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原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理与原子吸收光谱仪与原子吸收光谱仪-12022-7-6基本原理基本原理认识原子吸收认识原子吸收分光光度计分光光度计定量方法定量方法和分析条件和分析条件的选择的选择干扰的干扰的消除消除教学内容教学内容2学时理论学时理论2学时理论学时理论+3学时实验学时实验2学时理论学时理论2022-7-6 原子吸收的概念原子吸收的概念基本原理基本原理 ：依据原子蒸气对特定谱线的吸收进行依据原子蒸气对特定谱线的吸收进行定量定量分析分析。测定对象：测定对象：金属元素及少数非金属元素。（金属元素及少数非金属元素。（定量分定量分析）析）。应用领域应用领域:冶金、地质勘探、质检监督、环境检测、疾病控制等。冶金、地质勘探、质检监督、环境检测、疾病控制等。原子吸收谱线轮廓原子吸收谱线轮廓2022-7-6原子吸收光谱产生formation of AAS基基态态第一激发态第一激发态发射一定频率发射一定频率的辐射能量的辐射能量吸收一定频率吸收一定频率的辐射能量的辐射能量吸收吸收光谱光谱发射发射光谱光谱产生共振吸收线（简称共振线）产生共振吸收线（简称共振线）产生发射共振线（也简称共振线）产生发射共振线（也简称共振线）2022-7-61 1、共振吸收线、共振吸收线: :当电子吸收一定能量从基态跃迁到能量最低的当电子吸收一定能量从基态跃迁到能量最低的激发态时所产生的吸收谱线，称为共振吸收线，简称共振线。激发态时所产生的吸收谱线，称为共振吸收线，简称共振线。2 2、共振发射线：当电子从第一激发态跃回基态时，则发射出、共振发射线：当电子从第一激发态跃回基态时，则发射出同样频率的光辐射，其对应的谱线称为共振发射线，也简称同样频率的光辐射，其对应的谱线称为共振发射线，也简称共振线。共振线。3 3、分析线：用于原子吸收分析的特征波长的辐射称为分析线，、分析线：用于原子吸收分析的特征波长的辐射称为分析线，由于共振线的分析灵敏度高，光强大常作分析线使用。由于共振线的分析灵敏度高，光强大常作分析线使用。几个基本概念几个基本概念(P171-172)2022-7-6: KISDI铅镁吸收400d的能量吸收1000d的能量4001,000基态第一激发态基态第一激发态（1 1）各种元素的原子结构和外层电子排布不同）各种元素的原子结构和外层电子排布不同各种元素基态各种元素基态第一激发态第一激发态: : 跃迁吸收能量不同跃迁吸收能量不同具有特征性具有特征性最易最易发生，吸收最强，最灵敏线发生，吸收最强，最灵敏线特征谱线特征谱线（2 2）利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行定量分析）利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行定量分析3.元素的特征谱线2022-7-61、灵敏度高，检出限低。、灵敏度高，检出限低。2、准确度高。、准确度高。3、选择性好。、选择性好。4、 操作简便，分析速度快。操作简便，分析速度快。5、应用广泛。、应用广泛。6、分析不同元素，必须使用不同元素灯。、分析不同元素，必须使用不同元素灯。7、对于复杂样品需要进行化学预处理。、对于复杂样品需要进行化学预处理。原子吸收光谱法特点原子吸收光谱法特点2022-7-6任务任务: :比较原子吸收光谱和紫外比较原子吸收光谱和紫外- -可见吸收光谱法可见吸收光谱法原子吸收光谱原子吸收光谱紫外紫外- -可见吸收光谱法可见吸收光谱法相同点相同点基于物质对光的吸收建立的方法基于物质对光的吸收建立的方法朗伯比尔定律朗伯比尔定律不同点不同点基态原子基态原子溶液中的分子或离子溶液中的分子或离子线状光谱线状光谱带状光谱带状光谱金属离子定量分析金属离子定量分析定量和定性定量和定性 结构推测结构推测分析分析2022-7-62、原子吸收分光光度计、原子吸收分光光度计2022-7-6光源（发射特征谱线）光源（发射特征谱线）原子化器（试样转化为原子蒸气）原子化器（试样转化为原子蒸气）分分光系统（分离特征谱线）光系统（分离特征谱线）检测系统检测系统 （信号转换、放大、显示）（信号转换、放大、显示）分析流程分析流程问题问题: :请根据该流程简单设计原子吸收分光光度计请根据该流程简单设计原子吸收分光光度计. .2022-7-6仪器结构仪器结构光源光源原子化原子化系统系统分光系分光系统统检测系检测系统统2022-7-6作用：产生原子吸收所需要的特征谱线。作用：产生原子吸收所需要的特征谱线。要求：要求：能发射待测元素的共振线；能发射锐线；辐射光强度大，稳定性好能发射待测元素的共振线；能发射锐线；辐射光强度大，稳定性好; ;寿命长；价格便宜。寿命长；价格便宜。类型：空心阴极灯、无极放电灯、蒸气放电灯、激光光源灯。类型：空心阴极灯、无极放电灯、蒸气放电灯、激光光源灯。q问题问题 ：要测定化妆品中的铅应该选择什么光源？：要测定化妆品中的铅应该选择什么光源？空心阴极灯光源光源2022-7-6空心阴极灯的工作原理空心阴极灯的工作原理 施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极; ; 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，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、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、惰性气体原子及离子发生撞碰而被激发，于是阴极内辉光中便出现了惰性气体原子及离子发生撞碰而被激发，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。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。 空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。优点：辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯容易更换。优点：辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯容易更换。缺点：每测一种元素需更换相应的灯。缺点：每测一种元素需更换相应的灯。2022-7-6p 作用：将待测样中待测元素变成气态作用：将待测样中待测元素变成气态 的基态原子。的基态原子。p 种类：火焰原子化器；种类：火焰原子化器； 石墨炉原子化器。石墨炉原子化器。火焰原子化器火焰原子化器雾化器雾化器燃烧器燃烧器预混合室预混合室 原子化系统原子化系统无火焰原子化器无火焰原子化器2022-7-6（2 2）火焰）火焰火焰温度的选择火焰温度的选择： （a）保证待测元素充分离解为基态原子的前提下，尽量采保证待测元素充分离解为基态原子的前提下，尽量采用低温火焰；用低温火焰； （b）火焰温度越高，产生的热激发态原子越多；火焰温度越高，产生的热激发态原子越多； （c）火焰温度取决于燃气与助燃气类型，常用空气火焰温度取决于燃气与助燃气类型，常用空气乙炔乙炔最高温度最高温度2600K能测能测35种元素。种元素。问题：请选择测定化妆品中铅含量合适的火焰。问题：请选择测定化妆品中铅含量合适的火焰。2022-7-6 火焰类型：火焰类型： 化学计量火焰：化学计量火焰：度高，干扰少，稳定，背景低，度高，干扰少，稳定，背景低，常用。常用。富燃火焰：富燃火焰：原性火焰，燃烧不完全，测定较易原性火焰，燃烧不完全，测定较易形成难熔氧化物的元素形成难熔氧化物的元素MoMo、CrCr稀土等。稀土等。 贫燃火焰：贫燃火焰：焰温度低，氧化性气氛，适用于碱焰温度低，氧化性气氛，适用于碱金属测定。金属测定。2022-7-62022-7-6石墨炉原子化装置石墨炉原子化装置( (自学自学) )（1 1）结构）结构 外气路中外气路中ArAr气体沿石墨管外壁流动，冷却保护石墨管；内气路中气体沿石墨管外壁流动，冷却保护石墨管；内气路中ArAr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汽排除干燥和灰化过程中产生的蒸汽。2022-7-6（2）原子化过程原子化过程分为原子化过程分为干燥干燥、灰化灰化（去除基体）、（去除基体）、原子化原子化、净化净化（去除残渣）（去除残渣） 四个阶段四个阶段，待测元素在，待测元素在高温下生成基态原子高温下生成基态原子。 优点：原子化程度高，试样用量少（1-100L），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。2022-7-6p 作用：将待测元素作用：将待测元素的吸收线与邻近线分开。的吸收线与邻近线分开。p 组成：入射狭缝，组成：入射狭缝，出射狭缝和色散元件出射狭缝和色散元件（棱镜或光栅）。（棱镜或光栅）。 分光系统分光系统2022-7-6p 单道单光束原子吸收分光光度计单道单光束原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计类型原子吸收分光光度计类型2022-7-6q 单道双光束原子吸收分光光度计单道双光束原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计类型原子吸收分光光度计类型2022-7-6开启主机电源开启主机电源,调节燃烧器高度调节燃烧器高度,对准光路对准光路基本操作基本操作调节燃烧器调节燃烧器旋转调节钮旋转调节钮 调节燃烧器调节燃烧器前后调节钮前后调节钮使从光源发出使从光源发出的光斑在燃烧缝的光斑在燃烧缝的正上方，与燃烧缝的正上方，与燃烧缝平行平行 开启主开启主 机电源机电源2022-7-6检查废液排放管液封检查废液排放管液封检查检查液排放管中液面是否在环的上方，如果液排放管中液面是否在环的上方，如果没有没有向排水安全槽内倒入少量水向排水安全槽内倒入少量水基本操作基本操作2022-7-6样品吸光度测量样品吸光度测量将吸样毛细管插入蒸将吸样毛细管插入蒸镏水，待吸光度稳定镏水，待吸光度稳定后点击后点击“校零校零”，吸，吸光度显示为零。光度显示为零。提起毛细管，用滤纸提起毛细管，用滤纸擦去水分。擦去水分。插入试样溶液中，插入试样溶液中，待吸光度稳定后待吸光度稳定后读取并记录吸光度。读取并记录吸光度。2022-7-63 3、关机操作：关机操作：吸入蒸馏水吸入蒸馏水5min关闭空压机关闭空压机关闭乙炔总阀关闭乙炔总阀熄火关闭减压阀熄火关闭减压阀关闭排风关闭排风关闭主机电源关闭主机电源33接通电源，接通电源，打开电脑打开电脑 仪器操作方法小结仪器操作方法小结*资料来源：安装空心安装空心阴极灯阴极灯打开主机电打开主机电源源打开操作软打开操作软件，初始化件，初始化检查排检查排水装置水装置开空气压缩机开空气压缩机, ,调节出口压力调节出口压力为为0.30.3MPaMPa开乙炔钢瓶，开乙炔钢瓶，调出口压力为调出口压力为0.050.05MPaMPa设置实验设置实验条件，寻峰条件，寻峰点火；点火；样品测定样品测定结束工作，结束工作，按相反顺序关机，按相反顺序关机，并填写仪器使用记录并填写仪器使用记录2022-7-6常见故障及排除常见故障及排除l故障现象故障现象 ：显示器不亮，风扇不转：显示器不亮，风扇不转。l先检查保险丝是否松动或熔断，再检查电源线是断路或接触不良。正常时，电源进线与机壳间的绝电阻应大于20m 。l故障现象故障现象 ：空心阴极灯点不亮。：空心阴极灯点不亮。l可能是灯电源已坏或未接通；灯头接线断路或灯头与灯座接触不良。可分别检查灯电源、连线及相关接插件。l故障现象故障现象 ：空心阴极灯内有跳火放电现象。：空心阴极灯内有跳火放电现象。l这是灯阴极表面有氧化物或杂质的原因。可加大 灯电流到十几个毫安，直到火花放电现象停止。若无效，需换新灯。2022-7-6l故障现象故障现象 ：空心阴极灯辉光颜色不正常。：空心阴极灯辉光颜色不正常。l这是灯内惰性气体不纯。可在工作电流下反向通电处理，这是灯内惰性气体不纯。可在工作电流下反向通电处理，直到辉光颜色正常为止。直到辉光颜色正常为止。l故障现象故障现象 ：输出能量过低。：输出能量过低。l可能是波长超差；阴极灯老化；外光路不正；透镜或单色可能是波长超差；阴极灯老化；外光路不正；透镜或单色器被严重污染；放大器系统增益下降等。若是在短波或者器被严重污染；放大器系统增益下降等。若是在短波或者部分波长范围内输出能量较低，则应检查灯源及光路系统部分波长范围内输出能量较低，则应检查灯源及光路系统的故障。若输出能量在全波长范围内降低，应重点检查光的故障。若输出能量在全波长范围内降低，应重点检查光电倍增管是否老化，放大电路有无故障。电倍增管是否老化，放大电路有无故障。2022-7-6l故障现象故障现象 ：电气回零不好。：电气回零不好。l这是这是 阴极灯老化。更换新灯。阴极灯老化。更换新灯。 废液不畅通，雾化室内积废液不畅通，雾化室内积水。应及时排除。水。应及时排除。 燃气不稳定，使测定条件改变。可调燃气不稳定，使测定条件改变。可调节燃气，使之符合条件。节燃气，使之符合条件。 阴极灯窗口及燃烧器两侧的石阴极灯窗口及燃烧器两侧的石英窗或聚光镜表面有污垢。逐一检查清除。英窗或聚光镜表面有污垢。逐一检查清除。 毛细管太长。毛细管太长。可剪去多余的毛细管。可剪去多余的毛细管。l故障现象故障现象 ：稳定性差。：稳定性差。l这是这是 仪器受潮或预热时间不够。可用热风机除潮或按规仪器受潮或预热时间不够。可用热风机除潮或按规定时间预热后再操作使用。定时间预热后再操作使用。 燃气或助燃气压力不稳定。燃气或助燃气压力不稳定。若不是气源不足或管路泄漏的原因，可在气源管道上加一若不是气源不足或管路泄漏的原因，可在气源管道上加一阀门控制开关，调稳流量。阀门控制开关，调稳流量。 废液流动不畅。停机检查，废液流动不畅。停机检查，疏通或更换废液管。疏通或更换废液管。 火焰高度选择不当，造成基态原子火焰高度选择不当，造成基态原子数变化异常，致使吸收不稳定。数变化异常，致使吸收不稳定。 光电倍增管负高压过大。光电倍增管负高压过大。虽然增大负高压可以提高灵敏度，但会出现噪声大，测量虽然增大负高压可以提高灵敏度，但会出现噪声大，测量稳定性差的问题。只有适当降低负高压，才能改善测量的稳定性差的问题。只有适当降低负高压，才能改善测量的稳定性。稳定性。2022-7-6l故障现象故障现象 ：灵敏度低。：灵敏度低。l这是这是 阴极灯工作电流大，造成谱线变宽，产生自吸收。应在光阴极灯工作电流大，造成谱线变宽，产生自吸收。应在光源发射强度满足要求的情况下，尽可能采用低的工作电流。源发射强度满足要求的情况下，尽可能采用低的工作电流。 雾雾化效率低。若是管路堵塞的原因，可将助燃气的流量开大，用化效率低。若是管路堵塞的原因，可将助燃气的流量开大，用手堵住喷嘴，使其畅通后放开。若是撞击球与喷嘴的相对位置手堵住喷嘴，使其畅通后放开。若是撞击球与喷嘴的相对位置没有调整好，则应调整到雾呈烟状液粒很小时为最佳。没有调整好，则应调整到雾呈烟状液粒很小时为最佳。 燃气与燃气与助燃气之比选择不当。一般燃气与助燃气之比小于为贫焰，介助燃气之比选择不当。一般燃气与助燃气之比小于为贫焰，介于于 和和 之间为中焰，大于之间为中焰，大于 为富焰。为富焰。 燃烧器与外光路不平行。应燃烧器与外光路不平行。应使光轴通过火焰中心，缝与光轴保持平行。使光轴通过火焰中心，缝与光轴保持平行。 分析谱线没找准。分析谱线没找准。可选择较灵敏的共振线作为分析谱线。可选择较灵敏的共振线作为分析谱线。 样品及标准溶液被污染样品及标准溶液被污染或存放时间过长变质。立即将容器冲洗干净，重新配制。或存放时间过长变质。立即将容器冲洗干净，重新配制。2022-7-6l故障现象故障现象 ：背景校正噪声大。：背景校正噪声大。l这是这是 光路未调到最佳位置。重新调整氘灯与空心阴极灯光路未调到最佳位置。重新调整氘灯与空心阴极灯的位置，使两者光斑重合。的位置，使两者光斑重合。 高压调得太大。适当降低氘高压调得太大。适当降低氘灯能量，在分析灵敏度允许的情况下，增加狭缝宽度。灯能量，在分析灵敏度允许的情况下，增加狭缝宽度。 原子化温度太高。可选用适宜的原子化条件。原子化温度太高。可选用适宜的原子化条件。l故障现象故障现象 ：校准曲线线性差。：校准曲线线性差。l这是这是 光源灯老化或使用高的灯电流，引起分析谱线的衰光源灯老化或使用高的灯电流，引起分析谱线的衰弱或扩宽。应及时更换光源灯或调低灯电流。弱或扩宽。应及时更换光源灯或调低灯电流。 狭缝过宽，狭缝过宽，使通过的分析谱线超过一条。可减小狭缝。使通过的分析谱线超过一条。可减小狭缝。 测定样品的测定样品的浓度太大。由于高浓度溶液在原子化器中生成的基态原子浓度太大。由于高浓度溶液在原子化器中生成的基态原子不成比例，使校准曲线产生弯曲。因此，需缩小测量浓度不成比例，使校准曲线产生弯曲。因此，需缩小测量浓度的范围或用灵敏度较低的分析谱线。的范围或用灵敏度较低的分析谱线。2022-7-6l故障现象故障现象 ：检出限偏高。：检出限偏高。l这是这是 标尺扩展不够。应扩大至合适值。标尺扩展不够。应扩大至合适值。 积分时间太短。积分时间太短。可加长至适当值。可加长至适当值。 分析灵敏度偏低。按故障现象分析灵敏度偏低。按故障现象 的处理的处理方法逐一分析解决。方法逐一分析解决。 毛细管堵塞或老化腐蚀。应清理或毛细管堵塞或老化腐蚀。应清理或更换毛细管。更换毛细管。 气路不稳定。查看气路系统中有无漏气、气路不稳定。查看气路系统中有无漏气、积水等问题；检查气源是否稳定。积水等问题；检查气源是否稳定。l故障现象故障现象 ：产生回火。：产生回火。l发生这种现象是因气流速度小于燃烧速度。回火时极易引发生这种现象是因气流速度小于燃烧速度。回火时极易引起火灾和爆炸。因此，在突然停电或助燃气压缩机出现故起火灾和爆炸。因此，在突然停电或助燃气压缩机出现故障，以及发现废液排出管水封不好或雾化室中的安全塞松障，以及发现废液排出管水封不好或雾化室中的安全塞松动漏气时，应立即关闭燃气气路，确保人身和财产的安全。动漏气时，应立即关闭燃气气路，确保人身和财产的安全。然后将仪器各控制开关恢复到开启前的状态后方可检查产然后将仪器各控制开关恢复到开启前的状态后方可检查产生回火的原因。生回火的原因。2022-7-6归纳总结归纳总结1 1、原子吸收的概念、原子吸收的概念2 2、原子吸收分光光度计的构造及分析流程、原子吸收分光光度计的构造及分析流程3 3、原子吸收分光光度计的基本操作、原子吸收分光光度计的基本操作41 结束语结束语