《第八章原子吸收光谱分析.优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第八章原子吸收光谱分析.优秀PPT.ppt（62页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第八章第八章 原子吸取光谱分析原子吸取光谱分析 Atomic Absorption Spectrometry,AAS2022/11/5第一节第一节 原子吸取光谱分析基本原理原子吸取光谱分析基本原理其次节其次节 原子吸取分光光度计原子吸取分光光度计第三节第三节 测量条件选择及定量分析方法测量条件选择及定量分析方法第四节第四节 干扰及抑制干扰及抑制第五节第五节 原子荧光光谱法原子荧光光谱法2022/11/5第一节第一节 原子吸取光谱分析基本原理原子吸取光谱分析基本原理一、原子吸取光谱分析概述一、原子吸取光谱分析概述二、原子吸取基本原理二、原子吸取基本原理三、谱线轮廓与谱线变宽三、谱线轮廓与谱线变宽
2、四、积分吸取和峰值吸取四、积分吸取和峰值吸取2022/11/5一、原子吸取光谱分析概述 定义：原子吸取光谱法是一种基于气态的待测元素基态原子对特征谱线的吸取而建立的一种分析方法。这一方法的发展经验了3个发展阶段:原子吸取分析法的发展1.1、原子吸取现象的发觉 早在19世纪初，人们就发觉了原子吸取现象。1802年，W.H.Wollaston伍朗斯顿在探讨太阳连续光谱时，发觉太阳光谱的暗线。但当时人们并不能说明产生这些暗线的缘由。2022/11/51859年年Kirchhoff基尔霍夫基尔霍夫和和Bunson本生在探讨碱本生在探讨碱金属和碱土金属的火焰光谱时，发觉金属和碱土金属的火焰光谱时，发觉N
3、a原子蒸气放射的光在原子蒸气放射的光在通过温度较低的通过温度较低的Na原子蒸气时，会引起原子蒸气时，会引起Na光的吸取，产生暗光的吸取，产生暗线。线。依据这一暗线与太阳光谱中的暗线在同一位置这一事实，依据这一暗线与太阳光谱中的暗线在同一位置这一事实，证明太阳连续光谱中的暗线正是大气圈中的气态证明太阳连续光谱中的暗线正是大气圈中的气态Na原子对太原子对太阳光谱中阳光谱中Na辐射的吸取所引起的。说明白暗线产生的缘由。辐射的吸取所引起的。说明白暗线产生的缘由。2022/11/51.2、空心阴极灯的独创、空心阴极灯的独创尽管原子吸取现象早在尽管原子吸取现象早在19世纪初就被发觉，但原子吸取世纪初就被发
4、觉，但原子吸取现象作为一种分析方法，是从现象作为一种分析方法，是从1955年起先的（年起先的（1955年以前，年以前，始终未用于分析化学，因为原子吸取线为锐线吸取，一般单始终未用于分析化学，因为原子吸取线为锐线吸取，一般单色器无法获得。）。这一年，澳大利亚物理学家色器无法获得。）。这一年，澳大利亚物理学家Walsh发表发表了一篇论文了一篇论文“Applicationofatomicabsorptionspectrometrytoanalyticalchemistry”原子吸取光谱法原子吸取光谱法在分析化学中的应用在分析化学中的应用,解决了原子吸取光谱的光源问题，奠解决了原子吸取光谱的光源问题，
5、奠定了原子吸取光谱法的基础，之后快速发展。定了原子吸取光谱法的基础，之后快速发展。50年头末年头末PE和和Varian公司推出了原子吸取商品仪器。公司推出了原子吸取商品仪器。2022/11/5火焰原子吸取光谱法流程火焰原子吸取光谱法流程2022/11/51.3、电热原子化技术的提出、电热原子化技术的提出1959年里沃夫提出电热原子化技术，大大提高了原子吸年里沃夫提出电热原子化技术，大大提高了原子吸取的灵敏度取的灵敏度。2022/11/52、原子吸取与分子吸取、原子放射的比较、原子吸取与分子吸取、原子放射的比较2.1、原子吸取与分子吸取、原子吸取与分子吸取相同点：都属吸取光谱，遵守比尔定律。不同
6、点：吸光相同点：都属吸取光谱，遵守比尔定律。不同点：吸光物质状态不同（分光光度法：溶液中的分子或离子；物质状态不同（分光光度法：溶液中的分子或离子；AAS:气气态的基态原子）；分子吸取为宽带吸取，而原子吸取为锐线态的基态原子）；分子吸取为宽带吸取，而原子吸取为锐线吸取。吸取。2.2、原子吸取与原子放射的比较、原子吸取与原子放射的比较原子吸取光谱利用的是原子的吸取现象，而原子放射光原子吸取光谱利用的是原子的吸取现象，而原子放射光谱分析是基于原子的放射现象，二者是两种相反的过程。另谱分析是基于原子的放射现象，二者是两种相反的过程。另测定方法与仪器亦有相同和不同之处。测定方法与仪器亦有相同和不同之处
7、。2022/11/53、原子吸取光谱分析的特点原子吸取光谱分析的特点原子吸取法，其优点如下：原子吸取法，其优点如下：(1)灵敏度高：在原子吸取试验条件下，处于基态的原子数目灵敏度高：在原子吸取试验条件下，处于基态的原子数目比激发态多得多（玻尔兹曼分发规律），故灵敏度高。其检比激发态多得多（玻尔兹曼分发规律），故灵敏度高。其检出限可达出限可达10-9g/ml(某些元素可更高某些元素可更高)；(2)选择性好：谱线简洁，因谱线重叠引起的光谱干扰较小，选择性好：谱线简洁，因谱线重叠引起的光谱干扰较小，即抗干扰实力强。分析不同元素时，选用不同元素灯，提高即抗干扰实力强。分析不同元素时，选用不同元素灯，提
8、高分析的选择性；分析的选择性；2022/11/5(3)具有较高的精密度和精确度：因吸取线强度受原子化器具有较高的精密度和精确度：因吸取线强度受原子化器温度的影响比放射线小。试样处理简洁。温度的影响比放射线小。试样处理简洁。RSD12%，相对，相对误差误差0.10.5%。(4)分析速度快，仪器比较简洁，操作便利，应用比较广。分析速度快，仪器比较简洁，操作便利，应用比较广。可用于可用于70余种金属元素和某些非金属元素的定量测定，应用余种金属元素和某些非金属元素的定量测定，应用特别广泛，特别广泛，2022/11/5缺缺点：点：除了一些先进的仪器可以进行多元素的测定外，目前大除了一些先进的仪器可以进行
9、多元素的测定外，目前大多数仪器都不能同时进行多元素的测定。因为每测定一个元多数仪器都不能同时进行多元素的测定。因为每测定一个元素都须要与之对应的一个空心阴极灯素都须要与之对应的一个空心阴极灯(也称元素灯也称元素灯)，一次只，一次只能测一个元素。能测一个元素。由于原子化温度比较低，对于一些易形成稳定化合物的由于原子化温度比较低，对于一些易形成稳定化合物的元素，如元素，如W、Ni、Ta、Zr、Hf、稀土等以及非金属元素，原、稀土等以及非金属元素，原子化效率低，检出实力差，受化学干扰较严峻，所以结果不子化效率低，检出实力差，受化学干扰较严峻，所以结果不能令人满足。能令人满足。非火焰的石墨炉原子化器虽
10、然原子化效率高，检测限低，非火焰的石墨炉原子化器虽然原子化效率高，检测限低，但是重现性和精确性较差。但是重现性和精确性较差。2022/11/52022/11/5二、原子吸取光谱分析基本原理二、原子吸取光谱分析基本原理 1、原子吸取光谱的产生及共振线、原子吸取光谱的产生及共振线在一般状况下，原子处于能量最低状态（最稳定态），在一般状况下，原子处于能量最低状态（最稳定态），称为基态（称为基态（E0=0）。当原子吸取外界能量（光子）时，其）。当原子吸取外界能量（光子）时，其最外层电子可能跃迁到较高的不同能级上，原子的这种运动最外层电子可能跃迁到较高的不同能级上，原子的这种运动状态称为激发态。原子吸取
11、光子从基态跃迁至激发态的过程状态称为激发态。原子吸取光子从基态跃迁至激发态的过程称为原子吸取。称为原子吸取。2022/11/5三、三、谱线轮廓与谱线变宽谱线轮廓与谱线变宽 AAS是基于基态原子对其共振线的吸取而建立的分是基于基态原子对其共振线的吸取而建立的分析方法。从理论上讲，原子的吸取线是确定单色的，但事析方法。从理论上讲，原子的吸取线是确定单色的，但事实上原子吸取线并非是单色的几何线，而是有宽度的，大实上原子吸取线并非是单色的几何线，而是有宽度的，大约约10-3nm，即有确定轮廓。，即有确定轮廓。2022/11/5由于外界条件及本身的影响，造成对原子吸取的微由于外界条件及本身的影响，造成对
12、原子吸取的微扰，使其吸取不行能仅仅对应于一条细线，即原子吸取线扰，使其吸取不行能仅仅对应于一条细线，即原子吸取线并不是一条严格的几何线，而是具有确定的宽度、轮廓，并不是一条严格的几何线，而是具有确定的宽度、轮廓，即透射光的强度表现为一个相像于图示即透射光的强度表现为一个相像于图示,若用原子吸取系若用原子吸取系数数K随随变更的关系作图得到吸取系数轮廓图：变更的关系作图得到吸取系数轮廓图：2022/11/5引起谱线变宽的主要因素有：引起谱线变宽的主要因素有：1、自然宽度自然宽度在无外界影响下，谱线仍有确定宽度，这种宽度称为自在无外界影响下，谱线仍有确定宽度，这种宽度称为自然宽度，以然宽度，以v、表
13、示。表示。约相当于约相当于10-5nm数量级。依数量级。依据量子力学的据量子力学的Heisenberg测不准原理，能级的能量有不确测不准原理，能级的能量有不确定性，定性，E由下式估算：由下式估算：-激发态原子的寿命；激发态原子的寿命；越小，宽度越宽。越小，宽度越宽。2022/11/52、多普勒宽度、多普勒宽度D由于原子在空间作无规则热运动所导致的，故又称为由于原子在空间作无规则热运动所导致的，故又称为热变宽。热变宽。Doppler效应是自然界的一个普遍规律。从一个运动效应是自然界的一个普遍规律。从一个运动的原子放射的光，假如运动方向离开视察者，在视察者看的原子放射的光，假如运动方向离开视察者，
14、在视察者看来，其放射频率较静止原子放射频率低，反之，假如向视来，其放射频率较静止原子放射频率低，反之，假如向视察者运动时，则其放射光的频率较静止原子放射光的频率察者运动时，则其放射光的频率较静止原子放射光的频率高，这一现象称为高，这一现象称为Doppler效应。效应。2022/11/5式中，式中，T热力学温度；热力学温度；M吸光原子的相对原子量。吸光原子的相对原子量。0-为谱线的中心频率。探讨：为谱线的中心频率。探讨：D正比于正比于T1/2,故当原子故当原子化温度稍有变更时，对谱线宽度影响不大。原子量小的原化温度稍有变更时，对谱线宽度影响不大。原子量小的原子，子，D要大一些。要大一些。在原子吸
15、取中，原子化温度一般在在原子吸取中，原子化温度一般在20003000K，D一般在一般在10-310-2nm，它是谱线变宽的主要因素。，它是谱线变宽的主要因素。2022/11/53、压力变宽、压力变宽由于吸光原子与蒸气中原子或分子相互碰撞而引起的由于吸光原子与蒸气中原子或分子相互碰撞而引起的能级略微变更，使放射或吸取光量子频率变更而导致的能级略微变更，使放射或吸取光量子频率变更而导致的谱线变宽。依据与之碰撞的粒子不同，可分为两类：谱线变宽。依据与之碰撞的粒子不同，可分为两类：共振变宽或赫鲁兹马克变宽：因和同种原子碰撞而产生共振变宽或赫鲁兹马克变宽：因和同种原子碰撞而产生的变宽的变宽共振变宽或赫鲁
16、兹马克变宽。共振变宽或赫鲁兹马克变宽。劳伦兹变宽劳伦兹变宽vL：因和其它粒子：因和其它粒子(如待测元素的原子与火如待测元素的原子与火焰气体粒子焰气体粒子)碰撞而产生的变宽劳伦兹变宽，以碰撞而产生的变宽劳伦兹变宽，以vL表表示。示。赫鲁兹马克变宽只有在被测元素浓度较高时才有影响。赫鲁兹马克变宽只有在被测元素浓度较高时才有影响。在通常的条件下，压力变宽起重要作用的主要是劳伦兹在通常的条件下，压力变宽起重要作用的主要是劳伦兹变宽。变宽。2022/11/54、自吸变宽、自吸变宽由自吸现象而引起的谱线变宽称为自吸变宽。光源由自吸现象而引起的谱线变宽称为自吸变宽。光源(空心空心阴极灯阴极灯)放射的共振线被
17、灯内同种基态原子所吸取，从而导致放射的共振线被灯内同种基态原子所吸取，从而导致与放射光谱线类似的自吸现象，使谱线的半宽度变大。灯电与放射光谱线类似的自吸现象，使谱线的半宽度变大。灯电流愈大，产生热量愈大，有的阴极元素则较易受热挥发，且流愈大，产生热量愈大，有的阴极元素则较易受热挥发，且阴极被溅射出的原子也愈多，有的原子没被激发，所以阴极阴极被溅射出的原子也愈多，有的原子没被激发，所以阴极四周的基态原子也愈多，自吸变宽就愈严峻。四周的基态原子也愈多，自吸变宽就愈严峻。2022/11/55、场致变宽、场致变宽场变更宽主要是指在磁场或电场存在下，会使谱线变场变更宽主要是指在磁场或电场存在下，会使谱线
18、变宽的现象。若将光源置于磁场中，则原来表现为一条的谱宽的现象。若将光源置于磁场中，则原来表现为一条的谱线，会分裂为两条或以上的谱线线，会分裂为两条或以上的谱线(2J+1条，条，J为光谱线符号为光谱线符号中的内量子数中的内量子数)，这种现象称为塞曼，这种现象称为塞曼(Zeeman)效应，当磁效应，当磁场影响不很大，分裂线的频率差较小，仪器的辨别率有限场影响不很大，分裂线的频率差较小，仪器的辨别率有限时，表现为宽的一条谱线；光源在电场中也能产生谱线的时，表现为宽的一条谱线；光源在电场中也能产生谱线的分裂，当电场不是特别强时，也表现为谱线的变宽，这种分裂，当电场不是特别强时，也表现为谱线的变宽，这种
19、变宽称为斯塔克变宽称为斯塔克(Stark)变宽。变宽。2022/11/5在影响谱线变宽的因素中，热变宽和压力变宽在影响谱线变宽的因素中，热变宽和压力变宽(主要是主要是劳伦兹变宽劳伦兹变宽)是主要的，其数量级都是是主要的，其数量级都是103nm，构成原子，构成原子吸取谱线的宽度。吸取谱线的宽度。火焰原子化法中，火焰原子化法中，vL是主要的，非火焰原子化法中，是主要的，非火焰原子化法中，D是主要的。谱线变宽，会导致测定的灵敏度下降。是主要的。谱线变宽，会导致测定的灵敏度下降。2022/11/5四、积分吸取和峰值吸取四、积分吸取和峰值吸取 1、积分吸取、积分吸取钨钨丝丝灯灯光光源源和和氘氘灯灯，经经
20、分分光光后后，光光谱谱通通带带0.2nm。而而原原子子吸取线半宽度：吸取线半宽度：10-3nm。如图：。如图：若若用用一一般般光光源源照照射射时时，吸吸 取取 光光 的的 强强 度度 变变 更更 仅仅 为为0.5%（0.001/0.2=0.5%）,吸吸取取部部分分所所占占的的比比例例很很小小。灵敏度极差。灵敏度极差。2022/11/52、峰值吸取、峰值吸取1955年年，澳澳大大利利亚亚物物理理学学家家A.Walsh提提出出以以锐锐线线光光源源为为激激发发光光源源，用用测测量量峰峰值值吸吸取取的的方方法法代代替替积积分分吸吸取取，解解决决了了原原子子吸取测量的难题，吸取测量的难题，使原子吸取成为
21、一种分析方法。使原子吸取成为一种分析方法。锐线光源锐线光源放射线的半宽度比吸取线的半宽度窄的多的光源。放射线的半宽度比吸取线的半宽度窄的多的光源。锐线光源须要满足的条件：锐线光源须要满足的条件：a.光源的放射线与吸取线的光源的放射线与吸取线的0一样。一样。b.放射线的放射线的1/2小于吸取线的小于吸取线的1/2。志向的锐线光源志向的锐线光源空心阴极灯空心阴极灯2022/11/51、峰值吸取的测量、峰值吸取的测量接受锐线光源测定进行测定时，状况如图所示。接受锐线光源测定进行测定时，状况如图所示。由由Lamber-Beer定律：定律：2022/11/5 在原子吸取测定条件下，被测元素的浓度c与原子
22、蒸气中原子总数保持确定的比例关系，即 此式说明：在确定试验条件下，吸光度（A）与浓度（c）成正比。所以通过测定A，就可求得试样中待测元素的浓度（c），此即为原子吸取分光光度法定量基础。2022/11/5其次节其次节 原子吸取分光光度计原子吸取分光光度计一、一、光源光源二、二、原子化器原子化器三、三、光学系统光学系统四、四、检测系统检测系统2022/11/5原原子子吸吸取取分分光光光光度度计计由由光光源源、原原子子化化器器、分分光光系系统统、检检测系统等几部分组成。基本构造见图：测系统等几部分组成。基本构造见图：2022/11/5一、光源一、光源光源的作用是放射被测元素的特征共振辐射。光源的作用
23、是放射被测元素的特征共振辐射。对光源的基本要求是：对光源的基本要求是：1、放射的共振辐射的半宽度要明显小于吸取线的半宽度；、放射的共振辐射的半宽度要明显小于吸取线的半宽度；2、辐射强度大；、辐射强度大；3、背景低，低于特征共振辐射强度的、背景低，低于特征共振辐射强度的1%；4、稳定性好，、稳定性好，30min之内漂移不超过之内漂移不超过1；5、噪声小于、噪声小于0.1；6、运用寿命长于、运用寿命长于5Ah。常用的光源是空心阴极灯（常用的光源是空心阴极灯（HollowCathodeLamp）。）。2022/11/51.空心阴极灯的构造：空心阴极灯的构造：一个带有石英窗的玻璃一个带有石英窗的玻璃管
24、，管内充入低压惰性气体管，管内充入低压惰性气体（Ne、Ar），），低压气体放低压气体放电管。一个阳极：钨棒（末电管。一个阳极：钨棒（末端焊有钛丝或钽片，作用是端焊有钛丝或钽片，作用是吸取有害气体）；一个空心吸取有害气体）；一个空心圆柱形阴极：待测元素（由圆柱形阴极：待测元素（由待测元素制成，或将待测元待测元素制成，或将待测元素衬在内壁如低熔点金属、素衬在内壁如低熔点金属、难加工金属、活泼金属接受难加工金属、活泼金属接受合金）。合金）。2022/11/52.空心阴极灯的工作原理：空心阴极灯的工作原理：当空心阴极灯的两极间施加适当电压时，电子将从空心当空心阴极灯的两极间施加适当电压时，电子将从空心
25、阴极内壁流向阳极，与充入的惰性气体碰撞而使之电离，产阴极内壁流向阳极，与充入的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电荷，其在电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击；使阴极生正电荷，其在电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击；使阴极表面的金属原子溅射出来，溅射出来的金属原子再与电子、表面的金属原子溅射出来，溅射出来的金属原子再与电子、惰性气体原子及离子发生碰撞而被激发，于是阴极内辉光中惰性气体原子及离子发生碰撞而被激发，于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱。便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱。用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯（有单元素空心阴
26、极灯和多元素空心阴极灯）（有单元素空心阴极灯和多元素空心阴极灯）。2022/11/53.空心阴极灯的工作条件：空心阴极灯的工作条件：空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。其主要操空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。其主要操作参数是灯电流。作参数是灯电流。灯电流过低，放射不稳定，且放射强度降低，信噪比下灯电流过低，放射不稳定，且放射强度降低，信噪比下降；但灯电流过大，溅射增加，灯内原子密度增加，压力增降；但灯电流过大，溅射增加，灯内原子密度增加，压力增大，谱线变宽，甚至引起自吸取，引起测定的灵敏度下降，大，谱线变宽，甚至引起自吸取，引起测定的灵敏度下降，且灯的寿命缩短。且灯的寿命缩短。因此
27、在实际工作要选择合适的灯电流。运用前，一般要因此在实际工作要选择合适的灯电流。运用前，一般要预热预热520min。优缺点：优缺点：（1）辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯简洁更换。）辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯简洁更换。（2）每测一种元素需更换相应的灯。）每测一种元素需更换相应的灯。2022/11/5二、原子化系统二、原子化系统原子化系统作用：将试样中的待测元素转变成气态的基原子化系统作用：将试样中的待测元素转变成气态的基态原子（原子蒸气）。态原子（原子蒸气）。原子化是原子吸取分光度光法的关键。原子化是原子吸取分光度光法的关键。实现原子化的方法，可分为：火焰原子化法和非火焰原子化实现原子化的方法
28、，可分为：火焰原子化法和非火焰原子化法。法。1.火焰原子化法火焰原子化法火焰原子扮装置包括：雾化器和燃烧器两部分。燃烧器火焰原子扮装置包括：雾化器和燃烧器两部分。燃烧器有全消耗型（试液干脆喷入火焰）和预混合型（在雾化室将有全消耗型（试液干脆喷入火焰）和预混合型（在雾化室将试液雾化，然后导入火焰）两类。目前广泛应用的是后者。试液雾化，然后导入火焰）两类。目前广泛应用的是后者。2022/11/5火焰原子化法中常用的火焰原子化法中常用的预混合型原子化器预混合型原子化器结构：结构：2022/11/5雾化器：作用是将试雾化器：作用是将试样溶液分散为极微细的雾样溶液分散为极微细的雾滴，形成直径约滴，形成直
29、径约10m的雾的雾滴的气溶胶（使试液雾化）。滴的气溶胶（使试液雾化）。燃烧器燃烧器：作用是使气：作用是使气溶胶原子化。目前多接受溶胶原子化。目前多接受“单缝燃烧器单缝燃烧器”。既可获。既可获得原子蒸气较长的吸取光得原子蒸气较长的吸取光程，又可防止回火程，又可防止回火。2022/11/5火焰：火焰：原子吸取所运用的火焰，只要其温度能使待测元素离解原子吸取所运用的火焰，只要其温度能使待测元素离解成自由的基态原子就可以了。温度高，则激发态原子增加，成自由的基态原子就可以了。温度高，则激发态原子增加，电离度增大，基态原子削减，不利于测定。在确保待测元素电离度增大，基态原子削减，不利于测定。在确保待测元
30、素能充分原子化的前提下，运用较低温度的火焰比运用较高温能充分原子化的前提下，运用较低温度的火焰比运用较高温度火焰具有较高的灵敏度。但温度过低，盐类不能离解，产度火焰具有较高的灵敏度。但温度过低，盐类不能离解，产生分子吸取，干扰测定。生分子吸取，干扰测定。火焰的温度可以通过燃气和助燃气的流量加以限制。火焰的温度可以通过燃气和助燃气的流量加以限制。2022/11/5依据燃气和助燃气比例不同，可将火焰分为三类：依据燃气和助燃气比例不同，可将火焰分为三类：a.化学计量火焰：温度高，干扰少，稳定，背景低，适用化学计量火焰：温度高，干扰少，稳定，背景低，适用于测定很多元素。于测定很多元素。b.富燃火焰：还
31、原性火焰，燃烧不完全，测定较易形成难富燃火焰：还原性火焰，燃烧不完全，测定较易形成难熔氧化物的元素熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等。稀土等。c.贫燃火焰：火焰温度低，氧化性气氛，适用于碱金属测贫燃火焰：火焰温度低，氧化性气氛，适用于碱金属测定。定。2022/11/52.石墨炉原子化法石墨炉原子化法 石墨炉原子器本质就是一个电加热器，通电加热盛放试样石墨炉原子器本质就是一个电加热器，通电加热盛放试样的石墨管，使之升温，以实现试样的蒸发、原子化和激发。的石墨管，使之升温，以实现试样的蒸发、原子化和激发。石墨炉原子器由石墨炉原子器由石墨炉电源石墨炉电源、炉体炉体和和石墨管石墨管三部分组成。三部分组成。
32、将石墨管固定在两个电极之间（接石墨炉电源），石墨管具将石墨管固定在两个电极之间（接石墨炉电源），石墨管具有冷却水外套（炉体）。石墨管中心有一进样口，试样由此有冷却水外套（炉体）。石墨管中心有一进样口，试样由此注入。注入。2022/11/5石墨炉原子化过程一般须要经四步程序升温完成石墨炉原子化过程一般须要经四步程序升温完成a.干燥：在低温（溶剂沸点）下蒸发掉样品中溶剂。干燥：在低温（溶剂沸点）下蒸发掉样品中溶剂。b.灰化：在较高温度下除去比待测元素简洁挥发的低沸点灰化：在较高温度下除去比待测元素简洁挥发的低沸点无机物及有机物，削减基体干扰。无机物及有机物，削减基体干扰。c.高温原子化：使以各种形
33、式存在的分析物挥发并离解为高温原子化：使以各种形式存在的分析物挥发并离解为中性原子。原子化的温度一般在中性原子。原子化的温度一般在24003000，时间一般为，时间一般为510s。d.净化（高温除残）：升至更高的温度，除去石墨管中的净化（高温除残）：升至更高的温度，除去石墨管中的残留分析物，以削减和避开记忆效应。残留分析物，以削减和避开记忆效应。2022/11/5石墨炉原子化法的特点石墨炉原子化法的特点优点：优点：a.有利于易形成难熔氧化物的元素的原子化。有利于易形成难熔氧化物的元素的原子化。b.取样量少。通常固体样品，取样量少。通常固体样品，0.110mg，液体样品，液体样品150Lc.试样
34、全部蒸发，确定灵敏度高。试样全部蒸发，确定灵敏度高。10-910-13g。d.测定结果受样品组成的影响小。测定结果受样品组成的影响小。f.化学干扰小。化学干扰小。缺点：缺点：a.精密度较火焰法差（记忆效应）。精密度较火焰法差（记忆效应）。b.有背景吸取（共存化合物分子吸取），往往须要扣背景。有背景吸取（共存化合物分子吸取），往往须要扣背景。2022/11/5三、光学系统三、光学系统 光学系统可分为两部分：外光路系统（或称照明系统）和光学系统可分为两部分：外光路系统（或称照明系统）和分光系统（单色器）。分光系统（单色器）。1 1外光路系统（或称照明系统）：作用是外光路系统（或称照明系统）：作用是
35、HLPHLP发出的共振线发出的共振线能正确地通过原子蒸汽，并投射在单色器入射狭缝上。能正确地通过原子蒸汽，并投射在单色器入射狭缝上。2 2分光系统（单色器）：是将待分光系统（单色器）：是将待HLPHLP放射的未被待测元素吸放射的未被待测元素吸取的特征谱线与邻近谱线分开。因谱线比较简洁，一般不须取的特征谱线与邻近谱线分开。因谱线比较简洁，一般不须要辨别率很高的单色器。要辨别率很高的单色器。2022/11/5四、检测系统四、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。主要由检测器、放大器、对数变换器、显示记录装置组成。1.检测器检测器-将单色器分出的光信号转变成电信号。将单色器分出
36、的光信号转变成电信号。如：光电池、光电倍增管、光敏晶体管等。如：光电池、光电倍增管、光敏晶体管等。2.放大器放大器-将光电倍增管输出的较弱信号，经电子线将光电倍增管输出的较弱信号，经电子线路进一步放大。路进一步放大。3.对数变换器对数变换器-光强度与吸光度之间的转换。光强度与吸光度之间的转换。4.显示记录装置：新仪器配置：原子吸取计算机工作站显示记录装置：新仪器配置：原子吸取计算机工作站2022/11/5第三节第三节 测量条件选择及定量分析测量条件选择及定量分析一、一、测量条件选择测量条件选择二、二、定量分析方法定量分析方法三、三、应用实例应用实例2022/11/5一、一、测量条件选择测量条件
37、选择1.1.分析线选择分析线选择 通常选择元素的共振线作分析线，可使测定具有较高通常选择元素的共振线作分析线，可使测定具有较高的灵敏度。但并非在任何状况下都是如此。在分析被测元素的灵敏度。但并非在任何状况下都是如此。在分析被测元素浓度较高试样时，可选用灵敏度较低的非共振线作为分析线，浓度较高试样时，可选用灵敏度较低的非共振线作为分析线，否则，否则，A A值太大。此外，还要考虑谱线的自吸取和干扰等问题。值太大。此外，还要考虑谱线的自吸取和干扰等问题。2022/11/52.2.空心阴极灯电流空心阴极灯电流 空心阴极灯的放射特性取决于工作电流。空心阴极灯的放射特性取决于工作电流。灯电流过小，放电不稳
38、定，光输出的强度小；灯电流灯电流过小，放电不稳定，光输出的强度小；灯电流过大，放射谱线变宽，导致灵敏度下降，灯寿命缩短。选择灯过大，放射谱线变宽，导致灵敏度下降，灯寿命缩短。选择灯电流时，应在保持稳定和有合适的光强输出的状况下，尽量选电流时，应在保持稳定和有合适的光强输出的状况下，尽量选用较低的工作电流。用较低的工作电流。实际工作中，最合适的电流应通过试验确定。实际工作中，最合适的电流应通过试验确定。空心阴极灯运用前一般须预热空心阴极灯运用前一般须预热10 30 min10 30 min。2022/11/53.3.火焰火焰 火焰的选择与调整是影响原子化效率的重要因素。选火焰的选择与调整是影响原
39、子化效率的重要因素。选何种火焰，取决于分析对象。何种火焰，取决于分析对象。对于低温、中温火焰适合的元素可运用乙炔对于低温、中温火焰适合的元素可运用乙炔-空气火空气火焰；在火焰中易生成难离解的化合物及难熔氧化物的元素，宜焰；在火焰中易生成难离解的化合物及难熔氧化物的元素，宜用乙炔用乙炔-氧化亚氮高温火焰；分析线在氧化亚氮高温火焰；分析线在220nm220nm以下的元素，可选以下的元素，可选用氢气用氢气-空气火焰。空气火焰。火焰类型选定以后，须通过试验调整燃气与助燃气比火焰类型选定以后，须通过试验调整燃气与助燃气比例，以得到所需特点的火焰。易生成难离解氧化物的元素，用例，以得到所需特点的火焰。易生
40、成难离解氧化物的元素，用富燃火焰；氧化物不稳定的元素，宜用化学计量火焰或贫燃火富燃火焰；氧化物不稳定的元素，宜用化学计量火焰或贫燃火焰。合适的燃助比应通过试验确定。焰。合适的燃助比应通过试验确定。2022/11/54.4.燃烧器高度燃烧器高度 燃烧器高度是限制光源光束通过火焰区域的。由于在燃烧器高度是限制光源光束通过火焰区域的。由于在火焰区内，自由原子浓度随火焰高度的分布是不同的，随火焰火焰区内，自由原子浓度随火焰高度的分布是不同的，随火焰条件而变更。因此必需调整燃烧器的高度，使测量光束从自由条件而变更。因此必需调整燃烧器的高度，使测量光束从自由原子浓度大的区域内通过，可以得到较高的灵敏度。原
41、子浓度大的区域内通过，可以得到较高的灵敏度。2022/11/55.5.狭缝宽度狭缝宽度 狭缝宽度影响光谱通带与检测器接收辐射的能量。狭狭缝宽度影响光谱通带与检测器接收辐射的能量。狭缝宽度的选择要能使吸取线与邻近干扰线分开。当有干扰线进缝宽度的选择要能使吸取线与邻近干扰线分开。当有干扰线进入光谱通带内时，吸光度值将马上减小。不引起吸光度减小的入光谱通带内时，吸光度值将马上减小。不引起吸光度减小的最大狭缝宽度为应选择的合适的狭缝宽。最大狭缝宽度为应选择的合适的狭缝宽。在试验中，也要考虑被测元素谱线困难程度，碱金属、在试验中，也要考虑被测元素谱线困难程度，碱金属、碱土金属谱线简洁，可选择较大的狭缝宽
42、度；过渡元素与稀土碱土金属谱线简洁，可选择较大的狭缝宽度；过渡元素与稀土元素等谱线比较困难，要选择较小的狭缝宽度。元素等谱线比较困难，要选择较小的狭缝宽度。2022/11/5二、定量分析二、定量分析1.1.标准曲线法标准曲线法 从测量误差的角度考虑，从测量误差的角度考虑，A A值在值在0.10.80.10.8之间，测量误之间，测量误差最小。为了保证测定结果的精确度，标准试样应尽可能与实差最小。为了保证测定结果的精确度，标准试样应尽可能与实际试样接近。际试样接近。标准曲线是否是线性通常受很多因素影响，导致其弯标准曲线是否是线性通常受很多因素影响，导致其弯曲的因素主要有：曲的因素主要有：压力变宽；
43、压力变宽；非吸取光的影响非吸取光的影响 ；电离效应电离效应 2022/11/5应用外标法留意事项：应用外标法留意事项：所配标准溶液的浓度，应在所配标准溶液的浓度，应在A与与c成线性关系的范围内；成线性关系的范围内；标准溶液与试样溶液应用相同的试剂处理；标准溶液与试样溶液应用相同的试剂处理；应扣除空白值；应扣除空白值；整个分析过程中，操作条件应保持不变；整个分析过程中，操作条件应保持不变；由于喷雾效率和火焰状态常常变动，标准曲线的斜率也随由于喷雾效率和火焰状态常常变动，标准曲线的斜率也随之变动，因此，每次测定前，应用标准溶液对吸光度进行检查之变动，因此，每次测定前，应用标准溶液对吸光度进行检查和
44、校正。和校正。适用于组成简洁、干扰较少的试样。适用于组成简洁、干扰较少的试样。2022/11/52.2.标准加入法标准加入法 先测定确定体积试液（先测定确定体积试液（CxCx）的吸光度）的吸光度AxAx，然后在该，然后在该试液中加入确定量的与未知试液浓度相近标准溶液，其浓度为试液中加入确定量的与未知试液浓度相近标准溶液，其浓度为Cs Cs，测得的吸光度为，测得的吸光度为A A，则：，则：通常接受作图外推法：在通常接受作图外推法：在4份或份或5份相同体积试样中，份相同体积试样中，分别按比例加入不同量待分别按比例加入不同量待测元素的标准溶液，并稀测元素的标准溶液，并稀释至相同体积，然后分别释至相同
45、体积，然后分别测定吸光度测定吸光度A。2022/11/5标准加入法留意事项：标准加入法留意事项：待测元素的浓度与其对应待测元素的浓度与其对应A成线性关系；成线性关系；至少应接受四个点来做外推曲线，加入标准溶液的增量要合至少应接受四个点来做外推曲线，加入标准溶液的增量要合适。使第一个加入量产生的吸光度约为试样原吸光度的适。使第一个加入量产生的吸光度约为试样原吸光度的1/2；本法能消退基体效应，但不能消退背景吸取的影响；本法能消退基体效应，但不能消退背景吸取的影响；对于斜率太小的曲线，简洁引起较大误差。对于斜率太小的曲线，简洁引起较大误差。当试样基体影响较大，且又没有纯净的基体空白，或测定当试样基
46、体影响较大，且又没有纯净的基体空白，或测定纯物质中极微量的元素时接受。纯物质中极微量的元素时接受。2022/11/5三、应用实例三、应用实例目前，原子吸取法的应用特别广泛。它是一种成熟的分目前，原子吸取法的应用特别广泛。它是一种成熟的分析方法，而且是微量金属元素的首选测定方法析方法，而且是微量金属元素的首选测定方法(非金属元素可非金属元素可接受间接法测量接受间接法测量)。头发中微量元素的测定头发中微量元素的测定微量元素与健康关系；微量元素与健康关系；水中微量元素的测定水中微量元素的测定环境中重金属污染分布规律；环境中重金属污染分布规律；水果、蔬菜中微量元素的测定；水果、蔬菜中微量元素的测定；矿
47、物、合金及各种材料中微量元素的测定；矿物、合金及各种材料中微量元素的测定；各种生物试样中微量元素的测定。各种生物试样中微量元素的测定。2022/11/5第四节第四节 干扰及其抑制干扰及其抑制一、一、光谱干扰及抑制光谱干扰及抑制二、二、物理干扰及抑制物理干扰及抑制三、三、化学干扰及抑制化学干扰及抑制四、四、电离干扰及抑制电离干扰及抑制五、五、有机溶剂的影响有机溶剂的影响2022/11/5一、光谱干扰及抑制光谱干扰及抑制1与光源有关的光谱干扰：与光源有关的光谱干扰：待测元素的分析线四周有邻近线引起的干扰待测元素的分析线四周有邻近线引起的干扰a.与与待待测测元元素素的的分分析析线线邻邻近近的的是是待
48、待测测元元素素的的谱谱线线（单单色色器器不不能分开）。消退的方法：减小狭缝宽度。能分开）。消退的方法：减小狭缝宽度。b.与与待待测测元元素素的的分分析析线线邻邻近近的的是是非非待待测测元元素素的的谱谱线线（单单色色器器不能分开）。消退的方法：接受单元素灯。不能分开）。消退的方法：接受单元素灯。HCL有有连连续续背背景景放放射射，连连续续背背景景放放射射，不不仅仅使使测测定定的的灵灵敏敏度度下下降降，工工作作曲曲线线弯弯曲曲，当当共共存存元元素素的的吸吸取取线线处处于于背背景景放放射射区区时时，有有可可能能产产生生假假吸吸取取。消消退退的的方方法法：遇遇到到此此状状况况，应应更更换灯。换灯。20
49、22/11/52光谱重叠干扰光谱重叠干扰原子吸取法中，光谱重叠的几率小。但个别元素仍可能原子吸取法中，光谱重叠的几率小。但个别元素仍可能存在谱线重叠引起的干扰。存在谱线重叠引起的干扰。消退的方法：另选分析线，或分别干扰物。消退的方法：另选分析线，或分别干扰物。3与原子化器有关的干扰与原子化器有关的干扰原子化器的放射：来自火焰本身或原子蒸气中待测元素的原子化器的放射：来自火焰本身或原子蒸气中待测元素的放射。消退的方法：对光源进行调制。放射。消退的方法：对光源进行调制。背景吸取：原子化过程中生成的气体分子、氧化物及盐类背景吸取：原子化过程中生成的气体分子、氧化物及盐类等分子或固体微粒对光源辐射吸取
50、或散射引起的干扰。等分子或固体微粒对光源辐射吸取或散射引起的干扰。2022/11/5二、二、物理干扰及抑制物理干扰及抑制物理干扰是指试样在转移、蒸发过程中任何物理因素变物理干扰是指试样在转移、蒸发过程中任何物理因素变更（如粘度、表面张力或溶液的密度等的变更）而引起的干更（如粘度、表面张力或溶液的密度等的变更）而引起的干扰效应。对火焰原子化法而言，影响试样喷入火焰的速度扰效应。对火焰原子化法而言，影响试样喷入火焰的速度（粘度）、雾化效率、雾滴的大小及其分布（表面张力）、（粘度）、雾化效率、雾滴的大小及其分布（表面张力）、溶剂和固体微粒的蒸发（溶剂的蒸气压）等。最终都影响进溶剂和固体微粒的蒸发（溶