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1、*2022/12/4*分光系统分光系统单色器性能参数单色器性能参数 （1）线线色色散散率率：两两条条谱谱线线间间的的距距离离与与波波长长差差的的比比值值X/。实实际际工工作作中中常常用用其其倒倒数数/X，即即倒倒色色散散率率（D）表表示示，单位：单位：nm/mmnm/mm。（2）分分辨辨率率：仪仪器器分分开开相相邻邻两两条条谱谱线线的的能能力力。用用该该两两条条谱谱线的平均波长与其波长差的比值线的平均波长与其波长差的比值/表示。表示。2022/12/4*分光系统分光系统单色器性能参数单色器性能参数（3）通通带带宽宽度度（W）：指指通通过过单单色色器器出出射射狭狭缝缝的的某某标标称称波波长长处处
2、的的辐辐射射范范围围。当当倒倒色色散散率率（D）一一定定时时，可可通通过过选选择择狭狭缝宽度（缝宽度（S）来确定：来确定：W=D S式中：式中：S：狭缝宽度，狭缝宽度，mm D：倒色散率，倒色散率，nm/mm W：通带宽度，通带宽度，nm2022/12/4*通带宽度（通带宽度（W W）的选择的选择l如两谱线离的近，如两谱线离的近，W W应小，反之应小，反之W W应大。应大。l由由于于不不同同元元素素谱谱线线的的复复杂杂程程度度不不同同，选选用用的的W W值值也也不不同同。如如碱碱金金属属、碱碱土土金金属属光光谱谱简简单单，可可选选W W大些；而过渡元素、稀土元素谱线复杂，大些；而过渡元素、稀土
3、元素谱线复杂，W W应小。应小。l一一般般采采用用中中等等色色散散率率的的单单色色器器，选选0.20.2nmnm即即可可满满足要求。足要求。l当当色色散散率率一一定定时时，应应选选合合适适的的狭狭缝缝宽宽度度，可可达达到到既不干扰，吸收又处于最大值的最佳工作条件。既不干扰，吸收又处于最大值的最佳工作条件。分光系统分光系统2022/12/4*检测系统检测系统 主要由检测器、放大器、对数变换器、显示记主要由检测器、放大器、对数变换器、显示记录装置组成。录装置组成。（1 1）检检测测器器：将将单单色色器器分分出出的的光光信信号号转转变变成成电电信信号。号。光电池光电池 光电倍增管光电倍增管 光敏晶体
4、管光敏晶体管（2 2）放放大大器器：将将光光电电倍倍增增管管输输出出的的较较弱弱信信号号，经经电子线路进一步放大。电子线路进一步放大。（3 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 4）显显示示、记记录录：新新仪仪器器配配置置：原原子子吸吸收收计计算算机机工作站工作站2022/12/4*原子吸收分光光度计分类原子吸收分光光度计分类l按光束数目可分为单光束仪器及双光束按光束数目可分为单光束仪器及双光束仪器；仪器；l按波道数可分为单波道、双波道及多波按波道数可分为单波道、双波道及多波道原子吸收光谱仪。道原子吸收光谱仪。2022/12/4*单道单光束型单
5、道单光束型l此此类类结结构构简简单单，灵灵敏敏度度较较高高，能能满满足一般分析工作要求。足一般分析工作要求。l缺缺点点：光光源源或或检检测测器器不不稳稳定定，会会引引起读数的零点漂移。起读数的零点漂移。l为为克克服服此此缺缺点点，使使用用前前应应预预热热光光源源，并在测量时经常校正零点。并在测量时经常校正零点。2022/12/4*单道单光束型单道单光束型2022/12/4*单道双光束型单道双光束型l由由于于两两束束光光由由同同一一光光源源发发出出，并并且且所所用用检检测测器器相相同同，因因而而可可消消除除检检测测器器和和光光源源不不稳稳定定的的影影响响。但但是是它它不不能能消消除除火火焰焰波波
6、动的影响。动的影响。l双双光光束束仪仪器器的的稳稳定定性性和和检检测测限限均均优优于于单单光束型。光束型。2022/12/4*单道双光束型单道双光束型2022/12/4第第四四章章 原子吸收光原子吸收光谱谱分析分析4.3 定量定量分析分析方法方法atomic absorption spectrometry,AAS2022/12/4定量分析方法定量分析方法（1 1）标准曲线法）标准曲线法q配配制制一一系系列列标标准准溶溶液液，在在同同样样测测定定条条件件下下，测测定定标标准准溶溶液液和和试试样样溶溶液液的的吸吸光光度度，绘绘制制-曲曲线线。从从上上查查得得未未知知的的。q精精密密度度对对火火焰焰
7、法法而而言言是是0.50.52%2%（变变异异系系数数），最最好好在在0.10.10.50.5之之间间。q 或或由由标标准准试试样样数数据据获获得得线线性性方方程程，将将测定试样的吸光度测定试样的吸光度A A数据带入计算。数据带入计算。2022/12/4定量分析方法定量分析方法（1 1）标准曲线法）标准曲线法 实际机工作中标准曲线可能弯曲，其原因有：实际机工作中标准曲线可能弯曲，其原因有：非非吸吸收收光光的的影影响响：当当共共振振线线和和非非吸吸收收线线同同时时进进入入检检测测器器时时，由由于于非非吸吸收收线线不不遵遵守守比比耳耳定定律律，与与光光度度法法复复合合光光的的影响相似，引起工作曲线
8、弯曲。影响相似，引起工作曲线弯曲。共共振振变变宽宽：当当大大时时，由由于于其其原原子子蒸蒸气气分分压压大大，产产生生共共振变宽，使吸收程度下降，故使工作曲线上部弯曲。振变宽，使吸收程度下降，故使工作曲线上部弯曲。发射线与吸收线的相对宽度发射线与吸收线的相对宽度：通通常常当当发发射射线线的的半半宽宽度度吸吸收收线线的的半半宽宽度度0.50.5时时，符符合合朗伯朗伯-比耳定律，工作曲线不弯曲；否则弯曲。比耳定律，工作曲线不弯曲；否则弯曲。电电离离效效应应：当当元元素素的的电电离离电电位位66eVeV时时，在在火火焰焰中中易易发发生生电电离离，使使基基态态原原子子数数降降低低；X X低低时时，电电离
9、离度度大大，A A下下降多；降多；C CX X高时，高时，A A下降就少些下降就少些,引起标准曲线向下弯曲。引起标准曲线向下弯曲。2022/12/4（2 2）标准加入法）标准加入法 为为了了减减少少试试液液与与标标液液之之间间的的差差异异（如如基基体体、粘粘度度等等）引引起起的的误误差差，可可采采用用标标准准加加入入法法进进行行定定量量分分析析。这这种种方法又叫方法又叫直线外推法直线外推法或或增量法增量法。定量分析方法定量分析方法2022/12/4（2 2）标准加入法）标准加入法q 取取若若干干份份体体积积相相同同的的试试液液（cX），依依次次按按比比例例加加入入不不同同量量的的待待测测物物的
10、标准溶液（的标准溶液（cO），），定容后浓度依次为：定容后浓度依次为：cX+cO，cX+2cO，cX+3cO，cX+4 cO 分别测得吸光度为：分别测得吸光度为：A1，A2，A3，A4 以以A对浓度对浓度c做图得一直线。做图得一直线。q以以加加入入的的标标准准溶溶液液浓浓度度与与吸吸光光度度值值绘绘制制标标准准曲曲线线，再再将将该该曲曲线线外外推推至与浓度轴相交。至与浓度轴相交。q交交点点至至坐坐标标原原点点的的距距离离Cx即即是是被被测元素经稀释后的浓度。测元素经稀释后的浓度。定量分析方法定量分析方法2022/12/4（2 2）标准加入法）标准加入法 根据吸收定律，曲线上各点均可表示为根据吸
11、收定律，曲线上各点均可表示为:A=k(Cx+Cs)式中：式中：Cs为标准加入的浓度。为标准加入的浓度。当外推至当外推至A=0时，则时，则：k(Cx+Cs)=0，Cx=-Cs定量分析方法定量分析方法2022/12/4（2 2）标准加入法）标准加入法注意：注意：标标准加入法是在准加入法是在ACAC的基的基础础上建立的，所以要求上建立的，所以要求标标准曲准曲线线通通过过原点，被原点，被测测元素的元素的浓浓度也度也应应在此在此线线性范性范围围内。内。本法只能消除基体效应带来的干扰，不能消除背景吸收的本法只能消除基体效应带来的干扰，不能消除背景吸收的干扰。干扰。为了获得较准确的外推结果，最少应采用四个点
12、来作外推为了获得较准确的外推结果，最少应采用四个点来作外推曲线。曲线。对于曲线斜率太小的测定，易引进较大的误差。对于曲线斜率太小的测定，易引进较大的误差。定量分析方法定量分析方法2022/12/4（2 2）标准加入法）标准加入法标准加入法有时只用标准加入法有时只用单标准加入单标准加入，即取两分相同量的被测，即取两分相同量的被测试液，其中一分加入一定量的标准溶液，稀释到相同体积后试液，其中一分加入一定量的标准溶液，稀释到相同体积后测定吸光度。根据吸收定律，可得测定吸光度。根据吸收定律，可得:A Ax x=k C=k Cx x A As s=k(C=k(Cx x+C+Cs s)定量分析方法定量分析
13、方法Cx和和Cs分别为测量溶液中分别为测量溶液中被测元素和标准加入的浓被测元素和标准加入的浓度，度，Ax和和As分别为测量试分别为测量试液和试液加进标准溶液后液和试液加进标准溶液后溶液的吸光度。溶液的吸光度。2022/12/4第第四四章章 原子吸收光原子吸收光谱谱分析分析4.4 干干扰及其抑制及其抑制atomic absorption spectrometry,AAS2022/12/4原子吸收中的原子吸收中的干干扰谱线干扰有两种情况：谱线干扰有两种情况：吸收线与相邻谱线不能完全分开；吸收线与相邻谱线不能完全分开；待测元素的分析线与共存元素的吸收线相重叠。待测元素的分析线与共存元素的吸收线相重叠
14、。2022/12/44.4.1 光光谱干干扰 待待测测元元素素的的共共振振线线与与干干扰扰物物质质谱谱线线分分离离不不完完全全，这这类类干干扰主要来自光源和原子化装置，主要有以下几种：扰主要来自光源和原子化装置，主要有以下几种：(1)(1)在分析线附近有单色器不能分离的待测元素的邻近线。在分析线附近有单色器不能分离的待测元素的邻近线。可以通过调小狭缝的方法来抑制这种干扰。可以通过调小狭缝的方法来抑制这种干扰。(2)(2)空心阴极灯内有单色器不能分离的干扰元素的辐射。空心阴极灯内有单色器不能分离的干扰元素的辐射。换用纯度较高的单元素灯减小干扰。换用纯度较高的单元素灯减小干扰。(3)(3)灯的辐射
15、中有连续背景辐射。灯的辐射中有连续背景辐射。用较小通带或更换灯。用较小通带或更换灯。谱线干扰谱线干扰2022/12/44.4.1 光光谱干干扰碱碱金金属属卤卤化化物物在在紫紫外外区区有有很很强强的的分分子子吸吸收收，如如KBrKBr、KIKI和和高高浓浓度度的的NaClNaCl在在均均有有吸吸收收，干干扰扰ZnZn、CdCd、NiNi、FeFe、HgHg、MnMn、PbPb、MgMg、GuGu。无无机机酸酸在在200200-400400nmnm波波长长时时，H H2 2SOSO4 4和和H H3 3POPO4 4有有很很强强的的分分子子吸吸收收，但但HNOHNO3 3和和HClHCl吸吸收收很
16、很小小，所所以以在在原原子子吸吸收收中中多多用用HNOHNO3 3和和HClHCl溶液。溶液。分分子子吸吸收收：指指原原子子化化过过程程中中生生成成的的气气体体分分子子、氧氧化化物物、氢氢氧化物和盐类分子对辐射的吸收，是宽带吸收。氧化物和盐类分子对辐射的吸收，是宽带吸收。2022/12/44.4.1 光光谱干干扰分子吸收除与有关物质的浓度有关外，还与火焰有关。分子吸收除与有关物质的浓度有关外，还与火焰有关。高温火焰可使分子离解，因而可能消除分子吸收的干扰。高温火焰可使分子离解，因而可能消除分子吸收的干扰。火火焰焰气气体体：空空气气乙乙炔炔火火焰焰在在250nm200200ppmppm后后，吸吸
17、收收趋趋于于稳稳定定。因因此此在在试试样样和和标标样样中中均均加加入入200200ppmppm的的干干扰扰元元素素，则则可可消除消除AlAl对对TiTi的干的干扰扰。4.4.3 化学干化学干扰及抑制及抑制2022/12/4（4 4）电离缓冲剂电离缓冲剂很很多多元元素素在在高高温温火火焰焰中中都都会会产产生生电电离离，使使基基态态原原子减少，灵敏度降低，这种现象叫子减少，灵敏度降低，这种现象叫电离干扰电离干扰。电电离离干干扰扰与与火火焰焰温温度度、待待测测元元素素的的电电离离电电位位和和浓浓度等有关。度等有关。加入某些易加入某些易电电离物离物质质，可消除，可消除电电离干离干扰扰。例：加入足量的铯
18、盐，抑制例：加入足量的铯盐，抑制K、Na的电离。的电离。采采用用低低温温火火焰焰也也可可防防止止电电离离，但但低低温温火火焰焰有有时时对对原子化不利。原子化不利。4.4.3 化学干化学干扰及抑制及抑制2022/12/4第第四四章章 原子吸收光原子吸收光谱分析分析4.5 测定测定条件的条件的选择atomic absorption spectrometry,AAS2022/12/44.5.1 特征参数特征参数 (1)(1)灵灵敏敏度度（S S）：指指在在一一定定浓浓度度时时，测测定定值值（吸吸光光度度）的的增增量量（dA）与与相相应应的的待待测测元元素素浓浓度度（或或质质量量）的的增增量量（dc或
19、或dm）的比值：的比值：Sc=dA/dc Sm=dA/dm 即即当当待待测测元元素素的的浓浓度度c或或质质量量m改改变变一一个个单单位位时时，吸吸光光度度A的变化值。的变化值。2022/12/44.5.1 特征参数特征参数(2)2)特征浓度和特征质量特征浓度和特征质量在在原原子子吸吸收收光光谱谱分分析析中中，习习惯惯用用1%1%吸吸收收灵灵敏敏度度表示。表示。其其定定义义为为能能产产生生1%1%吸吸收收(或或0.00440.0044吸吸光光度度)信信号号时时，所所对对应应的的被被测测元元素素的的浓浓度度或或被被测测元元素素的的质质量量，定义为定义为特征浓度特征浓度和和特征质量，特征质量，其单位
20、为：其单位为：特征浓度：特征浓度：g.mLg.mL-1-1/1%/1%特征质量：特征质量：g.gg.g-1-1/1%/1%2022/12/4（3 3）检出限）检出限q 在适当置信度下，能检测出的待测元素的最小浓度或最在适当置信度下，能检测出的待测元素的最小浓度或最小质量。小质量。q一般指待测元素所产生的信号强度等于其噪声强度标准一般指待测元素所产生的信号强度等于其噪声强度标准偏差的偏差的3倍时所相应的浓度或质量。倍时所相应的浓度或质量。Dc=3c/A Dm=3m/A 式中：式中：c为试液浓度为试液浓度(g mL-1)；m为被测物质量为被测物质量(g)；A为待测试液吸光度的平均值；为待测试液吸光
21、度的平均值；为为用用接接近近于于空空白白的的溶溶液液，经经若若干干次次（至至少少10次次）重复测定，所得吸光度的标准偏差。重复测定，所得吸光度的标准偏差。4.5.1 特征参数特征参数2022/12/4（3 3）检出限）检出限 可以看出，检出限不仅与灵敏度有关，而且可以看出，检出限不仅与灵敏度有关，而且还考虑到仪器噪声！因而检测限比灵敏度具有更还考虑到仪器噪声！因而检测限比灵敏度具有更明确的意义，更能反映仪器的性能。只有同时具明确的意义，更能反映仪器的性能。只有同时具有高灵敏度和高稳定性时，才有低的检出限。有高灵敏度和高稳定性时，才有低的检出限。4.5.1 特征参数特征参数2022/12/4（1
22、）分析线分析线通常选择元素的共振线作为分析线。通常选择元素的共振线作为分析线。在分析被测元素浓度较高试样时，可选用灵敏度较低的非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。共振线作为分析线。如如：Hg185nm比比Hg254nm灵灵敏敏50倍倍，但但前前者者处处于于真真空空紫外区，大气和火焰均对其产生吸收；紫外区，大气和火焰均对其产生吸收；共共 振振 线线 Ni232nm附附 近近 231.98和和 232.12nm的的 原原 子子 线线 和和231.6nm的的离离子子线线，不不能能将将其其分分开开，可可选选取取 341.48nm 作分析线。作分析线。4.5.2 测定条
23、件的定条件的选择2022/12/4（2）狭缝宽度）狭缝宽度调节调节 Slit 宽度，可改变光谱带宽宽度，可改变光谱带宽(W=S D)，也可改变照射也可改变照射在检测器上的光强。在检测器上的光强。一般狭缝宽度选择在通带为一般狭缝宽度选择在通带为0.44.0nm 的范围内。的范围内。狭缝宽度的选择要能使吸收线与邻近干扰线分开。当有干狭缝宽度的选择要能使吸收线与邻近干扰线分开。当有干扰线进入光谱通带内时，吸光度值将立即减小。扰线进入光谱通带内时，吸光度值将立即减小。不引起吸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光度减小的最大狭缝宽度为应选择的合适的狭缝宽。原子吸收分析中，谱线重叠的几率
24、较小，因此，可以使用原子吸收分析中，谱线重叠的几率较小，因此，可以使用较宽的狭缝，以增加光强与降低检出限。较宽的狭缝，以增加光强与降低检出限。在实验中，也要考虑被测元素谱线复杂程度，碱金属、碱在实验中，也要考虑被测元素谱线复杂程度，碱金属、碱土金属谱线简单，可选择较大的狭缝宽度；过度元素与稀土金属谱线简单，可选择较大的狭缝宽度；过度元素与稀土元素等谱线比较复杂，要选择较小的狭缝宽度。土元素等谱线比较复杂，要选择较小的狭缝宽度。4.5.2 测定条件的定条件的选择2022/12/4（3）灯电流）灯电流空心阴极灯的空心阴极灯的发射特性发射特性取决于工作电流。灯电流过小，取决于工作电流。灯电流过小，放
25、电不稳定，光输出的强度小；灯电流过大，发射谱放电不稳定，光输出的强度小；灯电流过大，发射谱线变宽，导致灵敏度下降，灯寿命缩短。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选择灯电流时，应在保持稳定和有合适的光强输出的情况下，尽量选用较低的工作电流。情况下，尽量选用较低的工作电流。一般商品的空极阴极灯都标有允许使用的最大电流与一般商品的空极阴极灯都标有允许使用的最大电流与可使用的电流范围，通常选用最大电流的可使用的电流范围，通常选用最大电流的1/2 2/3为工为工作电流。作电流。实际工作中，最合适的电流应通过实验确定。空极阴实际工作中，最合适的电流应通过实验确定。空极阴极灯使用前一般须预热极灯使用前一般须预热10 30 min。4.5.2 测定条件的定条件的选择2022/12/4（4）进样量）进样量进样量过小，信号太弱；过大，在火焰原子化法中，进样量过小，信号太弱；过大，在火焰原子化法中，对火焰会产生冷却效应；在石墨炉原子化法中，会使对火焰会产生冷却效应；在石墨炉原子化法中，会使除残产生困难。除残产生困难。在实际工作中，通过实验测定吸光度值与进样量的变在实际工作中，通过实验测定吸光度值与进样量的变化，选择合适的进样量。化，选择合适的进样量。4.5.2 测定条件的定条件的选择2022/12/4