第四章 原子吸收

第三章原子吸收光譜儀

第一節(jié)原子吸收分光光度計

原子吸收光譜儀又稱原子吸收分光光度計，由光源、原子化器、單色器和檢測器等四部分組成。

b:雙光束原子吸收分光光度計a:單光束原子吸收分光光度計一、光源光源的作用：發(fā)（輻）射待測元素的特征光譜-共振線，作為原子吸收分析的入射光。對光源的要求：①能發(fā)射待測元素的共振線，而且強度要足夠大。②發(fā)射的譜線半寬度要很窄(是銳線光)，應(yīng)小于吸收線的半寬度，以保證測定的靈敏度和峰值吸收的測量。③輻射光的強度要穩(wěn)定，而且背景發(fā)射要小。（1）構(gòu)造和工作原理1、空心陰極燈(元素?zé)?

空心陰極燈工作原理原子吸收分析中需要研究的條件之一：燈電流的選擇：滿足靈敏度要求下選用低的燈電流燈電流太?。盒盘柸鯚綦娏魈螅寒a(chǎn)生自吸自吸自蝕ooo（2）空心陰極燈工作電流

（3）空心陰極燈的使用注意事項③元素?zé)糸L期不用，需要定期（每月或每隔二三月）點燃處理保養(yǎng)。②點燃后根據(jù)燈的陰極的輝光的顏色判斷燈的工作是否正常（充氖氣的燈負輝光的顏色是橙紅色，充氬氣的燈正常的顏色是淡紫色，汞燈是藍色）①使用前預(yù)熱20～30min以上。⑤為了使空心陰極燈發(fā)射強度穩(wěn)定，要保持空心陰極燈石英窗口潔凈；同時使外界環(huán)境不破壞燈的熱平衡，空心陰極燈點亮后要蓋好燈室蓋。

④使用元素?zé)魰r，應(yīng)輕拿輕放。（低熔點的）燈用完后，要等冷卻后才能移動。2、無極放電燈（又稱微波激發(fā)無極放電燈）

這種燈的強度比空心陰極燈大幾個數(shù)量級，沒有自吸，譜線更純。對于砷、銻等元素的分析，為提高靈敏度，常用無極放電燈做光源。二、原子化系統(tǒng)原子化器的功能是提供能量，使試樣干燥、蒸發(fā)和原子化。入射光束在這里被基態(tài)原子吸收，因此也可把它視為“吸收池”。對原子化器的基本要求：必須具有足夠高的原子化效率；必須具有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)形；操作簡單及低的干擾水平等。

1、火焰原子化法

（1）火焰原子化器

預(yù)混合型原子化器組成噴霧器燃燒器霧化室噴霧器

噴霧器是火焰原子化器中的重要部件。它的作用是將試液變成細霧。霧粒越細、越多，在火焰中生成的基態(tài)自由原子就越多。

霧化室

霧化室的作用主要是除大霧滴，并使燃氣和助燃氣充分混合，以便在燃燒時得到穩(wěn)定的火焰。其中的擾流器可使霧滴變細，同時可以阻擋大的霧滴進入火焰。一般的噴霧裝置的霧化效率為5~15%。注意點

燃燒器

試液的細霧滴進入燃燒器，在火焰中經(jīng)過干燥、熔化、蒸發(fā)和離解等過程后，產(chǎn)生大量的基態(tài)自由原子及少量的激發(fā)態(tài)原子、離子和分子。通常要求燃燒器的原子化程度高、火焰穩(wěn)定、吸收光程長、噪聲小等。燃燒器有單縫和三縫兩種。燃燒器的縫長和縫寬，應(yīng)根據(jù)所用燃料確定。單縫燃燒器

單縫燃燒器產(chǎn)生的火焰較窄，使部分光束在火焰周圍通過而未能被吸收，從而使測量靈敏度降低。三縫燃燒器，由于縫寬較大，產(chǎn)生的原子蒸氣能將光源發(fā)出的光束完全包圍，外側(cè)縫隙還可以起到屏蔽火焰作用，并避免來自大氣的污染物。因此，三縫燃燒器比單縫燃燒器穩(wěn)定?？尚D(zhuǎn)，高度可調(diào)燃氣 助燃氣 溫度（K）乙炔 空氣 2300 氧氣 3000氫氣 空氣 2000煤氣（丙烷）空氣1900火焰中性火焰:

燃氣與助燃氣的比例接近化學(xué)計量關(guān)系，燃助比約為1：4，它具有溫度高、干擾小、背景低及穩(wěn)定等特點，在日常分析中最為常用。貧燃性火焰:

燃氣與助燃氣比例小于化學(xué)計量比，燃助比小于1：6，這種火焰燃燒充分，溫度較高、氧化性強，適用于不易氧化的元素如Ag，Cu等。富燃性火焰:

燃氣與助燃氣比例大于化學(xué)計量Lb，燃助比大于1：3。這種火焰燃燒高度較高，溫度較低，噪聲較大。但由于燃燒不完全，火焰呈強還原性氣氛，金屬氧化物易被還原產(chǎn)生基態(tài)原子。適用于易形成難熔氧化物的元素，如Mo，Cr等?；鹧娴难趸?還原性還與火焰高度有關(guān)

火焰高度增加，氧化性增加原子吸收分析中需要研究的條件之二：火焰原子化條件的選擇

火焰類型燃氣-助燃氣比例測量高度（2）火焰原子化過程吸噴霧化－脫溶劑－熔融－蒸發(fā)－解離（還原）吸噴霧化：霧滴大小是影響靈敏度的最重要的因素之一脫溶劑

主要影響因素：霧滴大小、溶液性質(zhì)、環(huán)境溫度室溫下，霧滴脫溶劑受蒸氣擴散過程控制

熔融

脫溶劑干燥后成干氣溶膠經(jīng)過熔融才能蒸發(fā)為分子蒸氣。熔融的速率取決于火焰的溫度，粒子大小及物質(zhì)性質(zhì)。蒸發(fā)

蒸發(fā)速率對自由原子的形成有明顯影響。蒸發(fā)速率直接取決于熔態(tài)粒子表面蒸氣、粒子密度及蒸氣向四周擴散速率。粒子越小，蒸發(fā)時間越短，對提高靈敏度越有利。粒子半徑小于5m可全部蒸發(fā)。

解離與還原當溫度足夠高時，金屬原子與非金屬原子的化學(xué)鍵因其相對振動增強而斷裂，解離成自由原子?；鹧鏈囟仍礁?，對分子的解離越有利。富焰存在還原性物質(zhì)，可促進難解離的氣態(tài)分子還原而原子化。（3）火焰原子化法特點優(yōu)點：操作簡便，重現(xiàn)性好，有效光程大，對大多數(shù)元素有較高靈敏度，應(yīng)用廣泛。缺點：原子化效率低，靈敏度不夠高，不能直接分析固體樣品。2、無火焰原子化法

無火焰原子化裝置是利用電熱、陰極濺射、等離子體或激光等方法使試樣中待測元素形成基態(tài)自由原子。目前廣泛使用的是電加熱原子化法和化學(xué)原子化法等原子化方法。（1）電加熱原子化法

原子化裝置：高溫石墨爐原子化器。工作原理：利用低壓大電流通過石墨器皿(多為石墨管)時，所產(chǎn)生的高溫,使置于其中的少量溶液或固體試樣蒸發(fā)和原子化?；窘Y(jié)構(gòu)：石墨管（杯）、爐體、電源

石墨管長30～60mm，外徑6mm，內(nèi)徑4mm。原子化的程序干燥灰化原子化（高溫）凈化(除殘)

a.干燥在低溫（溶劑沸點）下蒸發(fā)掉樣品中溶劑。通常干燥的溫度稍高于溶劑的沸點。對水溶液，干燥溫度一般在100℃左右。干燥時間與樣品的體積有關(guān)，一般為20~60s不等。

b.灰化在較高溫度下除去比待測元素容易揮發(fā)的低沸點無機物及有機物，減少基體干擾。

c.高溫原子化使以各種形式存在的分析物揮發(fā)并離解為中性原子。原子化的溫度一般在2400~3000℃（因被測元素而已），時間一般為5~10s。d.凈化（高溫除殘）升至更高的溫度，除去石墨管中的殘留分析物，以減少和避免記憶效應(yīng)。

原子吸收分析中需要研究的條件之三：石墨爐原子化條件的選擇

灰化、原子化條件的選擇(可繪制A—T,A—t曲線來確定)管式石墨爐原子化法的特點優(yōu)點：取樣量少靈敏度高化學(xué)干擾、基體干擾小缺點：精密度較火焰法差背景吸收①汞低溫原子化法：汞在室溫下，有一定的蒸氣壓，沸點為357C。只要對試樣進行化學(xué)預(yù)處理還原出汞原子，由載氣（Ar或N2）將汞蒸氣送入吸收池內(nèi)測定。②氫化物原子化法：適用于Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se和Te等元素。在一定的酸度下，將被測元素還原成極易揮發(fā)與分解的氫化物，如AsH3、SnH4、BiH3等。這些氫化物經(jīng)載氣送入石英管后，進行原子化與測定。（2）化學(xué)原子化法：三、單色器（分光系統(tǒng)）

作用：將待測元素的吸收線與鄰近譜線分開組成：入射狹縫、出射狹縫、色散元件（棱鏡或光柵）及凹面反射鏡。

紅外與原子吸收的單色器都在樣品后面，與紫外-可見不同縫寬的控制光譜通帶是指單色器出射光譜所包含的波長范圍，它由光柵線色散率的倒數(shù)和出射狹縫寬度所決定。光譜通帶（W)=縫寬(S)×線色散率倒數(shù)(D)被測元素共振吸收線與干擾線近，選用W要??；干擾線較遠，可用大的W。就某臺儀器而言，單色器的倒線色散率總是確定的，只能通過改變狹縫寬度來改變光譜的通帶寬度，此時選擇光譜通帶實際上就是選擇狹縫寬度。四、檢測系統(tǒng)

檢測系統(tǒng)主要由檢測器（光電元件），放大器和顯示裝置等組成。

1、檢測器

其作用是將單色器分出的光信號進行光電轉(zhuǎn)換。在原子吸收分光光度計中常用的是光電倍增光作為檢測器。

分光后的光照射到光敏陰極K上，轟擊出的光電子又射向光敏陰極1，轟擊出更多的光電子，依次倍增，在最后放出的光電子比最初多到106倍以上，最大電流可達10μA，電流經(jīng)負載電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘査?/p>