吸收系數最大值是指吸收系數最大值K0 對應的頻率（波長），由原子能級決定。對應的頻率（波長），由原子能級決定。 半寬度半寬度是指在中心頻率（波長）位于極大吸收是指在中心頻率（

9、波長）位于極大吸收 系數一半處，吸收光譜線輪廓上兩點之間的頻率或波系數一半處，吸收光譜線輪廓上兩點之間的頻率或波 長的距離，以長的距離，以 1/2或或1/2表示。表示。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 表征吸收線輪廓表征吸收線輪廓(峰峰)的參數：的參數： 中心頻率中心頻率 O(峰值頻率峰值頻率) ： 最大吸收系數對應的頻率；最大吸收系數對應的頻率； 中心波長：中心波長：(nm)； 半半寬寬度：度： O CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 2.吸收峰變寬原因吸收峰變寬原因 （1

10、）自然寬度）自然寬度 沒有外界影響，譜線仍有一定的寬度稱沒有外界影響，譜線仍有一定的寬度稱 為自然寬度。它與激發(fā)態(tài)原子的平均壽命有為自然寬度。它與激發(fā)態(tài)原子的平均壽命有 關，平均壽命越長，譜線寬度越窄。關，平均壽命越長，譜線寬度越窄。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU （2）溫度變寬（多普勒）溫度變寬（多普勒Doppler變寬）變寬） D 多普勒寬度是影響原子吸收光譜線寬度的主要因素。多普勒寬度是影響原子吸收光譜線寬度的主要因素。 多普勒寬度是由于原子熱運動引起的，又稱熱變寬。多普勒寬度是由于原子熱運動引起的，又稱熱變寬。 從物理學中

11、已知，從一個運動著的原子發(fā)出的光，如從物理學中已知，從一個運動著的原子發(fā)出的光，如 果運動方向離開觀測者，則在觀測者看來，其頻率較靜止果運動方向離開觀測者，則在觀測者看來，其頻率較靜止 原子所發(fā)的光的頻率低；反之，如原子向著觀測者運動，原子所發(fā)的光的頻率低；反之，如原子向著觀測者運動， 則其頻率較靜止原子發(fā)出的光的頻率為高，這就是多普勒則其頻率較靜止原子發(fā)出的光的頻率為高，這就是多普勒 效應。效應。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 多普勒寬度與元素的原子量、溫度和譜線頻率有多普勒寬度與元素的原子量、溫度和譜線頻率有 關。隨溫度升高和

12、原子量減小，多普勒寬度增加。關。隨溫度升高和原子量減小，多普勒寬度增加。 多普勒（多普勒（Doppler）變寬的數量級可達）變寬的數量級可達10-3nm。 M T D0 7 1016.7 M為原子量；為原子量； T為熱力學溫度（為熱力學溫度（K）；）； 0為譜線的中心頻率。為譜線的中心頻率。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU （3）壓力變寬（碰撞變寬）壓力變寬（碰撞變寬） 當原子吸收區(qū)的原子濃度足夠高時（氣體壓力變大當原子吸收區(qū)的原子濃度足夠高時（氣體壓力變大 時），相互碰撞引起的變寬是不可忽略的。因為基態(tài)原時），相互碰撞引起的變寬是

13、不可忽略的。因為基態(tài)原 子是穩(wěn)定的，其壽命可視為無限長，因此對原子吸收測子是穩(wěn)定的，其壽命可視為無限長，因此對原子吸收測 定所常用的共振吸收線而言，譜線寬度僅與激發(fā)態(tài)原子定所常用的共振吸收線而言，譜線寬度僅與激發(fā)態(tài)原子 的平均壽命有關，的平均壽命有關，平均壽命越長，則譜線寬度越窄。平均壽命越長，則譜線寬度越窄。原原 子之間相互碰撞導致激發(fā)態(tài)原子平均壽命縮短，引起譜子之間相互碰撞導致激發(fā)態(tài)原子平均壽命縮短，引起譜 線變寬。線變寬。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 勞倫茲（勞倫茲（Lorentz）變寬：是指）變寬：是指被測元素原子與其它

14、被測元素原子與其它 元素的原子元素的原子相互碰撞引起的變寬。勞倫茲變寬隨原子區(qū)相互碰撞引起的變寬。勞倫茲變寬隨原子區(qū) 內原子蒸氣壓力增大和溫度升高而增大。內原子蒸氣壓力增大和溫度升高而增大。 赫魯茲馬克（赫魯茲馬克（Holtsmark）變寬：是指）變寬：是指被測元素激被測元素激 發(fā)態(tài)原子與基態(tài)原子發(fā)態(tài)原子與基態(tài)原子相互碰撞引起的變寬，稱為共振變相互碰撞引起的變寬，稱為共振變 寬。在通常的原子吸收測定條件下，一般情況下，共振寬。在通常的原子吸收測定條件下，一般情況下，共振 變寬效應可以不予考慮，而當蒸氣壓力達到變寬效應可以不予考慮，而當蒸氣壓力達到0.1mmHg時，時， 共振變寬效應則明顯地表現(xiàn)

15、出來。共振變寬效應則明顯地表現(xiàn)出來。在原子吸收法中可以在原子吸收法中可以 忽略不計。忽略不計。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 三、原子吸收光譜的測量三、原子吸收光譜的測量 1.積分吸收積分吸收 在吸收輪廓內，吸收系數的積分稱為積分吸收系數，在吸收輪廓內，吸收系數的積分稱為積分吸收系數， 簡稱積分吸收簡稱積分吸收，它表示吸收的全部能量。從理論上可以得，它表示吸收的全部能量。從理論上可以得 出，出，積分吸收與原子蒸汽中吸收輻射的原子數呈正比。積分吸收與原子蒸汽中吸收輻射的原子數呈正比。 數學表達式為：數學表達式為： Nf mc e d

16、Kr 2 N-單位體積內基態(tài)原子數；單位體積內基態(tài)原子數；c-光速；光速；m-電子質量；電子質量；e-電子電荷；電子電荷； f-振子強度，是指被入射輻射激發(fā)的原子數與總原子數之比，表示振子強度，是指被入射輻射激發(fā)的原子數與總原子數之比，表示 吸收躍遷的概率。吸收躍遷的概率。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 若能測定積分吸收，則若能測定積分吸收，則 可求出原子濃度。但是，測可求出原子濃度。但是，測 定譜線寬度僅為定譜線寬度僅為10-3nm的積的積 分吸收，需要分辨率很高的分吸收，需要分辨率很高的 色散儀器，這是難以做到的色散儀器，這是

17、難以做到的 。這也是。這也是100多年前就已發(fā)多年前就已發(fā) 現(xiàn)原子吸收現(xiàn)象，卻一直未現(xiàn)原子吸收現(xiàn)象，卻一直未 能用于分析化學的原因。能用于分析化學的原因。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 2.峰值吸收峰值吸收 1955年年Walsh提出，在溫度提出，在溫度 不太高的穩(wěn)定火焰條件下，峰不太高的穩(wěn)定火焰條件下，峰 值吸收系數與火焰中被測元素值吸收系數與火焰中被測元素 的原子濃度也成正比。吸收線的原子濃度也成正比。吸收線 中心波長處的吸收系數中心波長處的吸收系數K0為峰為峰 值吸收系數，簡稱峰值吸收。值吸收系數，簡稱峰值吸收。 Colle

18、geofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU fN mc e K 0 2 D 0 2ln2 前面指出，在通常原子吸收測定條件下，原子吸收輪前面指出，在通常原子吸收測定條件下，原子吸收輪 廓取決于多普勒（廓取決于多普勒（Doppler）寬度，吸收系數為：）寬度，吸收系數為： 可以看出，峰值吸收系數與原子濃度呈正比，只要能可以看出，峰值吸收系數與原子濃度呈正比，只要能 測出測出K0，就可以得到，就可以得到N0。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 3.銳線光源銳線光源 銳線光源是銳線光源是發(fā)射線半寬度遠

19、小于吸收線半寬度的光發(fā)射線半寬度遠小于吸收線半寬度的光 源，如空心陰極燈。在原子吸收分析中需要使用銳線光源源，如空心陰極燈。在原子吸收分析中需要使用銳線光源 測量譜線的峰值吸收。測量譜線的峰值吸收。 銳線光源需要滿足的條件：銳線光源需要滿足的條件： （1）光源的發(fā)射線與吸收）光源的發(fā)射線與吸收 線的線的0一致。一致。 （2）發(fā)射線的）發(fā)射線的1/2小于小于 吸收線的吸收線的1/2。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 4 4、原子吸收光譜分析的基本關系式、原子吸收光譜分析的基本關系式 l 0 K t eII 在實際分析中，既不直接測量峰

20、值吸收在實際分析中，既不直接測量峰值吸收K0，也不，也不 測量原子數，而是測量原子數，而是測量吸光度測量吸光度來求出試樣中被測元來求出試樣中被測元 素的含量。素的含量。 強度為強度為I0的某一波長的輻射通過均勻的原子蒸氣的某一波長的輻射通過均勻的原子蒸氣 時，根據吸收定律，有時，根據吸收定律，有 式中式中It、I0分別為透射光和入射光的強度分別為透射光和入射光的強度,Kv 為峰值吸收為峰值吸收,l為蒸氣厚度。為蒸氣厚度。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU l 2ln2 434. 0 0 2 fN mc e v A D l434. 0l

21、g 0 0 K I I A 當使用銳線光源時，可用當使用銳線光源時，可用K0代替代替Kv，根據吸光度的，根據吸光度的 定義，有：定義，有： 將峰值吸收系數將峰值吸收系數 fN mc e K 0 2 D 0 2ln2 代人上式得：代人上式得： CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU cal 2ln2 434. 0 2 f mc e v A D 在原子吸收測定條件下，如前所述原子蒸氣中基在原子吸收測定條件下，如前所述原子蒸氣中基 態(tài)原子數態(tài)原子數N0近似地等于原子總數近似地等于原子總數N0， ，在實際測量中， 在實際測量中， 要測定的是試樣中某

22、元素的含量，而不是蒸氣中的原要測定的是試樣中某元素的含量，而不是蒸氣中的原 子總數。但是，實驗條件一定，被測元素的濃度子總數。但是，實驗條件一定，被測元素的濃度c與原與原 子蒸氣中原子總數保持一定的比例關系，子蒸氣中原子總數保持一定的比例關系， 即即N0=ac 式中式中a為比例常數，代入上式得：為比例常數，代入上式得： CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 實驗條件一定，各有關的參數都是常數，吸光度為實驗條件一定，各有關的參數都是常數，吸光度為 A=Kc 式中式中K為比例常數。上式表明，吸光度與試樣為比例常數。上式表明，吸光度與試樣 中被

23、測元素的含量成正比。這是原子吸收光譜法定中被測元素的含量成正比。這是原子吸收光譜法定 量分析的基本關系式。量分析的基本關系式。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 思考題：何謂銳線光源？在原子吸收光譜分析中為什思考題：何謂銳線光源？在原子吸收光譜分析中為什 么要用銳線光源？么要用銳線光源？ 答：所謂銳線光源就是能發(fā)射出譜線半寬度很窄（遠小于吸收線半寬答：所謂銳線光源就是能發(fā)射出譜線半寬度很窄（遠小于吸收線半寬 度）的發(fā)射線的光源。度）的發(fā)射線的光源。 原子吸收線，若以通常在分光光度分析中所使用的連續(xù)光源來原子吸收線，若以通常在分光光度分

24、析中所使用的連續(xù)光源來 進行吸收測量是很困難的。因為原子吸收的半寬度很小，要測量這樣進行吸收測量是很困難的。因為原子吸收的半寬度很小，要測量這樣 一條半寬度很小的吸收線的積分吸收值，就需要有分辨率高達五十萬一條半寬度很小的吸收線的積分吸收值，就需要有分辨率高達五十萬 的單色器，這在目前的技術情況下還難以做到。這個困難直到的單色器，這在目前的技術情況下還難以做到。這個困難直到1955年年 瓦爾西提出的采用銳線光源測量譜線峰值吸收的辦法才加以解決。當瓦爾西提出的采用銳線光源測量譜線峰值吸收的辦法才加以解決。當 使用很窄的銳線光源作原子吸收測量時，測得的吸光度與原子蒸汽中使用很窄的銳線光源作原子吸收

25、測量時，測得的吸光度與原子蒸汽中 待測元素的基態(tài)原子數呈線性關系。待測元素的基態(tài)原子數呈線性關系。 為了實現(xiàn)峰值吸收的測量，除了要求光源發(fā)射線的半寬度應小為了實現(xiàn)峰值吸收的測量，除了要求光源發(fā)射線的半寬度應小 于吸收線半寬度外，還必須使通過原子蒸汽的發(fā)射線中心頻率恰好與于吸收線半寬度外，還必須使通過原子蒸汽的發(fā)射線中心頻率恰好與 吸收線的中心頻率吸收線的中心頻率 0相重合，這就是為什么在測定時需要使用一個與相重合，這就是為什么在測定時需要使用一個與 待測元素同種元素制成的銳線光源的原因。待測元素同種元素制成的銳線光源的原因。 CollegeofResourcesandEnvironmental

26、Sciences,GAU 4.3原子吸收光譜儀原子吸收光譜儀 原子吸收光譜儀依次由原子吸收光譜儀依次由光源、原子化器、單色器、光源、原子化器、單色器、 檢測器、信號處理與顯示記錄檢測器、信號處理與顯示記錄等部件組成等部件組成 。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU n按光束形式分類：單光束和雙光束型。按光束形式分類：單光束和雙光束型。 n按通道數目分：單道和雙道。按通道數目分：單道和雙道。 n單道：是指儀器只有一個單色器和一個檢測器，只能單道：是指儀器只有一個單色器和一個檢測器，只能 同時測定一種元素。同時測定一種元素。 n雙道：是由兩

27、個光源，兩套獨立的單色器和檢測系統(tǒng)雙道：是由兩個光源，兩套獨立的單色器和檢測系統(tǒng) 能同時測定兩種元素。能同時測定兩種元素。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 1 1、單道單光束型、單道單光束型 來自光源的特征輻射通過火焰原子化器，部分輻射來自光源的特征輻射通過火焰原子化器，部分輻射 被基態(tài)原子吸收，透過部分經分光系統(tǒng)，使所需的輻射被基態(tài)原子吸收，透過部分經分光系統(tǒng)，使所需的輻射 通向檢測器，將光信號變成電信號并經放大而讀出。通向檢測器，將光信號變成電信號并經放大而讀出。 單光束型儀器，結構簡單，但它會因光源不穩(wěn)定而單光束型儀器，結構簡

28、單，但它會因光源不穩(wěn)定而 引起基線漂移。但目前采取了一下措施，使儀器有足夠引起基線漂移。但目前采取了一下措施，使儀器有足夠 的穩(wěn)定性。它仍然是發(fā)展與市場銷售的主要商品儀器。的穩(wěn)定性。它仍然是發(fā)展與市場銷售的主要商品儀器。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 2 2、單道雙光束型、單道雙光束型 光源發(fā)出經過調制的光被切光器分成兩束光：一束測光源發(fā)出經過調制的光被切光器分成兩束光：一束測 量光；一束參比光（不經過原子化器）。兩束光交替進量光；一束參比光（不經過原子化器）。兩束光交替進 入單色器，然后進行檢測。由于兩束光來自同一光源，入單色器

29、，然后進行檢測。由于兩束光來自同一光源， 可以通過參比光束的作用，克服光源不穩(wěn)定造成的漂移可以通過參比光束的作用，克服光源不穩(wěn)定造成的漂移 的影響。但引起的光的能量損失嚴重。的影響。但引起的光的能量損失嚴重。 檢測器系統(tǒng)將按接收到的信號進行同步檢測放大，檢測器系統(tǒng)將按接收到的信號進行同步檢測放大， 最后在顯示器或記錄儀上讀出兩光束信號比。由于參比最后在顯示器或記錄儀上讀出兩光束信號比。由于參比 光束不通過原子化器，原子化器不穩(wěn)定，無法校正。光束不通過原子化器，原子化器不穩(wěn)定，無法校正。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 一、光源一、光

30、源 1、光源應滿足如下要求；、光源應滿足如下要求； （1）能發(fā)射待測元素的共振線；）能發(fā)射待測元素的共振線； （2）能發(fā)射銳線；）能發(fā)射銳線； （3）輻射光強度大，穩(wěn)定性好。）輻射光強度大，穩(wěn)定性好。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 2 2、空心陰極燈、空心陰極燈 陰極陰極: : 鎢棒作成圓筒形筒內熔入被測元素鎢棒作成圓筒形筒內熔入被測元素 陽極陽極: : 鎢棒裝有鈦鎢棒裝有鈦, , 鋯鋯, , 鉭金屬作成的陽極鉭金屬作成的陽極 管內充氣：管內充氣：氬或氖稱載氣極間加壓氬或氖稱載氣極間加壓500-300500-300伏要求穩(wěn)流伏要求

31、穩(wěn)流 電源供電。電源供電。 空心陰極燈結構圖空心陰極燈結構圖 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 空心陰極燈空心陰極燈優(yōu)缺點：優(yōu)缺點： （1）輻射光強度大，穩(wěn)定，譜線窄，）輻射光強度大，穩(wěn)定，譜線窄， 燈容易更換。燈容易更換。 （2）每測一種元素需更換相應的燈。）每測一種元素需更換相應的燈。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 3、高強度空心陰極燈高強度空心陰極燈 普通空心陰極燈的原子濺射效率高，而光譜激發(fā)普通空心陰極燈的原子濺射效率高，而光譜激發(fā) 效率并不高，只有一部分原子被激

32、發(fā)發(fā)光。效率并不高，只有一部分原子被激發(fā)發(fā)光。 高強度空心陰極燈是在普通空心陰極燈內增加一高強度空心陰極燈是在普通空心陰極燈內增加一 對涂有電子敏化材料的輔助電極，分別控制原子濺射對涂有電子敏化材料的輔助電極，分別控制原子濺射 和光譜激發(fā)過程。它可以使濺射出來的原子二次被激和光譜激發(fā)過程。它可以使濺射出來的原子二次被激 發(fā)，這樣可以提高光譜的激發(fā)效率，提高譜線強度。發(fā)，這樣可以提高光譜的激發(fā)效率，提高譜線強度。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 4、無極放電燈、無極放電燈 將數毫克的被測元素鹵化物封在一個長將數毫克的被測元素鹵化物封在

33、一個長30-100mm、內徑、內徑 為為3-15mm的真空石英管內，管內充幾百帕壓力的氬氣。石英的真空石英管內，管內充幾百帕壓力的氬氣。石英 管被牢固地放在一個高頻發(fā)生器線圈內。燈內沒有電極，由管被牢固地放在一個高頻發(fā)生器線圈內。燈內沒有電極，由 高頻電場作用激發(fā)出被測元素的原子發(fā)射光譜。高頻電場作用激發(fā)出被測元素的原子發(fā)射光譜。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 二、原子化系統(tǒng)二、原子化系統(tǒng) 原子化器的作用原子化器的作用：提供能量，使試樣干燥、并：提供能量，使試樣干燥、并 將試樣中離子轉變成原子蒸氣。將試樣中離子轉變成原子蒸氣。 原

34、子化器可分為：火焰原子化器和非火焰原子原子化器可分為：火焰原子化器和非火焰原子 化器化器。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 1 1、火焰原子化器、火焰原子化器 火焰原子化器是由化學火焰的燃燒熱提供能火焰原子化器是由化學火焰的燃燒熱提供能 量，使被測元素原子化。量，使被測元素原子化。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 在火焰原子吸收光譜分析中，火焰可按燃料氣在火焰原子吸收光譜分析中，火焰可按燃料氣 體的混合方式分為體的混合方式分為預混合型火焰和非預混合型火焰預混合型火焰和非預

35、混合型火焰 兩種。預混合型燃料氣和助燃氣在未進入燃燒器前兩種。預混合型燃料氣和助燃氣在未進入燃燒器前 已得到充分混合。非預混合型是燃燒器和助燃氣分已得到充分混合。非預混合型是燃燒器和助燃氣分 開引入火焰，在剛進入火焰前的瞬間進行混合。由開引入火焰，在剛進入火焰前的瞬間進行混合。由 于非預混合型火焰噪聲大，火焰不穩(wěn)定，現(xiàn)在市售于非預混合型火焰噪聲大，火焰不穩(wěn)定，現(xiàn)在市售 的火焰原子吸收光譜儀均采用預混合型原子化器。的火焰原子吸收光譜儀均采用預混合型原子化器。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 火焰原子化器有三部分：火焰原子化器有三部分：

36、 噴霧器，霧化室，燃燒器。噴霧器，霧化室，燃燒器。 、噴霧器、噴霧器噴霧器的作用是將分析樣品霧化。噴霧器的作用是將分析樣品霧化。 、霧化室、霧化室霧化室的作用是使試液霧滴進一步細霧化室的作用是使試液霧滴進一步細 化并與燃氣均勻混合，以獲得穩(wěn)定的層流火焰?；⑴c燃氣均勻混合，以獲得穩(wěn)定的層流火焰。 、燃燒器、燃燒器燃燒器的作用是產生火焰并使樣品原燃燒器的作用是產生火焰并使樣品原 子化。子化。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 對火焰的基本要求：對火焰的基本要求： () () 燃燒速度，是指火焰由著火點向可燃混合氣其他點燃燒速度，是指火焰

37、由著火點向可燃混合氣其他點 傳播的速度，供氣速度過大，導致吹滅，供氣速度不傳播的速度，供氣速度過大，導致吹滅，供氣速度不 足將會引起回火。足將會引起回火。 （）火焰溫度。）火焰溫度。 a a、保證待測元素充分離解為基態(tài)原子的前提下，盡量采、保證待測元素充分離解為基態(tài)原子的前提下，盡量采 用低溫火焰；用低溫火焰； b b、火焰溫度越高，產生的熱激發(fā)態(tài)原子越多；、火焰溫度越高，產生的熱激發(fā)態(tài)原子越多； C C、火焰溫度取決于燃氣與助燃氣類型。、火焰溫度取決于燃氣與助燃氣類型。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU （）火焰的燃氣與助燃氣比例）

38、火焰的燃氣與助燃氣比例 可將火焰分為三類：可將火焰分為三類： 化學計量火焰，富燃火焰，貧燃火焰。化學計量火焰，富燃火焰，貧燃火焰。 化學計量火焰化學計量火焰 由于燃氣與助燃氣之比與化由于燃氣與助燃氣之比與化 學計量反應關系相近，又稱為中性火焰學計量反應關系相近，又稱為中性火焰 ，這類火，這類火 焰溫度高、穩(wěn)定、干擾小背景低，適合于許多元焰溫度高、穩(wěn)定、干擾小背景低，適合于許多元 素的測定。素的測定。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 富燃火焰富燃火焰 指燃氣大于化學元素計量的火焰。指燃氣大于化學元素計量的火焰。 其特點是燃燒不完全，溫

39、度略低于化學火焰，具有其特點是燃燒不完全，溫度略低于化學火焰，具有 還原性，適合于易形成難解離氧化物的元素測定；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。干擾較多，背景高。 貧燃火焰貧燃火焰 指助燃氣大于化學計量的火焰，它指助燃氣大于化學計量的火焰，它 的溫度較低，有較強的氧化性，有利于測定易解離的溫度較低，有較強的氧化性，有利于測定易解離 ，易電離元素，易電離元素, ,如堿金屬。如堿金屬。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU （）火焰的光譜特征火焰的光譜特征 CollegeofResourcesandEnviro

40、nmentalSciences,GAU （）火焰原子化器特點火焰原子化器特點 優(yōu)點：簡單，火焰穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，精優(yōu)點：簡單，火焰穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，精 密度高，應用范圍廣。密度高，應用范圍廣。 缺點：原子化效率低只能液體進樣。缺點：原子化效率低只能液體進樣。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 2 2、非火焰原子化器、非火焰原子化器 非火焰原子化器也稱爐原子化器，分為兩類：電非火焰原子化器也稱爐原子化器，分為兩類：電 加熱石墨爐原子化器和電加熱石英原子化器。常用的加熱石墨爐原子化器和電加熱石英原子化器。常用的 是石墨爐原子化器。是石墨爐原子

41、化器。 工作原理：大電流通過石墨管產生高熱、高溫，工作原理：大電流通過石墨管產生高熱、高溫， 使試樣原子化。使試樣原子化。 石墨管構造：管長石墨管構造：管長28mm，內徑不超過，內徑不超過8mm，中，中 間的小孔為進樣孔，直徑小于間的小孔為進樣孔，直徑小于2mm CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 操作程序操作程序 使用石墨爐時，樣品通常以溶液形式引入石墨使用石墨爐時，樣品通常以溶液形式引入石墨 管中，在惰性氣體氣氛中分幾個升溫程序進行加管中，在惰性氣體氣氛中分幾個升溫程序進行加 熱。這個程序包括干燥、灰化（或分解）、原子熱。這個程序包

42、括干燥、灰化（或分解）、原子 化及凈化（除殘）四步。主要控制溫度和時間?；皟艋ǔ龤垼┧牟?。主要控制溫度和時間。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 優(yōu)缺點優(yōu)缺點 優(yōu)點：原子化程度高，試樣用量少，可測固體及優(yōu)點：原子化程度高，試樣用量少，可測固體及 粘稠試樣，靈敏度高，檢測限低粘稠試樣，靈敏度高，檢測限低10-12g/L。 缺點：精密度差，測定速度慢，操作不夠簡便，缺點：精密度差，測定速度慢，操作不夠簡便， 裝置復雜。裝置復雜。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 三、單色器三

43、、單色器 1、作用：將待測元素的共振線與鄰近線分開。、作用：將待測元素的共振線與鄰近線分開。 2、組件：色散元件（棱鏡、光柵），反射鏡、組件：色散元件（棱鏡、光柵），反射鏡、 入射和出射狹縫等。入射和出射狹縫等。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 四、檢測器四、檢測器 光電倍增管光電倍增管 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 4.4干擾及消除干擾及消除 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 1、物理干擾物理干擾 指試液與標

44、準溶液物理性質有差別而產生的干指試液與標準溶液物理性質有差別而產生的干 擾。粘度、表面張力或溶液密度等變化，影響樣品擾。粘度、表面張力或溶液密度等變化，影響樣品 霧化和氣溶膠到達火焰的傳遞等會引起的原子吸收霧化和氣溶膠到達火焰的傳遞等會引起的原子吸收 強度的變化。強度的變化。 消除方法消除方法：配制被測試樣組成相近溶液，或用：配制被測試樣組成相近溶液，或用 標準化加入法。濃度高可用稀釋法。標準化加入法。濃度高可用稀釋法。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 2 2、 化學干擾化學干擾 化學干擾是指被測元原子與共存組分發(fā)生化學反化學干擾是

45、指被測元原子與共存組分發(fā)生化學反 應生成穩(wěn)定的化合物，影響被測元素原子化。應生成穩(wěn)定的化合物，影響被測元素原子化。 例如：例如： POPO-3 -34 4 Ca Ca2+ 2+的反應，干擾 的反應，干擾CaCa的測定。的測定。 AlAl，SiSi在空氣在空氣- -乙炔中形成的穩(wěn)定化合物。乙炔中形成的穩(wěn)定化合物。 W W、B B、LaLa、ZrZr、MoMo在石墨爐形成的碳化物。在石墨爐形成的碳化物。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 一般消除方法有：一般消除方法有： （1 1）選擇合適的原子化方法）選擇合適的原子化方法 提高原子化溫度

46、，化學干提高原子化溫度，化學干 擾會減小，例高溫火焰中擾會減小，例高溫火焰中P0P04 43- 3- 不干擾鈣測定。 不干擾鈣測定。 （2 2）加入釋放劑）加入釋放劑 其作用是它能與干擾物生成比被測元素其作用是它能與干擾物生成比被測元素 更穩(wěn)定的化合物，使被測元素從其與干擾物質形成的化合物中更穩(wěn)定的化合物，使被測元素從其與干擾物質形成的化合物中 釋放出來。釋放出來。 （3 3）加入保護劑）加入保護劑 其作用是它能與被測元素生成穩(wěn)定且易其作用是它能與被測元素生成穩(wěn)定且易 分解的配合物，以防止被測元素與干擾組分生成難解離的化合分解的配合物，以防止被測元素與干擾組分生成難解離的化合 物，即起了保護作

47、用。物，即起了保護作用。 EDTAEDTA、8 8羥基喹啉等，即有強的絡合作羥基喹啉等，即有強的絡合作 用，又易于被破壞掉。用，又易于被破壞掉。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 3. 3. 電離干擾電離干擾 在高溫下原子會電離使在高溫下原子會電離使 基態(tài)原子數減少基態(tài)原子數減少, , 吸收下降吸收下降 ，稱電離干擾。消除的方法，稱電離干擾。消除的方法 是加入過量消電離劑是加入過量消電離劑, , 所謂所謂 的消電離劑的消電離劑, , 是電離電位較是電離電位較 低的元素低的元素, , 加入時加入時, , 產生大產生大 量電子量電子, ,

48、 抑制被測元素電離抑制被測元素電離 K - KK - K+ + + e + e Ca+ +e-Ca CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU 4. 4. 光譜干擾光譜干擾 n吸收線重疊：共存元素吸收線與被測元素分析線波吸收線重疊：共存元素吸收線與被測元素分析線波 長很接近時，兩譜線重疊或部分重疊，會使分析結果長很接近時，兩譜線重疊或部分重疊，會使分析結果 偏高。幸運的是這種譜線重疊不是很多，另選分析線偏高。幸運的是這種譜線重疊不是很多，另選分析線 即可克服。即可克服。 n光譜通帶內存在的非吸收線：這些非吸收線可能是光譜通帶內存在的非吸收線：這些非吸收線可能是 被測元素的其他共振線與非共振線，也可能是光源中被測元素的其他共振線與非共振線，也可能是光源中 雜志的譜線等干擾。這時可減小狹縫寬度與燈電流，雜志的譜線等干擾。這時可減小狹縫寬度與燈電流， 或另選譜線?；蛄磉x譜線。 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GAU