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1、Chap13原子吸收光谱法原子吸收光谱法(Atomic Absorption Spectrometry,AAS)一、概述一、概述二、基本原理二、基本原理三、三、AASAAS仪器及其组成仪器及其组成四、原子吸收分析方法四、原子吸收分析方法基本要求：基本要求：掌掌掌掌握握握握基基基基本本本本概概概概念念念念：共共共共振振振振吸吸吸吸收收收收线线线线、半半半半宽宽宽宽度度度度、原原原原子子子子吸吸吸吸收收收收曲曲曲曲线线线线、积积积积分分分分吸吸吸吸收收收收、峰峰峰峰值值值值吸吸吸吸收收收收等等等等；原原原原子子子子吸吸吸吸收收收收值值值值与与与与原原原原子子子子浓浓浓浓度度度度的关系及原子吸收光谱
2、测定原理。的关系及原子吸收光谱测定原理。的关系及原子吸收光谱测定原理。的关系及原子吸收光谱测定原理。熟熟熟熟悉悉悉悉原原原原子子子子吸吸吸吸收收收收分分分分光光光光光光光光度度度度法法法法的的的的特特特特点点点点；原原原原子子子子在在在在各各各各能能能能级级级级的的的的分分分分布布布布；吸吸吸吸收收收收线线线线变变变变宽宽宽宽的的的的主主主主要要要要原原原原因因因因；原原原原子子子子吸吸吸吸收收收收分分分分光光光光光光光光度度度度计的基本构造；定量分析的三种基本方法。计的基本构造；定量分析的三种基本方法。计的基本构造；定量分析的三种基本方法。计的基本构造；定量分析的三种基本方法。了了了了解解解
3、解光光光光谱谱谱谱项项项项及及及及能能能能级级级级图图图图；实实实实验验验验条条条条件件件件的的的的选选选选择择择择，干干干干扰扰扰扰与与与与其其其其消消消消除方法。除方法。除方法。除方法。？一、一、概述概述1.历史历史:u18021802年，发现太阳连续光谱中有暗线年，发现太阳连续光谱中有暗线；u 18601860年年 ，证明上述暗线是太阳大气圈中的证明上述暗线是太阳大气圈中的 钠原子钠原子对太阳光谱中的对太阳光谱中的钠钠辐射吸收的结果辐射吸收的结果；u 19551955年，将该现象应用于分析；年，将该现象应用于分析；u 6060年代中期迅速发展。年代中期迅速发展。2.举例：（举例：（Na）
4、现象：现象：现象：现象：没有钠蒸气吸收时没有钠蒸气吸收时没有钠蒸气吸收时没有钠蒸气吸收时明亮的钠线；明亮的钠线；明亮的钠线；明亮的钠线；在钠光源和单色仪之间引入钠蒸气在钠光源和单色仪之间引入钠蒸气在钠光源和单色仪之间引入钠蒸气在钠光源和单色仪之间引入钠蒸气钠线亮钠线亮钠线亮钠线亮 度减弱。度减弱。度减弱。度减弱。原因：原因：原因：原因：钠原子的特征辐射被钠原子蒸气吸收了。钠原子的特征辐射被钠原子蒸气吸收了。钠原子的特征辐射被钠原子蒸气吸收了。钠原子的特征辐射被钠原子蒸气吸收了。AASAASAASAAS的基本原理：的基本原理：的基本原理：的基本原理：钠线亮度减弱的程度钠线亮度减弱的程度钠线亮度减
5、弱的程度钠线亮度减弱的程度求得钠原子蒸气的浓度求得钠原子蒸气的浓度求得钠原子蒸气的浓度求得钠原子蒸气的浓度测定样品中钠的含量。测定样品中钠的含量。测定样品中钠的含量。测定样品中钠的含量。3.定义：定义：AASAASAASAAS是是是是基于气态的基态原子基于气态的基态原子基于气态的基态原子基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光外层电子对紫外光和可见光外层电子对紫外光和可见光外层电子对紫外光和可见光（特征辐射）的吸收为基础的分析方法。（特征辐射）的吸收为基础的分析方法。（特征辐射）的吸收为基础的分析方法。（特征辐射）的吸收为基础的分析方法。（属于原子光谱和吸收光谱）（属于原子光谱和吸收光谱）（
6、属于原子光谱和吸收光谱）（属于原子光谱和吸收光谱）AASUV-Vis本质本质本质本质原子吸收原子吸收原子吸收原子吸收分子吸收分子吸收分子吸收分子吸收谱带谱带谱带谱带窄带或谱线吸收窄带或谱线吸收窄带或谱线吸收窄带或谱线吸收宽带吸收宽带吸收宽带吸收宽带吸收光源光源光源光源锐线光源锐线光源锐线光源锐线光源连续光源连续光源连续光源连续光源被测物状态被测物状态被测物状态被测物状态 原子状态，原子蒸气原子状态，原子蒸气原子状态，原子蒸气原子状态，原子蒸气分子状态，溶液分子状态，溶液分子状态，溶液分子状态，溶液仪器结构仪器结构仪器结构仪器结构分光系统在分光系统在分光系统在分光系统在原子化器之后原子化器之后原
7、子化器之后原子化器之后分光系统在分光系统在分光系统在分光系统在吸收池之前吸收池之前吸收池之前吸收池之前测定温度测定温度测定温度测定温度高温（稍高于化合物高温（稍高于化合物高温（稍高于化合物高温（稍高于化合物的分解温度）的分解温度）的分解温度）的分解温度）常温常温常温常温 4.AAS与与UV-Vis比较：比较：基本原理相同：物质对光的吸收基本原理相同：物质对光的吸收5.AAS特点：特点：u优点：优点：1 1）检出限低，灵敏度高；）检出限低，灵敏度高；2 2）选择性好，准确度高；）选择性好，准确度高；3 3）分析速度快，测定范围广，可测）分析速度快，测定范围广，可测7070多种多种 元素。（分析对
8、象为金属元素）元素。（分析对象为金属元素）u缺点：缺点：1）标准曲线的线性范围窄；标准曲线的线性范围窄；2）换灯；多元素同时测定有困难；换灯；多元素同时测定有困难；3）对非金属及难熔元素的测定尚有困难；对非金属及难熔元素的测定尚有困难；对复杂样品分析干扰也较严重。对复杂样品分析干扰也较严重。6.6.应用应用：广泛。广泛。二、基本原理二、基本原理（一）原子的量子能级和能级图（一）原子的量子能级和能级图（一）原子的量子能级和能级图（一）原子的量子能级和能级图量子能级的产生：量子能级的产生：量子能级的产生：量子能级的产生：1.1.1.1.电子绕核运动；电子绕核运动；电子绕核运动；电子绕核运动；2.2
9、.2.2.电子能量由所处能级决定的；电子能量由所处能级决定的；电子能量由所处能级决定的；电子能量由所处能级决定的；3.3.3.3.不同能级间的能量差是量子化的；不同能级间的能量差是量子化的；不同能级间的能量差是量子化的；不同能级间的能量差是量子化的；4.4.4.4.原子光谱是由最外层电子的跃迁产生的，用价电子原子光谱是由最外层电子的跃迁产生的，用价电子原子光谱是由最外层电子的跃迁产生的，用价电子原子光谱是由最外层电子的跃迁产生的，用价电子 表征整个原子的状态。表征整个原子的状态。表征整个原子的状态。表征整个原子的状态。量子能级形式的描述：量子能级形式的描述：量子能级形式的描述：量子能级形式的描
10、述：光谱项光谱项光谱项光谱项 n n2s+12s+1L LJ J1.1.1.1.n n n n价电子的主量子数价电子的主量子数价电子的主量子数价电子的主量子数，表示电子所处的电子层，表示电子所处的电子层，表示电子所处的电子层，表示电子所处的电子层（能层）。取值为（能层）。取值为（能层）。取值为（能层）。取值为1 1 1 1，2 2 2 2，3333通常分别用通常分别用通常分别用通常分别用K K K K、L L L L、M M M M、N N N N表示。表示。表示。表示。2.2.2.2.LLLL总角量子数总角量子数总角量子数总角量子数，表示电子的轨道形状。取值为，表示电子的轨道形状。取值为，表
11、示电子的轨道形状。取值为，表示电子的轨道形状。取值为0 0 0 0，1 1 1 1，2n-12n-12n-12n-1（受（受（受（受n n n n限制），通常分别用限制），通常分别用限制），通常分别用限制），通常分别用s s s s、p p p p、d d d d、f f f f表示。表示。表示。表示。3.3.3.3.SSSS总自旋量子数总自旋量子数总自旋量子数总自旋量子数，其数值为各价电子自旋量子数，其数值为各价电子自旋量子数，其数值为各价电子自旋量子数，其数值为各价电子自旋量子数s s s s的矢量和，取值为的矢量和，取值为的矢量和，取值为的矢量和，取值为0 0 0 0，1/21/21/2
12、1/2，1111，3/23/23/23/2，2222 价电子数价电子数价电子数价电子数/2/2/2/2。4.4.4.4.内量子数内量子数内量子数内量子数，由，由，由，由和和和和耦合的结果，数值为二者耦合的结果，数值为二者耦合的结果，数值为二者耦合的结果，数值为二者的矢量和，即的矢量和，即的矢量和，即的矢量和，即L L L LS S S S。其加和规则为：。其加和规则为：。其加和规则为：。其加和规则为：（L L L LS S S S），（），（），（），（L L L LS S S S1 1 1 1），），），），L L L LS S S S。当当当当L L L LS S S S时，时，时，时，取
13、（取（取（取（2 2 2 2S S S S1 1 1 1）个数值；）个数值；）个数值；）个数值；当当当当L L L L S S S S，J J J J的取值数目为的取值数目为的取值数目为的取值数目为2 2 2 2S S S S1 1 1 12 2 2 2个，分别为个，分别为个，分别为个，分别为1/21/21/21/2和和和和3/23/23/23/2，其对应的光谱项符号为，其对应的光谱项符号为，其对应的光谱项符号为，其对应的光谱项符号为3 3 3 32 2 2 2P P P P1/21/21/21/2和和和和3 3 3 32 2 2 2P P P P3/23/23/23/2。这这这这说说说说明明
14、明明钠钠钠钠原原原原子子子子由由由由基基基基态态态态向向向向第第第第一一一一激激激激发发发发态态态态跃跃跃跃迁迁迁迁时时时时，可可可可产产产产生生生生两两两两种跃迁种跃迁种跃迁种跃迁，因此钠原子最强的钠，因此钠原子最强的钠，因此钠原子最强的钠，因此钠原子最强的钠D D D D线成为双线，即：线成为双线，即：线成为双线，即：线成为双线，即：n2s+1LJ 3 32 2P P1/21/2：E E（3 32 2P P1/21/2）E E（3 32 2S S1/21/2）h h11 （其共振线波长为其共振线波长为其共振线波长为其共振线波长为589.6nm D1589.6nm D1线线线线 ）3 32
15、2S S1/21/2 3 32 2P P3/23/2：E E（3 32 2P P3/23/2）E E（3 32 2S S1/21/2）h h22 （其共振线波长为其共振线波长为其共振线波长为其共振线波长为589.0nm D2589.0nm D2线线线线 ）3 32 2S S1/21/2（二）基态原子的产生（二）基态原子的产生（二）基态原子的产生（二）基态原子的产生金属盐在火焰中的行为金属盐在火焰中的行为金属盐在火焰中的行为金属盐在火焰中的行为 三个过程三个过程三个过程三个过程蒸发、热分解和激发蒸发、热分解和激发蒸发、热分解和激发蒸发、热分解和激发（或电离或化合）或电离或化合）或电离或化合）或电
16、离或化合）1.1.1.1.蒸发蒸发蒸发蒸发2.2.2.2.MX(MX(湿气溶胶）湿气溶胶）湿气溶胶）湿气溶胶）脱水脱水脱水脱水 MXMX（干气溶胶）（干气溶胶）（干气溶胶）（干气溶胶）气化气化气化气化 MX(MX(气气气气态态态态)2.2.热分解热分解热分解热分解3.3.MXMX（气态）（气态）（气态）（气态）热分解热分解热分解热分解 MM（气态）（气态）（气态）（气态）+X+X（气态）（气态）（气态）（气态）4.4.MM称为基态原子，用称为基态原子，用称为基态原子，用称为基态原子，用MM0 0表示。表示。表示。表示。3.3.激发激发激发激发4.4.MM0 0（基态原子）（基态原子）（基态原子
17、）（基态原子）5.5.MMa+a+aeae（电离）（电离）（电离）（电离）6.6.6.6.原子吸收法建立的基础：原子吸收法建立的基础：原子吸收法建立的基础：原子吸收法建立的基础：MM00 吸收能量吸收能量吸收能量吸收能量 MMj j放出能量放出能量放出能量放出能量MMj j（激发）（激发）（激发）（激发）（三）基态原子数与激发态原子数的关系（三）基态原子数与激发态原子数的关系据据热热力力学学原原理理，激激发发态态原原子子数数与与基基态态原原子子数数之之比比服服从从 Boltzmann Boltzmann 分配定律：分配定律：即：即：N Ni i/N N0 0 的大小主要的大小主要与与“波长波长
18、”及及“温度温度”有关。有关。a a）温温度度增增加加，则则 N Ni i/N N0 0 大大，即即处处于于激激发发态态的的原原子子数数增加；且增加；且N Ni i/N N0 0随温度随温度 T T 增加而呈指数增加。增加而呈指数增加。b b）温温度度不不变变：激激发发能能(h(h)小小或或长长，N Ni/N0i/N0则则大大，即即波波长长长长的的原原子子处处于于激激发发态态的的数数目目多多；但但在在AASAAS中中，波波长不超过长不超过600nm600nm。即激发能对。即激发能对 Ni/N0 Ni/N0 的影响有限！的影响有限！可可 用用 N0代代 表表总原子数。总原子数。（四）原子吸收及其
19、定量基础（四）原子吸收及其定量基础1.1.1.1.原子吸收线的产生原子吸收线的产生原子吸收线的产生原子吸收线的产生 若若若若辐射频率相应的能量辐射频率相应的能量辐射频率相应的能量辐射频率相应的能量=原子由基态跃迁到激发态原子由基态跃迁到激发态原子由基态跃迁到激发态原子由基态跃迁到激发态所需的能量所需的能量所需的能量所需的能量，则会引起原子对辐射的吸收，产生原子，则会引起原子对辐射的吸收，产生原子，则会引起原子对辐射的吸收，产生原子，则会引起原子对辐射的吸收，产生原子吸收光谱。吸收光谱。吸收光谱。吸收光谱。共振激发：共振激发：共振激发：共振激发：原子从基态跃迁到第一激发态。原子从基态跃迁到第一激
20、发态。原子从基态跃迁到第一激发态。原子从基态跃迁到第一激发态。共振吸收线：共振吸收线：共振吸收线：共振吸收线：由上述所产生的谱线。由上述所产生的谱线。由上述所产生的谱线。由上述所产生的谱线。特征谱线：特征谱线：特征谱线：特征谱线：由于各元素的原子结构和外层电子排布不由于各元素的原子结构和外层电子排布不由于各元素的原子结构和外层电子排布不由于各元素的原子结构和外层电子排布不同，不同元素从基态跃迁到第一激发态时，吸收的能同，不同元素从基态跃迁到第一激发态时，吸收的能同，不同元素从基态跃迁到第一激发态时，吸收的能同，不同元素从基态跃迁到第一激发态时，吸收的能量不同，故各元素的共振线不同，各有其特征。
21、量不同，故各元素的共振线不同，各有其特征。量不同，故各元素的共振线不同，各有其特征。量不同，故各元素的共振线不同，各有其特征。共振线共振线共振线共振线最灵敏和最强最灵敏和最强最灵敏和最强最灵敏和最强分析线分析线分析线分析线(位于位于位于位于UVUVUVUV和和和和VisVisVisVis区）区）区）区）2.原子吸收线的轮廓和变宽原子吸收线的轮廓和变宽 以频率为以频率为以频率为以频率为 ，强度为，强度为，强度为，强度为 I I I I0 0 0 0 的光通过原子蒸气的光通过原子蒸气的光通过原子蒸气的光通过原子蒸气,其中一其中一其中一其中一部分光被吸收部分光被吸收部分光被吸收部分光被吸收,使该入射
22、光的光强降低为使该入射光的光强降低为使该入射光的光强降低为使该入射光的光强降低为I I I I 。如图：。如图：。如图：。如图：I0K0/2K K0 0I 0 I （吸收强度与频率的关系）（吸收强度与频率的关系）K （谱线轮廓）（谱线轮廓）图中图中：K 吸收系数；吸收系数；K0峰值吸收系数；峰值吸收系数；0中心频率中心频率(由原子能级决定由原子能级决定)；谱线轮廓半宽度（谱线轮廓半宽度（K0/2处的宽度）；处的宽度）；uu原子吸收线的特点由原子吸收谱线的原子吸收线的特点由原子吸收谱线的中心频中心频率（或中心波长）、半宽度、强度率（或中心波长）、半宽度、强度来表征。来表征。uu中心频率中心频率
23、0 0由原子能级所决定由原子能级所决定 ，强度是由两，强度是由两能级之间的跃迁几率决定的。能级之间的跃迁几率决定的。uu半宽度由以下因素决定：半宽度由以下因素决定：1.1.原子自身性质决定的自然宽度。原子自身性质决定的自然宽度。2.2.外界影响导致的变宽。外界影响导致的变宽。1.1.自然变宽：自然变宽：没没有有外外界界影影响响，谱谱线线仍仍有有一一定定的的宽宽度度称称为为自自然然宽宽度度，它它与与激激发发态态原原子子的的平平均均寿寿命命有有关关。该该宽宽度度(10(10-5-5nm)nm)比比光光谱谱仪仪本本身身产产生生的的宽宽度度要要小小得得多多，只只有有极高分辨率的仪器才能测出，故可勿略不
24、计。极高分辨率的仪器才能测出，故可勿略不计。2.2.同位素变宽：同位素变宽：同同种种元元素素含含有有不不同同的的同同位位素素，各各种种同同位位素素能能产产生生波波长长十十分分接接近近的的，但但又又有有一一定定差差别别的的谱谱线线，故故使使同同一一元元素素的的谱谱线线有有一一定定的的宽宽度度，称称为为同同位位素素效效应。可忽略。应。可忽略。3.3.多普勒（多普勒（DopplerDoppler）变宽：）变宽：它与相对于观察者的原它与相对于观察者的原子的无规则热运动有关。又称子的无规则热运动有关。又称热变宽。热变宽。光子观测光子观测(0+D)（0-D）可可见见，Doppler变变宽宽 与与谱谱线线频
25、频率率、相相对对原原子子质质量量和和温温度度有有关关，多多在在10-310-2数数量量级级，是是谱谱线线变变宽宽的的主主要要因因素。素。4.4.压力变宽压力变宽（Pressure effectPressure effect）吸吸光光原原子子与与蒸蒸气气原原子子相相互互碰碰撞撞而而引引起起能能级级的的微微小小变变化化，使使发发射射或或吸吸收收的的光光量量子子频频率率改改变变而而导导致致的的变宽（变宽（1010-3-3 数量级数量级），与压力有关。可分为：），与压力有关。可分为：a a）赫赫鲁鲁兹兹马马克克（Holtzmark Holtzmark）变变宽宽：又又称称共共振振变变宽，是待测原子之间的
26、碰撞。宽，是待测原子之间的碰撞。b b）劳劳伦伦兹兹（LorentzLorentz ）变变宽宽：待待测测原原子子与与其其它它原原子或分子之间的碰撞。子或分子之间的碰撞。n n火焰原子化器火焰原子化器火焰原子化器火焰原子化器压力变宽为主要；压力变宽为主要；压力变宽为主要；压力变宽为主要；n n石墨炉原子化器石墨炉原子化器石墨炉原子化器石墨炉原子化器多普勒变宽为主要。多普勒变宽为主要。多普勒变宽为主要。多普勒变宽为主要。（五）原子吸收值与原子浓度的关系（五）原子吸收值与原子浓度的关系1.1.积分吸收积分吸收 以以光光强强为为 I I0 0 的的特特征征谱谱线线通通过过厚厚度度为为L L的的基基态态
27、原原子子蒸蒸汽汽时时，其中一部分光被吸收，使该入射光的光强降低为其中一部分光被吸收，使该入射光的光强降低为 I I 。如图：。如图：*原子吸收光谱是同种基态原子在吸收其共振辐射时被展宽了原子吸收光谱是同种基态原子在吸收其共振辐射时被展宽了原子吸收光谱是同种基态原子在吸收其共振辐射时被展宽了原子吸收光谱是同种基态原子在吸收其共振辐射时被展宽了的吸收带，吸收线上的任意各点都与相同的能级跃迁相联系。的吸收带，吸收线上的任意各点都与相同的能级跃迁相联系。的吸收带，吸收线上的任意各点都与相同的能级跃迁相联系。的吸收带，吸收线上的任意各点都与相同的能级跃迁相联系。故在故在故在故在AASAASAASAAS中
28、，是测量气态原子吸收共振线的总能量，即积分吸中，是测量气态原子吸收共振线的总能量，即积分吸中，是测量气态原子吸收共振线的总能量，即积分吸中，是测量气态原子吸收共振线的总能量，即积分吸收。收。收。收。原子蒸汽原子蒸汽lhI0 I K K K K为为为为基基基基态态态态原原原原子子子子对对对对频频频频率率率率为为为为的光辐射吸收系数的光辐射吸收系数的光辐射吸收系数的光辐射吸收系数 。积积分分吸吸收收，即即测测定定吸吸收收曲曲线线下下面面所所包包括括的的整整个个面面积积 ，即吸收系数对频率的积分，其数学表达式为：即吸收系数对频率的积分，其数学表达式为：式式中中，e e为为电电子子电电荷荷；c c为为
29、光光速速；m m为为电电子子质质量量；f f为为振振子子强强度度（为为受受到到激激发发的的每每个个原原子子的的平平均均电电子子数数，与与吸吸收收几几率率成成正正比比）；N N0 0为为单单位位体体积积内内能能够够吸吸收收频频率率为为V V0 0 V V范范围围内内辐辐射射的的基基态态原原子子数数目目（N N0 0NN）。在在一一定定条条件件下下，对对于于给给定定的的元元素素，f f可为定值，常数合并，用可为定值，常数合并，用k k表示，得：表示，得：故故原原子子吸吸收收定定量量分分析析的的基基础础：积积分分吸吸收收与与待待测测元元素素原原子子的的总总数数N N呈简单的线性关系。呈简单的线性关系
30、。=KN但但积积分分吸吸收收的的测测定定非非常常困困难难。因因为为原原子子吸吸收收线线的的半半宽宽度度很很小小，只只有有。要要分分辨辨如如此此窄窄的的谱谱线线，对对波波长长为为500 500 nmnm，其其分分辨率应为：辨率应为：这样高的分辨率，对现代仪器很难达到！这样高的分辨率，对现代仪器很难达到！采采用用低低分分辨辨率率的的色色散散仪仪，以以“峰峰值值吸吸收收”来来代代替替“积积分分吸收吸收”。2.2.峰值吸收峰值吸收峰峰值值吸吸收收测测量量是是用用峰峰值值吸吸收收系系数数来来代代替替积积分分吸吸收收的的测测定定。的的测测定定，只只要要使使用用锐锐线线光光源源（能能发发射射出出谱谱线线半半
31、宽宽度度很很窄窄的的发射线的光源），而不用高分辨率的单色器就能做到。发射线的光源），而不用高分辨率的单色器就能做到。条件：条件：a.a.锐线光源的发射线与原子吸收线的中心频率完全一致；锐线光源的发射线与原子吸收线的中心频率完全一致；b.b.锐锐线线光光源源发发射射线线的的半半宽宽度度比比吸吸收收线线的的半半宽宽度度小小得得多多 （1/51/10）。）。0I 吸收线吸收线发射线发射线峰值吸收的测量峰值吸收的测量 当当当当e e e e a a a a时，发射线很窄，发射线的轮廓可认为是一时，发射线很窄，发射线的轮廓可认为是一时，发射线很窄，发射线的轮廓可认为是一时，发射线很窄，发射线的轮廓可认为
32、是一个矩形，则在发射线的范围内各频率的吸收系数近似相等，个矩形，则在发射线的范围内各频率的吸收系数近似相等，个矩形，则在发射线的范围内各频率的吸收系数近似相等，个矩形，则在发射线的范围内各频率的吸收系数近似相等，即即即即K K K K K K K K0 0 0 0，（，（，（，（KvKvKvKv原本为不定值，是原本为不定值，是原本为不定值，是原本为不定值，是V V V V的函数）。因此可以的函数）。因此可以的函数）。因此可以的函数）。因此可以“峰值吸收峰值吸收峰值吸收峰值吸收”代替代替代替代替“积分吸收积分吸收积分吸收积分吸收”。通常通常通常通常K K K K0 0 0 0与谱线的宽度有关，即
33、与谱线的宽度有关，即与谱线的宽度有关，即与谱线的宽度有关，即 结合下两式：结合下两式：结合下两式：结合下两式：0I 吸收线吸收线发射线发射线峰值吸收的测量峰值吸收的测量 合并常数项，得到：合并常数项，得到：合并常数项，得到：合并常数项，得到：在稳定的原子化条件下，试液中被测组分浓度在稳定的原子化条件下，试液中被测组分浓度在稳定的原子化条件下，试液中被测组分浓度在稳定的原子化条件下，试液中被测组分浓度C C C C 与蒸气中原子总数与蒸气中原子总数与蒸气中原子总数与蒸气中原子总数N N N N 成正比成正比成正比成正比，故，故，故，故 吸光度与待测元素吸光度与待测元素吸光度与待测元素吸光度与待测
34、元素在试样中的浓度关系为：在试样中的浓度关系为：在试样中的浓度关系为：在试样中的浓度关系为：上式即为上式即为上式即为上式即为原子吸收测量的基本关系式原子吸收测量的基本关系式原子吸收测量的基本关系式原子吸收测量的基本关系式。空心阴极灯空心阴极灯原子化器原子化器单色仪单色仪检测器检测器原子化系统原子化系统雾化器雾化器样品液样品液废液废液切光器切光器助燃气助燃气燃气燃气原子吸收仪器结构示意图原子吸收仪器结构示意图三、三、三、三、AAS AAS 仪器及其组成仪器及其组成仪器及其组成仪器及其组成 光源光源光源光源原子化器原子化器原子化器原子化器单色器单色器单色器单色器检测系统检测系统检测系统检测系统（一
35、）光源（一）光源作用：作用：产生原子吸收所需要的共振辐射。产生原子吸收所需要的共振辐射。要求：要求：a a）发发射射辐辐射射波波长长的的半半宽宽度度要要明明显显小小于于吸吸收收线线的的半半宽宽度；度；b b）能能辐辐射射待待测测元元素素的的共共振振线线（其其频频率率与与待待测测元元素素基基态原子跃迁的能量相适应）；态原子跃迁的能量相适应）；c c）锐线强度大，背景发射小；操作方便，寿命长。）锐线强度大，背景发射小；操作方便，寿命长。1.空心阴极灯空心阴极灯(Hollow Cathode Lamp,HCL)1 1 1 1）锐线光源；）锐线光源；）锐线光源；）锐线光源；2 2 2 2）构造及工作原
36、理；）构造及工作原理；）构造及工作原理；）构造及工作原理；3 3 3 3）发射的光谱主要是阴极元素的光谱。）发射的光谱主要是阴极元素的光谱。）发射的光谱主要是阴极元素的光谱。）发射的光谱主要是阴极元素的光谱。电流越大，光强越大，但过大则谱线变宽且强电流越大，光强越大，但过大则谱线变宽且强电流越大，光强越大，但过大则谱线变宽且强电流越大，光强越大，但过大则谱线变宽且强度不稳定；充入低压惰性气体可防止与元素反应度不稳定；充入低压惰性气体可防止与元素反应度不稳定；充入低压惰性气体可防止与元素反应度不稳定；充入低压惰性气体可防止与元素反应并减小碰撞变宽。并减小碰撞变宽。并减小碰撞变宽。并减小碰撞变宽。
37、答：低压原子密度低，劳伦兹变宽小；答：低压原子密度低，劳伦兹变宽小；答：低压原子密度低，劳伦兹变宽小；答：低压原子密度低，劳伦兹变宽小；小电流温度低，多普勒变宽小小电流温度低，多普勒变宽小小电流温度低，多普勒变宽小小电流温度低，多普勒变宽小;故产生锐线光源！故产生锐线光源！故产生锐线光源！故产生锐线光源！惰性气体难于激发且谱线相对简单惰性气体难于激发且谱线相对简单惰性气体难于激发且谱线相对简单惰性气体难于激发且谱线相对简单低背景低背景低背景低背景问题：为什么问题：为什么问题：为什么问题：为什么HCLHCL会产生低背景的锐线光源？会产生低背景的锐线光源？会产生低背景的锐线光源？会产生低背景的锐线
38、光源？影响谱线性质之因素：电流、充气种类及压力。影响谱线性质之因素：电流、充气种类及压力。影响谱线性质之因素：电流、充气种类及压力。影响谱线性质之因素：电流、充气种类及压力。2.2.多元素空心阴极灯多元素空心阴极灯原理：原理：原理：原理：阴极内含有两个或多个不同元素，同时辐阴极内含有两个或多个不同元素，同时辐阴极内含有两个或多个不同元素，同时辐阴极内含有两个或多个不同元素，同时辐 射两种或多种元素的共振线。射两种或多种元素的共振线。射两种或多种元素的共振线。射两种或多种元素的共振线。优点：优点：优点：优点：几种元素的同时测定。几种元素的同时测定。几种元素的同时测定。几种元素的同时测定。缺点：缺
39、点：缺点：缺点：辐射强度、灵敏度、寿命都不如单元素辐射强度、灵敏度、寿命都不如单元素辐射强度、灵敏度、寿命都不如单元素辐射强度、灵敏度、寿命都不如单元素 灯，且组合越多，光谱特性越差，谱线干灯，且组合越多，光谱特性越差，谱线干灯，且组合越多，光谱特性越差，谱线干灯，且组合越多，光谱特性越差，谱线干 扰也大。扰也大。扰也大。扰也大。对光源而言，引起谱线变宽的主要因素是什么？对光源而言，引起谱线变宽的主要因素是什么？（二）（二）原子化器原子化器(Atomizer)(Atomizer)1.1.作用：作用：将样品中的待测组分转化为基态原子蒸将样品中的待测组分转化为基态原子蒸气的装置。气的装置。2.2.
40、过程：过程：MX MX 脱溶剂和气化脱溶剂和气化脱溶剂和气化脱溶剂和气化 MX MX 原子化原子化原子化原子化 M M（基态原子）（基态原子）（基态原子）（基态原子）+X+X3.方法：方法：火焰原子化法和非火焰原子化法。火焰原子化法和非火焰原子化法。（试样）（试样）（试样）（试样）（气态）（气态）（气态）（气态）激发激发激发激发离子化离子化离子化离子化M*(M*(激发态原子激发态原子激发态原子激发态原子)MM+(离子离子离子离子)+e)+e3.1 3.1 火焰原子化器火焰原子化器a）喷雾器（雾化器）喷雾器（雾化器）b）雾化室）雾化室c）燃烧器）燃烧器原理：原理：燃气和助燃气在燃气和助燃气在雾化
41、室中预混合后，在雾化室中预混合后，在燃烧器缝口点燃形成火燃烧器缝口点燃形成火焰，火焰的组成关系到焰，火焰的组成关系到测定的灵敏度、稳定性测定的灵敏度、稳定性和干扰等。和干扰等。1.1.1.1.对对对对不不不不同同同同的的的的元元元元素素素素，应应应应选选选选择择择择不不不不同同同同的的的的恰恰恰恰当当当当的火焰；的火焰；的火焰；的火焰；2.2.2.2.燃燃燃燃气气气气、助助助助燃燃燃燃气气气气的的的的种种种种类类类类、流流流流量量量量不不不不同同同同，火焰的最高温度也不同；火焰的最高温度也不同；火焰的最高温度也不同；火焰的最高温度也不同；3.3.3.3.常用的是乙炔和空气火焰。常用的是乙炔和空
42、气火焰。常用的是乙炔和空气火焰。常用的是乙炔和空气火焰。3.2 3.2 非火焰原子化器非火焰原子化器3.2.1 3.2.1 石石墨墨炉炉原原子子化化器器（管式）（管式）工工作作原原理理：是是一一个个电电加加热热器器，利利用用电电能能加加热热盛盛放放试试样样的的石石墨墨容容器器，使使之之达达到到高高温温以以实实现现试试样样的蒸发和原子化。的蒸发和原子化。组组成成：炉炉体体、石石墨墨管管、电水气供给系统组成。电水气供给系统组成。a.a.优优点点：原原子子化化效效率率高高、灵灵敏敏度度高高、样品用量少、能减少化学干扰。样品用量少、能减少化学干扰。b.b.缺缺点点：由由于于取取样样量量小小，测测定定重
43、重现现性差，操作复杂，较难普及。性差，操作复杂，较难普及。3.2.2 3.2.2 低温原子化法（化学原子化法）低温原子化法（化学原子化法）1）汞蒸气原子化（测汞仪）汞蒸气原子化（测汞仪）将将试试样样中中汞汞的的化化合合物物以以还还原原剂剂（如如SnClSnCl2 2）还还原原为为汞汞蒸汽，并通过蒸汽，并通过Ar Ar 或或N N2 2 将其带入吸收池进行测定。将其带入吸收池进行测定。2）氢化物原子化）氢化物原子化可可将将待待测测物物从从在在一一定定酸酸度度条条件件下下，将将试试样样以以还还原原剂剂（NaBHNaBH4 4）还还原原为为元元素素的的气气态态氢氢化化物物，并并通通过过ArAr或或N
44、 N2 2将将其其带入热的石英管内原子化并测定。带入热的石英管内原子化并测定。特点：检出限比火焰法低特点：检出限比火焰法低1-3个个数量级，选择性好且干扰也小。数量级，选择性好且干扰也小。（三）分光系统（三）分光系统组组成成：出出射射狭狭缝缝、入入射射狭狭缝缝、反反射射镜镜和和色色散散原原件件（多多用用光栅）。光栅）。作作用用：将将空空心心阴阴极极灯灯阴阴极极材材料料的的杂杂质质发发出出的的谱谱线线、惰惰性性气气体体发发出出的的谱谱线线以以及及分分析析线线的的邻邻近近线线等等与与共共振振吸吸收收线线分分开。开。必须注意：必须注意：1.1.在在原原子子吸吸收收光光度度计计中中，单单色色器器通通常
45、常位位于于原原子子化化器器之之后后，（UV-VisUV-Vis那那？），这这样样可可分分掉掉火火焰焰的的杂杂散散光光并并防防止光电管疲劳。止光电管疲劳。2.2.由由于于锐锐线线光光源源的的谱谱线线简简单单，故故对对单单色色器器的的分分辨辨率率要要求不高。求不高。（四）检测系统（四）检测系统组成：组成：组成：组成：检测器、放大器、对数转换器、指示仪表（表检测器、放大器、对数转换器、指示仪表（表检测器、放大器、对数转换器、指示仪表（表检测器、放大器、对数转换器、指示仪表（表 头、记录器、数字显示或数字打印等）。头、记录器、数字显示或数字打印等）。头、记录器、数字显示或数字打印等）。头、记录器、数字
46、显示或数字打印等）。作用：作用：作用：作用：检测器检测器检测器检测器光电转换，常用光电倍增管；光电转换，常用光电倍增管；光电转换，常用光电倍增管；光电转换，常用光电倍增管；放大器放大器放大器放大器将电信号放大；将电信号放大；将电信号放大；将电信号放大；对数转换器对数转换器对数转换器对数转换器将吸收前后的光强度的变化与试样中将吸收前后的光强度的变化与试样中将吸收前后的光强度的变化与试样中将吸收前后的光强度的变化与试样中 待测元素的浓度的关系进行对数变换；待测元素的浓度的关系进行对数变换；待测元素的浓度的关系进行对数变换；待测元素的浓度的关系进行对数变换；显示装置显示装置显示装置显示装置将测定值最
47、终由指示仪表显示出来。将测定值最终由指示仪表显示出来。将测定值最终由指示仪表显示出来。将测定值最终由指示仪表显示出来。原子吸收仪器类型：原子吸收仪器类型：单光束：单光束：1 1）结构简单，体积小，）结构简单，体积小，价格低；价格低；2 2）易发生零漂移，空）易发生零漂移，空心阴极灯要预热心阴极灯要预热 。双光束：双光束：1 1）零漂移小，空心阴）零漂移小，空心阴极灯不需预热，降低极灯不需预热，降低了方法检出限；了方法检出限；2 2）仍不能消除火焰的）仍不能消除火焰的波动和背景的影响。波动和背景的影响。四、原子吸收实验方法四、原子吸收实验方法 测定条件的选择测定条件的选择 干扰及其抑制干扰及其抑
48、制 测定方法的灵敏度与检出限测定方法的灵敏度与检出限 定量分析方法定量分析方法（一）测量条件的选择（一）测量条件的选择（一）测量条件的选择（一）测量条件的选择1.1.1.1.试样取量及处理（试样取量及处理（试样取量及处理（试样取量及处理（取样要有代表性取样要有代表性取样要有代表性取样要有代表性）1.1 1.1 1.1 1.1 取量：取量：取量：取量：应根据试样中被测元素的性质、含量、分析方法和所要求的应根据试样中被测元素的性质、含量、分析方法和所要求的应根据试样中被测元素的性质、含量、分析方法和所要求的应根据试样中被测元素的性质、含量、分析方法和所要求的测量精度而定测量精度而定测量精度而定测量
49、精度而定。a.a.a.a.火焰原子化法；火焰原子化法；火焰原子化法；火焰原子化法；b.b.b.b.石墨管式原子化器。石墨管式原子化器。石墨管式原子化器。石墨管式原子化器。1.2 1.2 1.2 1.2 处理：处理：处理：处理：避免试样污染（水、容器、试剂、大气）；避免试样污染（水、容器、试剂、大气）；避免试样污染（水、容器、试剂、大气）；避免试样污染（水、容器、试剂、大气）；用来配制对照品的试剂不能含有被测元素；用来配制对照品的试剂不能含有被测元素；用来配制对照品的试剂不能含有被测元素；用来配制对照品的试剂不能含有被测元素；对照品溶液的基体组成应尽可能与被测试样接近；对照品溶液的基体组成应尽可
50、能与被测试样接近；对照品溶液的基体组成应尽可能与被测试样接近；对照品溶液的基体组成应尽可能与被测试样接近；避免被测元素损失。避免被测元素损失。避免被测元素损失。避免被测元素损失。2.2.2.2.分析线分析线分析线分析线 通常选通常选通常选通常选共振线（共振线（共振线（共振线（最灵敏线），但不是绝对的。最灵敏线），但不是绝对的。最灵敏线），但不是绝对的。最灵敏线），但不是绝对的。故：故：故：故：火焰组成对共振吸收线有吸收；火焰组成对共振吸收线有吸收；火焰组成对共振吸收线有吸收；火焰组成对共振吸收线有吸收；试样浓度较高时，宜选择灵敏度较低的谱线；试样浓度较高时，宜选择灵敏度较低的谱线；试样浓度较高