七章原子吸收与原子荧光光谱法.pptVIP

第七章 原子吸收与原子荧光光谱法 §7—1基本原理 一．原子吸收的过程 当适当波长的光通过含有基态原子的蒸气时，基态原子就可以吸收某些波长的光而从基态被激发到激发态，从而产生原子吸收光谱。 二．原子吸收线的形状（或轮廓） 若将吸收系数对频率作图，所得曲线为吸收线轮廓。 K为吸收系数，表示单位体积内原子对光的吸收值；γ为频率；吸收最大处所对应的频率叫中心频率；最大吸收值叫峰值吸收；最大吸收值的一半处所对应的宽度叫谱线宽度，用△γ表示； 原子的吸收光谱线具有一定宽度的原因有以下几个： 1．谱线的自然宽度： 自然宽度（约在10-5nm数量级）。 2．多普勒变宽（热变宽）： 由于多普勒效应而导致的谱线变宽。其宽度约为10-3nm数量级。 3．压力变宽：由于同类原子或与其它粒子（分子、原子、离子、电子等）相互碰撞而造成的吸收谱线变宽。其宽度也约为10-3nm数量级。 三．原子的吸收与原子浓度的关系： 1、积分吸收与原子浓度的关系： 某一频率的吸收不能代表所有原子的总吸收，因此要准确测定原子吸收值，必须测定图中曲线和横坐标轴所包围的总面积。用积分吸收表示： 2、峰值吸收与原子浓度的关系： 四．原子吸收的测量： 需测量的是原子的峰值吸收。为了测定K0值，使用的光源必须是锐线光源。 （一）锐线光源：光源发射线的中心频率与吸收线的中心频率一致，而且发射线的半宽度比吸收线的半宽度小得多时，则发射线光源叫做锐线光源。 1、光源的能量能被原子充分吸收，测定的灵敏度较高。 如果用连续光源，则吸收的光的强度只占入射光强度的极小部分，使测定的灵敏度极差：如图所示 2、在锐线光源半宽度范围内，可以认为原子的吸收系数为常数，并等于中心波长处的吸收系数。 （二）原子吸收的测量： 在使用锐线光源的条件下原子蒸气的吸光度与峰值吸收有如下关系： A=lgI0/I=0.4343K0L 式中A为中心频率处的吸光度；L为原子蒸气的厚度； 由此式可知，只要测定吸光度并固定L，就可求得K0，而K0与原子蒸气中原子的浓度成正比。并且在稳定的测定条件下，被测定试液中待测元素的浓度与原子蒸气中的原子浓度也成正比。 所以，吸光度与试液中待测元素的C也成正比，可简单的用下式表示： A=KC K包含了所有的常数。此式就是原子吸收光谱法进行定量分析的理论基础。 §7—2 原子吸收分光光度计 原子分光光度计由光源、原子化系统、分光系统及检测显示系统四个部分构成。 一．光源： 1．光源应满足的条件： 1）能辐射出半宽度比吸收线半宽度还窄的谱线，并且发射线的中心频率应与吸收线的中心频率相同。 2）辐射的强度应足够大。 3）辐射光的强度要稳定，且背景小。 2．空心阴极灯： 空心阴极灯是一种气体放电管，其结构如图： 钨棒构成的阳极和一个圆柱形的空心阴极，空心阴极是由待测元素的纯金属或合金构成，或者由空穴内衬有待测元素的其它金属构成。 当在正负电极上施加适当电压（一般为200～500伏）时，在正负电极之间便开始放电，这时，电子从阴极内壁射出，经电场加速后向阳极运动。 电子在由阴极射向阳极的过程中，与载气（惰性气体）原子碰撞使其电离成为阳离子。带正电荷的惰性气体离子在电场加速下，以很快的速度轰击阴极表面，使阴极内壁的待测元素的原子溅射出来，在阴极腔内形成待测元素的原子蒸气云。 蒸气云中的待测元素的原子再与电子、惰性气体原子、离子发生碰撞而被激发，从而发射出所需频率的光。阴极发射出的光谱，主要是阴极元素的光谱（待测元素的光谱，另外还杂有内充惰性气体和阴极杂质的光谱）。 工作过程：高压直流电（300V）---阴极电子---撞击隋性原子---电离(二次电子维持放电)---正离子---轰击阴击---待测原子溅射----聚集空心阴极内被激发----待测元素特征共振发射线。 二. 原子化器 原子化器是将样品中的待测组份转化为基态原子的装置。 （一）火焰原子化器：火焰原子化法是利用气体燃烧形成的火焰来进行原子化的。火焰型的原子化系统我们把它叫做火焰原子化器。 1．结构：火焰原子化器的结构如图所示： a）喷雾器：将试样溶液转为雾状。 b）雾化室：内装撞击球和扰流器（去除大雾滴并使气溶胶均匀）。 c）燃烧器：产生火焰并使试样蒸发和原子化的装置。 2．原子化过程： MeX 脱水 MeX 蒸发 MeX 分解 （溶液）（固体微粒） （气态分子） Me ＋X (基态原子) 3．火焰：火焰的作用是将试液中的待测元素原子化。 1）火焰的组成： 空气——乙炔火焰：温度在2500K左右； N2O——乙炔火焰：