原子吸收光谱法-1.ppt

第三章 原子吸收光谱法 Atomic absorption spectrometry (AAS) 3.1概 述 1802年，发现原子吸收现象；1955年，Australia 物理学家Alan Walsh成功的将该现象应用于了分析。60年代中期发展最快。 原子吸收光谱法（AAS）是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为基础的分析方法。 它在地质、冶金、机械、化工、农业、食品、轻工、生物医药、环境保护、材料科学等各个领域有广泛的应用。 近年来，由于对AAS的创新研究，有了突破性进展。 3.2基本原理 4.2.1 原子吸收光谱的产生 当有辐射通过自由原子蒸气，且入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态（一般情况下都是第一激发态）所需要的能量频率时，原子就要从辐射场中吸收能量，产生共振吸收，电子由基态跃迁到激发态，同时伴随着原子吸收光谱的产生。 3.2.2 原子吸收光谱与原子结构 由于原子能级是量子化的，因此，在所有的情况下，原子对辐射的吸收都是有选择性的。由于各元素的原子结构和外层电子的排布不同，元素从基态跃迁至第一激发态时吸收的能量不同，因而各元素的共振吸收线具有不同的特征。　　　　　　　 　　原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。 1.吸收光谱与发射光谱的关系  共振线与吸收线 基态 第一激发态，又回到基态，发射出光谱线，称共振发射线。 同样从基态跃迂至第一激发态所产生的吸收谱线称为共振吸收线（简称为共振线）。 吸收线能量与波长关系 λ= hc/ΔE 基态原子与激发态原子的比可用Bottzmann分布表示： Ni/N0 = gi/g0·e-Ei/kT Ni-激发态原子，N0-基态原子，gi/g0-统计权重，Ei-激发原子需要能量，T-绝对温度，k- Bottzmann常数 吸收线的特点表征 （1）波长， （2）形状， （３）强度 （4）峰宽 波长：λ ； Δυ-吸收线半宽 强度由两能级之间的路迂几率来决定。 吸收线半宽度 一般在0.01～０.１? 发射线半宽度 一般在0.005～0.02 ? 2. 原子吸收线的宽度 原子吸收光谱线并不是严格几何意义上的线，而是占据着有限的相当窄的频率或波长范围，即有一定的宽度。原子吸收光谱的轮廓以原子吸收谱线的中心波长和半宽度来表征。中心波长由原子能级决定。半宽度是指在中心波长的地方，极大吸收系数一半处，吸收光谱线轮廓上两点之间的频率差或波长差。半宽度受到很多实验因素的影响。原子吸收光谱的轮廓如图所示。 3. 影响原子吸收谱线轮廓的主要因素 ③. 压力变宽（碰撞变宽） 原子核蒸气压力愈大，谱线愈宽。同种粒子碰撞——称赫尔兹马克（Holtzmank）变宽, 异种粒子碰撞-------称罗论兹（Lorentz）变宽。 10-2 ? 3.2.3 原子吸收的测量 ⑴. 积分吸收 f-----振子强度, N----单位体积内的原子数, e----为电子电荷, m--- -个电子的质量. 如果我们测量∫Krdυ , 就可求出原子核浓度。但是谱线宽度为10-2 ?左右。需要用高分辨率的分光仪器，这是难以达到的。一百多年前已发现，但一直难以使用。 (2). 峰值吸收  1955年Walsh 提出，在温度不太高的稳定火焰条件下，峰值吸收系数与火焰中被测元素的原子浓度也正比。 ⑷. 实际测量 I = I0·exp(-Kνl ) 上式为吸收定律 I--透射光, I0--入射光, Kν--吸收系数, l --蒸气厚度 当用线光源时, 可用K0 代替 Kν ,用吸光度表示: A =lg[1/exp(-K0l)] = 0.43K0l l－蒸气厚度 A= kNl 因为 N∝C, l 测量时为常数，所以 A = K′C 3.3 仪器装置 类型：单道单光束和单道双光束 3.3.1原子吸收光谱仪原理示意图 3.3.2 光源 ①.空心阴极灯构造 阴极: 钨棒作成圆筒形筒内熔入被测元素 阳极: