原子吸收光谱法解读.ppt

原子吸收光谱法 原子吸收光谱法 Walsh A (1916-1998)和他的原子吸收光谱仪 原子吸收光谱法：基于原子蒸气对其特征谱线吸收进行的定量分析方法。 优点： (1) 检出限低，ng/ml（火焰原子吸收）；10-13～10-14 g （石墨炉原子吸收） ； (2)选择性好，一般情况下共存元素不干扰； (3)准确度高，误差1%～5%； (4)分析速度快； (5)应用范围广，可测定70多种元素。 局限性：难熔元素、非金属元素测定困难；暂不能同时进行多元素分析 原子吸收光谱法概述 原子吸收光谱的产生 处于基态原子核外层电子，如果外界所提供特定能量(E)的光辐射恰好等于核外层电子基态与某一激发态(i)之间的能量差(ΔEi)时，核外层电子将吸收特征能量的光辐射由基态跃迁到相应激发态，从而产生原子吸收光谱。 在通常的原子吸收测定条件下，在原子蒸气中，在一定温度的热力学平衡时，基态与激发态原子数的比例遵循玻尔兹曼分布定律： Ni与N0 分别为激发态与基态的原子数； T为热力学温度； k为玻尔兹曼常数； Ei为激发能；gi / g0为能级的简并度。 基态原子数与激发态原子数的关系： 原子吸收谱线的轮廓 其谱线强度随频率(v)分布急剧变化，通常以吸收系数(Kv)为纵坐标和频率(v)为横坐标的Kv~v曲线描述。 Kv~v曲线图中Kv的极大值处称为峰值吸收系数(K0)，与其相对应的v称为中心频率(v0)，吸收谱线轮廓的宽度以半宽度(Δv)表示。 Kv~v曲线反映出原子核外层电子对不同频率的光辐射具有选择性吸收特性。 影响吸收线轮廓的因素 1.自然变宽 谱线本身具有一定的宽度，约为10-5nm数量级。 2.多普勤变宽 这是由原子在空间作无规热运动所引致的，故又称热变宽，可达10-3nm数量级。 M的原子量， T 绝对温度，υ0谱线中频率 碰撞变宽：原子核蒸气压力愈大，谱线愈宽。 同种粒子碰撞——赫尔兹马克(Holtzmank)变宽, 异种粒子碰撞——称劳论兹（Lorentz）变宽。 此外还有自吸变宽和场致变宽 影响较小。 在一般分析条件下以多普勒变宽和劳论兹变宽为主。 原子吸收谱线的轮廓 原子吸收光谱的测量 原子吸收值与元素浓度关系 当基态原子蒸气厚度L一定，总原子数目N与待测元素原子的浓度成正比 积分吸收法、峰值吸收法、实际测量法 原子吸收光谱仪 仪器结构与工作原理 光源的作用是发射被测元素的共振辐射。对光源的要求：锐线光源，辐射强度大，稳定性高，背景小。 目前应用最广泛的是空心阴极灯和无极放电等。 光源 原子化器的功能是提供能量，使试样干燥、蒸发并原子化。 原子化器分为两大类：火焰原子化器和非火焰离子化器（石墨炉原子化器） 原子化器 火焰原子化器 预混合型火焰原子化器分为雾化器、预混合室和缝式燃烧器3个部分。优点：重现性好；燃烧器吸收光程长，有足够的灵敏度；干扰少等。 缺点：雾化效率较低（10～15％），只能液体进样 。 化学计量火焰：温度高，干扰少，稳定，背景低，常用。 贫燃火焰：火焰温度低，氧化性气氛，适用于碱金属测定。 富燃火焰：还原性火焰，燃烧不完全，测定较易形成难熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等。 火焰类型： 外气路中Ar气体沿石墨管外壁流动，冷却保护石墨管；内气路中Ar气体由管两端流向管中心，从中心孔流出，用来保护原子不被氧化，同时排除干燥和灰化过程中产生的蒸气。 石墨炉原子化器 原子化过程：分为干燥、灰化、原子化、净化四个阶段，待测元素在高温下生成基态原子。 优点：原子化程度高，试样用量少（1-100μL），可测固体及粘稠试样，灵敏度高，检测极限10-12 g/L。 缺点：精密度差，测定速度慢，操作不够简便，装置复杂。 石墨炉的原子化过程及优缺点 由入射狭缝、出射狭缝、反射镜、色散元件组成。 单色器可将被测元素共振吸收线与邻近谱线分开。 W=D×S W表示光谱通带（nm），D表示色散元件的倒线色散率（nm/mm），S表示狭缝宽度（mm） 单色器 检测系统 检测系统 ：主要由检测器、放大器、对数变换器、显示记录装置组成。 1.检测器---将单色器分出的光信号转变成电信号。如：光电倍增管等。 2.放大器---将光电倍增管输出的较弱信号，经电子线路进一步放大。 3.对数变换器---光强度与吸光度之间的转换。 4.显示、记录 新仪器配置：原子吸收计算机工作站 干扰及其抑制 物理干扰：指样品溶液物理性质变化而引起吸收信号强度变化，物理干扰属非选择性干扰，物理干扰一般都是负干扰。 消除方法： 配制与待测样品溶液基体相一致的