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文檔簡(jiǎn)介
一、流程generalprocess二、光源*lightsources
三、原子化裝置*deviceofatomization四、單色器*Monochromators五、檢測(cè)器
detector第三節(jié)
原子吸收
光譜儀器atomicabsorptionspectrometer2022/11/22一、流程第三節(jié)
原子吸收
光譜儀器atomicabsor1原子吸收光譜儀(1)2022/11/22原子吸收光譜儀(1)2022/11/21原子吸收光譜儀(2)2022/11/22原子吸收光譜儀(2)2022/11/21原子吸收光譜儀(3)2022/11/22原子吸收光譜儀(3)2022/11/21原子吸收光譜儀(4)2022/11/22原子吸收光譜儀(4)2022/11/21原子吸收光譜儀2022/11/22原子吸收光譜儀2022/11/21一、流程1.特點(diǎn)(1)采用銳線(xiàn)光源(2)樣品(原子化系統(tǒng))在單色器之前(3)原子化系統(tǒng)2022/11/22一、流程1.特點(diǎn)2022/11/212.原子吸收中的原子發(fā)射現(xiàn)象
在原子化過(guò)程中,基態(tài)原子對(duì)同頻率輻射產(chǎn)生吸收,但也有激發(fā)態(tài)原子發(fā)射譜線(xiàn),對(duì)測(cè)量將產(chǎn)生一定干擾。消除干擾措施:將發(fā)射光調(diào)制成一定頻率;檢測(cè)器只接受該頻率的光信號(hào);原子化過(guò)程發(fā)射的非調(diào)頻光信號(hào)不被檢測(cè);2022/11/222.原子吸收中的原子發(fā)射現(xiàn)象在原子化過(guò)程中,基態(tài)原子二、光源作用:
提供待測(cè)元素的特征光譜。獲得較高的靈敏度和準(zhǔn)確度。要求:(1)發(fā)射待測(cè)元素的共振線(xiàn),且為銳線(xiàn);(2)輻射光強(qiáng)度大;(3)穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)。(動(dòng)畫(huà))1.空心陰極燈結(jié)構(gòu):2022/11/22二、光源作用:(動(dòng)畫(huà))1.空心陰極燈結(jié)構(gòu):2022/112.空心陰極燈的原理正離子具有很大的能量,當(dāng)動(dòng)能>晶格能,使陰極表面金屬原子濺射出來(lái)→No,濺射出來(lái)的金屬原子再與電子、惰性氣體原子及離子發(fā)生撞碰而被激發(fā)→
Nj;
施加適當(dāng)電壓時(shí),陰極放出電子,電子將從空心陰極內(nèi)壁流向陽(yáng)極;電子被兩極間所加電壓加速,與充入的惰性氣體碰撞而使之電離,產(chǎn)生正電荷,其在電場(chǎng)作用下,向陰極內(nèi)壁猛烈轟擊;于是陰極內(nèi)輝光中便出現(xiàn)了陰極物質(zhì)和內(nèi)充惰性氣體的光譜→特征光譜
。2022/11/222.空心陰極燈的原理正離子具有很大的能量,當(dāng)動(dòng)能>晶格缺點(diǎn):<1>每測(cè)一種元素需更換相應(yīng)的燈。<2>一般不做定性分析.影響譜線(xiàn)性質(zhì)的因素:<1>
譜線(xiàn)波長(zhǎng):取決于
陰極材料,可制成相應(yīng)空心陰極燈.<2>譜線(xiàn)寬度:取決于載氣壓力和燈電流<3>譜線(xiàn)強(qiáng)度:取決于載氣種類(lèi)、燈電流、供電方式<4>背景:取決于內(nèi)充氣體和雜質(zhì)氣體<5>穩(wěn)定性:預(yù)熱15―20min穩(wěn)定<6>壽命:用久之后,燈內(nèi)氣體壓強(qiáng)下降,陰極物質(zhì)濺射減少,共振線(xiàn)強(qiáng)度下降,靈敏度降低.3.空心陰極燈的光譜特性和影響因素特性:輻射光強(qiáng)度大,譜線(xiàn)窄,光強(qiáng)穩(wěn)定,背景小.2022/11/22缺點(diǎn):影響譜線(xiàn)性質(zhì)的因素:3.空心陰極燈的光譜特性和影響因素三、原子化系統(tǒng)1.作用
提供能量,使試液干燥、蒸發(fā)、原子化,將試樣中待測(cè)組分轉(zhuǎn)變成N0
。2022/11/22三、原子化系統(tǒng)1.作用提供能量,使試液干燥、蒸發(fā)、原子化,2.原子化方法火焰原子化器無(wú)火焰原子化器—電熱高溫石墨爐2022/11/222.原子化方法火焰原子化器無(wú)火焰原子化器—電熱高溫石墨爐203.火焰原子化裝置結(jié)構(gòu):
霧化器、霧化室、燃燒器、火焰
(動(dòng)畫(huà))(1)霧化器作用:引入試液并使之霧化2022/11/223.火焰原子化裝置結(jié)構(gòu):(動(dòng)畫(huà))(1)霧化器2022霧化室2022/11/22霧化室2022/11/21(2)霧化室作用:<1>使試樣進(jìn)一步細(xì)小、均勻。<2>使燃?xì)狻⒅細(xì)夂图?xì)小的霧滴充分均勻→氣溶膠<3>起“緩和”混合氣壓的作用,使火焰穩(wěn)定。要求:<1>霧滴顆粒細(xì)小,粒徑均勻;<2>霧化量大,霧化效率高;2022/11/22(2)霧化室要求:2022/11/21(3)燃燒器作用:產(chǎn)生火焰并使試樣蒸發(fā)和原子化的裝置。類(lèi)型:燃燒器由不銹鋼材料制成,耐腐蝕、耐高溫。單縫燃燒器應(yīng)用最廣,燃燒器的高度可上下調(diào)節(jié),以便選擇適宜的火焰原子化區(qū)。2022/11/22(3)燃燒器類(lèi)型:燃燒器由不銹鋼材料制成,耐腐蝕、耐高溫。2(4)火焰(a)保證待測(cè)元素充分離解為基態(tài)原子的前提下,盡量采用低溫火焰;(b)火焰溫度越高,產(chǎn)生的Nj
越多;(c)火焰溫度取決于燃?xì)馀c助燃?xì)忸?lèi)型。試樣霧滴在火焰中,經(jīng)蒸發(fā),干燥,解離等過(guò)程產(chǎn)生基態(tài)原子→No火焰溫度如何選擇?2022/11/22(4)火焰(a)保證待測(cè)元素充分離解為基態(tài)原子的前提下,盡量
火焰類(lèi)型:化學(xué)計(jì)量火焰:(正常焰、中性焰)溫度高、干擾少、穩(wěn)定、背景低;富燃火焰:(還原性火焰)助燃?xì)馍佟⑷細(xì)庠龆?,燃燒不完全,適合易形成難熔氧化物的元素Mo、Cr、稀土等。貧燃火焰(氧化性氣氛)助燃?xì)膺^(guò)量、燃燒完全,火焰溫度低適用于易解離元素。如:堿金屬測(cè)定2022/11/22火焰類(lèi)型:化學(xué)計(jì)量火焰:(正常焰、中性焰)富燃火焰:(還原試液經(jīng)過(guò)霧化、干燥、氣化、解離,成為基態(tài)原子蒸氣,即MX(1)脫溶
MX(s)氣化MX(g)原子化
Mo(g)
+Xo
(g)Mo
(g)可能進(jìn)一步被激發(fā)和電離,即M*(g)
Mo
(g)M﹢(g)+e在乙炔—空氣焰燃燒中,存在著OH、C、CO、CH等氣態(tài)分解產(chǎn)物,某些金屬元素的No易形成難解離的氧化物(MO)或氫氧化物(MOH),使No減少,并且這些MO和MOH分子可能被激發(fā),形成分子光譜干擾,即
Mo(g)十OMO(g)MO*(g)Mo(g)+OHMOH(g)MOH*(g)小結(jié):試液在火焰原子化過(guò)程中,往往伴隨著一系列反應(yīng)。No被激發(fā)、電離或者形成氧化物、氫氧化物等副反應(yīng),不僅使No減少,方法靈敏度降低,而且會(huì)產(chǎn)生各種干擾?;鹧嬖踊^(guò)程2022/11/22試液經(jīng)過(guò)霧化、干燥、氣化、解離,成為基態(tài)原子蒸氣,即在乙炔—常用空氣—乙炔最高溫度2600K能測(cè)35種元素。2022/11/22常用空氣—乙炔最高溫度2600K能測(cè)35種元素。2022火焰種類(lèi)及對(duì)光的吸收:
選擇火焰時(shí),還應(yīng)考慮火焰本身對(duì)光的吸收。根據(jù)待測(cè)元素的共振線(xiàn),選擇不同的火焰,可避開(kāi)干擾:
例:Zn的共振線(xiàn)218.9nm由圖可見(jiàn),采用空氣-乙炔火焰時(shí),火焰產(chǎn)生吸收,而選氫-空氣火焰則較好;空氣-乙炔火焰:最常用;可測(cè)定30多種元素;N2O-乙炔火焰:火焰溫度高,
可測(cè)定的增加到70多種。2022/11/22火焰種類(lèi)及對(duì)光的吸收:選擇火焰時(shí),還應(yīng)考慮火焰本身對(duì)光4.石墨爐原子化裝置(1)結(jié)構(gòu):(加熱電源、石墨管、爐體)外氣路中Ar氣沿石墨管外壁流動(dòng),冷卻保護(hù)石墨管;內(nèi)氣路中Ar氣由管兩端流向管中心并流出,用來(lái)保護(hù)No不被氧化,同時(shí)排除干燥和灰化過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽及殘?jiān)?。(?dòng)畫(huà))2022/11/224.石墨爐原子化裝置(1)結(jié)構(gòu):(加熱電源、石墨管、(2)原子化過(guò)程原子化過(guò)程干燥、灰化、原子化、除殘四個(gè)階段,待測(cè)元素在高溫下生成No
。2022/11/22(2)原子化過(guò)程原子化過(guò)程干燥、灰化、原子化、除殘四個(gè)階段,〈1〉干燥:通小電流升至100℃,進(jìn)行干燥,除去溶劑和水分
〈2〉灰化:
100~800℃,除去基體和有機(jī)物,時(shí)間10~20s
〈3〉原子化:1800~3000℃,時(shí)間5~10s,試樣解離為
No
〈4〉除殘:2500~3200℃,5~10s,除基體殘留物,除記憶效應(yīng)。優(yōu)點(diǎn):原子化程度高,試樣用量少(1-100μL),可測(cè)固體及粘稠試樣,靈敏度高,檢測(cè)限10-12g/L。
缺點(diǎn):精密度差,速度慢,裝置復(fù)雜(動(dòng)畫(huà))2022/11/22〈1〉干燥:通小電流升至100℃,進(jìn)行干燥,除去溶劑和水分5.其他原子化方法(1)低溫原子化方法
主要是氫化物原子化方法,原子化溫度700~900゜C
;主要應(yīng)用于:As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素
原理:在酸性介質(zhì)中,與強(qiáng)還原劑NaBH4生成氣態(tài)氫化物
AsCl3+4NaBH4+HCl+8H2O=AsH3+4NaCl+4HBO2+13H2送入原子化器中檢測(cè)。
特點(diǎn):原子化溫度低;靈敏度高(對(duì)砷、硒可達(dá)10-9g/L
);
基體干擾和化學(xué)干擾?。?022/11/225.其他原子化方法(1)低溫原子化方法2022/11/21(2)冷原子化法主要應(yīng)用于:各種試樣中Hg元素的測(cè)量;
原理:將試樣中的汞離子用SnCl2或鹽酸羥胺完全還原為金屬汞后,用氣流將汞蒸氣帶入具有石英窗的氣體測(cè)量管中進(jìn)行吸光度測(cè)量。
特點(diǎn):常溫測(cè)量;靈敏度、準(zhǔn)確度較高(可達(dá)10-8
g/L汞);2022/11/22(2)冷原子化法主要應(yīng)用于:各種試樣中Hg元素的測(cè)量;202四、分光系統(tǒng)(3)光譜通帶(W):
指單色器出射光束波長(zhǎng)區(qū)間的寬度。當(dāng)?shù)股⒙剩―)一定時(shí),可通過(guò)選擇狹縫寬度(S)來(lái)確定1.作用
將待測(cè)元素的共振線(xiàn)與鄰近線(xiàn)分開(kāi)。2.組件
入射狹縫、色散元件(光柵)、凹面鏡、出射狹縫(1)倒線(xiàn)色散率(D):(2)分辨率(R):儀器分開(kāi)相鄰兩條譜線(xiàn)的能力。3.單色器性能參數(shù)W=DS2022/11/22四、分光系統(tǒng)(3)光譜通帶(W):指單色器出射光束波長(zhǎng)區(qū)間五、檢測(cè)系統(tǒng)主要由檢測(cè)器、放大器、對(duì)數(shù)變換器、顯示記錄裝置組成。1.檢測(cè)器:將單色器分出的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。如:光電池、光電倍增管、光敏晶體管等。2.放大器:將光電倍增管輸出的較弱信號(hào),經(jīng)電子線(xiàn)路進(jìn)一步放大。3.對(duì)數(shù)變換器:光強(qiáng)度與吸光度之間的轉(zhuǎn)換。4.顯示、記錄:新儀器配置:原子吸收計(jì)算機(jī)工作站六、儀器類(lèi)型1.按光束:?jiǎn)喂馐㈦p光束2.按光束的調(diào)制方式:直流、交流3.按波道數(shù):?jiǎn)尾ǖ馈⒍嗖ǖ?022/11/22五、檢測(cè)系統(tǒng)主要由檢測(cè)器、放大器、對(duì)數(shù)變換器、顯示記錄裝置組一、流程generalprocess二、光源*lightsources
三、原子化裝置*deviceofatomization四、單色器*Monochromators五、檢測(cè)器
detector第三節(jié)
原子吸收
光譜儀器atomicabsorptionspectrometer2022/11/22一、流程第三節(jié)
原子吸收
光譜儀器atomicabsor30原子吸收光譜儀(1)2022/11/22原子吸收光譜儀(1)2022/11/21原子吸收光譜儀(2)2022/11/22原子吸收光譜儀(2)2022/11/21原子吸收光譜儀(3)2022/11/22原子吸收光譜儀(3)2022/11/21原子吸收光譜儀(4)2022/11/22原子吸收光譜儀(4)2022/11/21原子吸收光譜儀2022/11/22原子吸收光譜儀2022/11/21一、流程1.特點(diǎn)(1)采用銳線(xiàn)光源(2)樣品(原子化系統(tǒng))在單色器之前(3)原子化系統(tǒng)2022/11/22一、流程1.特點(diǎn)2022/11/212.原子吸收中的原子發(fā)射現(xiàn)象
在原子化過(guò)程中,基態(tài)原子對(duì)同頻率輻射產(chǎn)生吸收,但也有激發(fā)態(tài)原子發(fā)射譜線(xiàn),對(duì)測(cè)量將產(chǎn)生一定干擾。消除干擾措施:將發(fā)射光調(diào)制成一定頻率;檢測(cè)器只接受該頻率的光信號(hào);原子化過(guò)程發(fā)射的非調(diào)頻光信號(hào)不被檢測(cè);2022/11/222.原子吸收中的原子發(fā)射現(xiàn)象在原子化過(guò)程中,基態(tài)原子二、光源作用:
提供待測(cè)元素的特征光譜。獲得較高的靈敏度和準(zhǔn)確度。要求:(1)發(fā)射待測(cè)元素的共振線(xiàn),且為銳線(xiàn);(2)輻射光強(qiáng)度大;(3)穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)。(動(dòng)畫(huà))1.空心陰極燈結(jié)構(gòu):2022/11/22二、光源作用:(動(dòng)畫(huà))1.空心陰極燈結(jié)構(gòu):2022/112.空心陰極燈的原理正離子具有很大的能量,當(dāng)動(dòng)能>晶格能,使陰極表面金屬原子濺射出來(lái)→No,濺射出來(lái)的金屬原子再與電子、惰性氣體原子及離子發(fā)生撞碰而被激發(fā)→
Nj;
施加適當(dāng)電壓時(shí),陰極放出電子,電子將從空心陰極內(nèi)壁流向陽(yáng)極;電子被兩極間所加電壓加速,與充入的惰性氣體碰撞而使之電離,產(chǎn)生正電荷,其在電場(chǎng)作用下,向陰極內(nèi)壁猛烈轟擊;于是陰極內(nèi)輝光中便出現(xiàn)了陰極物質(zhì)和內(nèi)充惰性氣體的光譜→特征光譜
。2022/11/222.空心陰極燈的原理正離子具有很大的能量,當(dāng)動(dòng)能>晶格缺點(diǎn):<1>每測(cè)一種元素需更換相應(yīng)的燈。<2>一般不做定性分析.影響譜線(xiàn)性質(zhì)的因素:<1>
譜線(xiàn)波長(zhǎng):取決于
陰極材料,可制成相應(yīng)空心陰極燈.<2>譜線(xiàn)寬度:取決于載氣壓力和燈電流<3>譜線(xiàn)強(qiáng)度:取決于載氣種類(lèi)、燈電流、供電方式<4>背景:取決于內(nèi)充氣體和雜質(zhì)氣體<5>穩(wěn)定性:預(yù)熱15―20min穩(wěn)定<6>壽命:用久之后,燈內(nèi)氣體壓強(qiáng)下降,陰極物質(zhì)濺射減少,共振線(xiàn)強(qiáng)度下降,靈敏度降低.3.空心陰極燈的光譜特性和影響因素特性:輻射光強(qiáng)度大,譜線(xiàn)窄,光強(qiáng)穩(wěn)定,背景小.2022/11/22缺點(diǎn):影響譜線(xiàn)性質(zhì)的因素:3.空心陰極燈的光譜特性和影響因素三、原子化系統(tǒng)1.作用
提供能量,使試液干燥、蒸發(fā)、原子化,將試樣中待測(cè)組分轉(zhuǎn)變成N0
。2022/11/22三、原子化系統(tǒng)1.作用提供能量,使試液干燥、蒸發(fā)、原子化,2.原子化方法火焰原子化器無(wú)火焰原子化器—電熱高溫石墨爐2022/11/222.原子化方法火焰原子化器無(wú)火焰原子化器—電熱高溫石墨爐203.火焰原子化裝置結(jié)構(gòu):
霧化器、霧化室、燃燒器、火焰
(動(dòng)畫(huà))(1)霧化器作用:引入試液并使之霧化2022/11/223.火焰原子化裝置結(jié)構(gòu):(動(dòng)畫(huà))(1)霧化器2022霧化室2022/11/22霧化室2022/11/21(2)霧化室作用:<1>使試樣進(jìn)一步細(xì)小、均勻。<2>使燃?xì)?、助燃?xì)夂图?xì)小的霧滴充分均勻→氣溶膠<3>起“緩和”混合氣壓的作用,使火焰穩(wěn)定。要求:<1>霧滴顆粒細(xì)小,粒徑均勻;<2>霧化量大,霧化效率高;2022/11/22(2)霧化室要求:2022/11/21(3)燃燒器作用:產(chǎn)生火焰并使試樣蒸發(fā)和原子化的裝置。類(lèi)型:燃燒器由不銹鋼材料制成,耐腐蝕、耐高溫。單縫燃燒器應(yīng)用最廣,燃燒器的高度可上下調(diào)節(jié),以便選擇適宜的火焰原子化區(qū)。2022/11/22(3)燃燒器類(lèi)型:燃燒器由不銹鋼材料制成,耐腐蝕、耐高溫。2(4)火焰(a)保證待測(cè)元素充分離解為基態(tài)原子的前提下,盡量采用低溫火焰;(b)火焰溫度越高,產(chǎn)生的Nj
越多;(c)火焰溫度取決于燃?xì)馀c助燃?xì)忸?lèi)型。試樣霧滴在火焰中,經(jīng)蒸發(fā),干燥,解離等過(guò)程產(chǎn)生基態(tài)原子→No火焰溫度如何選擇?2022/11/22(4)火焰(a)保證待測(cè)元素充分離解為基態(tài)原子的前提下,盡量
火焰類(lèi)型:化學(xué)計(jì)量火焰:(正常焰、中性焰)溫度高、干擾少、穩(wěn)定、背景低;富燃火焰:(還原性火焰)助燃?xì)馍?、燃?xì)庠龆啵紵煌耆?,適合易形成難熔氧化物的元素Mo、Cr、稀土等。貧燃火焰(氧化性氣氛)助燃?xì)膺^(guò)量、燃燒完全,火焰溫度低適用于易解離元素。如:堿金屬測(cè)定2022/11/22火焰類(lèi)型:化學(xué)計(jì)量火焰:(正常焰、中性焰)富燃火焰:(還原試液經(jīng)過(guò)霧化、干燥、氣化、解離,成為基態(tài)原子蒸氣,即MX(1)脫溶
MX(s)氣化MX(g)原子化
Mo(g)
+Xo
(g)Mo
(g)可能進(jìn)一步被激發(fā)和電離,即M*(g)
Mo
(g)M﹢(g)+e在乙炔—空氣焰燃燒中,存在著OH、C、CO、CH等氣態(tài)分解產(chǎn)物,某些金屬元素的No易形成難解離的氧化物(MO)或氫氧化物(MOH),使No減少,并且這些MO和MOH分子可能被激發(fā),形成分子光譜干擾,即
Mo(g)十OMO(g)MO*(g)Mo(g)+OHMOH(g)MOH*(g)小結(jié):試液在火焰原子化過(guò)程中,往往伴隨著一系列反應(yīng)。No被激發(fā)、電離或者形成氧化物、氫氧化物等副反應(yīng),不僅使No減少,方法靈敏度降低,而且會(huì)產(chǎn)生各種干擾。火焰原子化過(guò)程2022/11/22試液經(jīng)過(guò)霧化、干燥、氣化、解離,成為基態(tài)原子蒸氣,即在乙炔—常用空氣—乙炔最高溫度2600K能測(cè)35種元素。2022/11/22常用空氣—乙炔最高溫度2600K能測(cè)35種元素。2022火焰種類(lèi)及對(duì)光的吸收:
選擇火焰時(shí),還應(yīng)考慮火焰本身對(duì)光的吸收。根據(jù)待測(cè)元素的共振線(xiàn),選擇不同的火焰,可避開(kāi)干擾:
例:Zn的共振線(xiàn)218.9nm由圖可見(jiàn),采用空氣-乙炔火焰時(shí),火焰產(chǎn)生吸收,而選氫-空氣火焰則較好;空氣-乙炔火焰:最常用;可測(cè)定30多種元素;N2O-乙炔火焰:火焰溫度高,
可測(cè)定的增加到70多種。2022/11/22火焰種類(lèi)及對(duì)光的吸收:選擇火焰時(shí),還應(yīng)考慮火焰本身對(duì)光4.石墨爐原子化裝置(1)結(jié)構(gòu):(加熱電源、石墨管、爐體)外氣路中Ar氣沿石墨管外壁流動(dòng),冷卻保護(hù)石墨管;內(nèi)氣路中Ar氣由管兩端流向管中心并流出,用來(lái)保護(hù)No不被氧化,同時(shí)排除干燥和灰化過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽及殘?jiān)?。(?dòng)畫(huà))2022/11/224.石墨爐原子化裝置(1)結(jié)構(gòu):(加熱電源、石墨管、(2)原子化過(guò)程原子化過(guò)程干燥、灰化、原子化、除殘四個(gè)階段,待測(cè)元素在高溫下生成No
。2022/11/22(2)原子化過(guò)程原子化過(guò)程干燥、灰化、原子化、除殘四個(gè)階段,〈1〉干燥:通小電流升至100℃,進(jìn)行干燥,除去溶劑和水分
〈2〉灰化:
100~800℃,除去基體和有機(jī)物,時(shí)間10~20s
〈3〉原子化:1800~3000℃,時(shí)間5~10s,試樣解離為
No
〈4〉除殘:2500~3200℃,5~10s,除基體殘留物,除記憶效應(yīng)。優(yōu)點(diǎn):原子化程度高,試樣用量少(1-100μL),可測(cè)固體及粘稠試樣,靈敏度高,檢測(cè)限10-12g/L。
缺點(diǎn):精密度差,速度慢,裝置復(fù)雜(動(dòng)畫(huà))2022/11/22〈1〉干燥:通小電流升至100℃,進(jìn)行干燥,除去溶劑和水分5.其他原子化方法(1)低溫原子化方法
主要是氫化物原子化方法,原子化溫度70
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