原子吸收光谱PPT课件.ppt

关于原子吸收光谱第一张，PPT共八十四页，创作于2022年6月主要内容主要内容基本原理基本原理1 1原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计2 2干扰及消除方法干扰及消除方法3 3分析方法分析方法4 4第二张，PPT共八十四页，创作于2022年6月概概 述述 原子吸收光谱分析原子吸收光谱分析又称又称原子吸收分光光度分原子吸收分光光度分析析。它是通过测定某一具有特定波长的光通过。它是通过测定某一具有特定波长的光通过试样原子蒸气后被吸收的多少来测定被测元素试样原子蒸气后被吸收的多少来测定被测元素的含量的一种方法。的含量的一种方法。基态原子吸收其共振辐射基态原子吸收其共振辐射,外层电子由基态跃迁外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位于至激发态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位于光谱的光谱的紫外区紫外区和和可见区可见区。第三张，PPT共八十四页，创作于2022年6月原子吸收与紫外可见比较原子吸收与紫外可见比较 在原理上都是利用物质对辐射的吸收来进行分的在原理上都是利用物质对辐射的吸收来进行分的方法。吸收机理完全不同，紫外方法。吸收机理完全不同，紫外-可见分光光度法测可见分光光度法测量的是量的是溶液中分子溶液中分子的吸收，一般为的吸收，一般为宽带吸宽带吸收收,吸收宽带吸收宽带从几纳米到几十纳米，使用的是从几纳米到几十纳米，使用的是连续光源连续光源；而原子吸收；而原子吸收分光光度法测量的是分光光度法测量的是气态基态原子气态基态原子的吸收，这种吸收的吸收，这种吸收为为窄带吸收窄带吸收，吸收宽带仅为，吸收宽带仅为10-3nm数量级，使用数量级，使用锐线锐线光源光源。概概 述述第四张，PPT共八十四页，创作于2022年6月概概 述述1.1.灵敏度高灵敏度高2.2.选择性好选择性好3.3.精密度高精密度高4.4.准确度高准确度高5.5.应用广泛应用广泛6.6.分析速度快分析速度快7.7.操作简便操作简便原子吸收分光光度法的特征原子吸收分光光度法的特征缺点：缺点：需根据被需根据被测元素选择空心阴测元素选择空心阴极灯，不能做结构极灯，不能做结构分析，线性范围窄。分析，线性范围窄。第五张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理1.1 1.1 原子吸收线产生原子吸收线产生 原子吸收光谱分析的基本过程：原子吸收光谱分析的基本过程：光源发射出特征辐射；光源发射出特征辐射；试样在原子化器中被蒸发、解离为气态基态原试样在原子化器中被蒸发、解离为气态基态原子；子；特征辐射通过气态基态原子区时，部分光被蒸特征辐射通过气态基态原子区时，部分光被蒸气中基态原子吸收而减弱，测其吸光度。气中基态原子吸收而减弱，测其吸光度。第六张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理 当辐射通过原子蒸气，入辐射的频率等于原当辐射通过原子蒸气，入辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态所需要的能量子中的电子由基态跃迁到较高能态所需要的能量频率时，原子就产生共振吸收，电子由基态跃迁频率时，原子就产生共振吸收，电子由基态跃迁到激发态，伴随着原子吸收光谱的产生。到激发态，伴随着原子吸收光谱的产生。使电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收使电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱线称为谱线称为第一共振线第一共振线。第七张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理 各种元素的原子结构和外层电子排布不同，从各种元素的原子结构和外层电子排布不同，从基态激发时，吸收的能量不同，因而各种元素的共基态激发时，吸收的能量不同，因而各种元素的共振线各有其特征性，这种共振线就是振线各有其特征性，这种共振线就是元素的特征谱元素的特征谱线线。第八张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理 从基态到第一激发态的直接跃迁最易发生，因从基态到第一激发态的直接跃迁最易发生，因此对大多数元素来说，共振线是元素的灵敏线。此对大多数元素来说，共振线是元素的灵敏线。在原子吸收分析中，就是利用处于基态的待测在原子吸收分析中，就是利用处于基态的待测原子蒸气对光源辐射的共振线吸收来进行分析的。原子蒸气对光源辐射的共振线吸收来进行分析的。第九张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理 假设有一束频率为假设有一束频率为，强度为强度为I0的平行光通过的平行光通过宽度为宽度为l的蒸气云时，被原子蒸气吸收后的出射光的蒸气云时，被原子蒸气吸收后的出射光强为强为I ，和紫外和紫外可见分光光度法的基本原理相可见分光光度法的基本原理相似。似。l原子蒸气原子蒸气 原子吸收示意图原子吸收示意图I I01.2 1.2 原子吸收线的轮廓及影响因素原子吸收线的轮廓及影响因素（1 1）原子吸收线的轮廓）原子吸收线的轮廓第十张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理 若原子蒸气中原子密度一定，则透过若原子蒸气中原子密度一定，则透过光的强度与原子蒸气宽度服从朗伯光的强度与原子蒸气宽度服从朗伯（Lambert）定律，即）定律，即 I为透过光的强度，为透过光的强度，l为原子蒸气的宽度，为原子蒸气的宽度，K为原子蒸气对频率为为原子蒸气对频率为 的光的吸收系数。的光的吸收系数。第十一张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理 原子结构较分子结构简单，理论上应产生线原子结构较分子结构简单，理论上应产生线状光谱吸收线。状光谱吸收线。实际上用特征吸收频率左右范围的辐射光实际上用特征吸收频率左右范围的辐射光照射时，获得一峰形吸收：具有一定宽度。照射时，获得一峰形吸收：具有一定宽度。Io Io 第十二张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.基本原理基本原理 在在0处处I最小即透最小即透光少，吸收最大，这光少，吸收最大，这种现象称为原子蒸气种现象称为原子蒸气在在0处有吸收线。处有吸收线。0为中心频率。为中心频率。第十三张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理 以吸收系数以吸收系数K对谱线频率作图就更易看出，对谱线频率作图就更易看出，对应于中心频率对应于中心频率0有一个最大的吸收系数有一个最大的吸收系数K值值，而在而在0的两侧均有的两侧均有K=0的点，即吸收曲线具有的点，即吸收曲线具有一定的宽度，这就是吸收线的轮廓。一定的宽度，这就是吸收线的轮廓。在最大吸收系数在最大吸收系数K的高度的一的高度的一半所对应的频率范围称为谱线的半宽半所对应的频率范围称为谱线的半宽度，以度，以表示。常被用来表示吸收表示。常被用来表示吸收线的轮廓，约为线的轮廓，约为0.001-0.01nm。第十四张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理 吸收系数吸收系数K将随着光源的辐射频率而改将随着光源的辐射频率而改变，这是由于物质的原子对光的吸收具有选变，这是由于物质的原子对光的吸收具有选择性，对不同频率的光，原子的吸收也不同，择性，对不同频率的光，原子的吸收也不同，故透射光的强度故透射光的强度I随着光的频率的变化而变化。随着光的频率的变化而变化。第十五张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理 谱线变宽会影响原子吸收的灵敏度和准确度。谱线变宽会影响原子吸收的灵敏度和准确度。因此，分析谱线变宽的因素，并设法控制谱线变因此，分析谱线变宽的因素，并设法控制谱线变宽是非常重要的。宽是非常重要的。影响原子吸收谱线轮廓的因素包括原子影响原子吸收谱线轮廓的因素包括原子自身自身性质性质和和外界条件外界条件的影响。的影响。（2 2）谱线轮廓的影响因素）谱线轮廓的影响因素第十六张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理1 1）自然宽度）自然宽度 无外界因素影响时，谱线固有的宽度叫无外界因素影响时，谱线固有的宽度叫自自然宽度然宽度，以，以N或或N表示。自然宽度与激表示。自然宽度与激发态原子的平均寿命有关。寿命越短，谱发态原子的平均寿命有关。寿命越短，谱线自然宽度越大。宽度一般约线自然宽度越大。宽度一般约1010-5-5nmnm，可以，可以忽略不计。忽略不计。第十七张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理2 2）多普勒（）多普勒（DopplerDoppler）变宽变宽 DopplerDoppler变宽是由处于辐射中的原子的无规则变宽是由处于辐射中的原子的无规则热运动引起的，故又称为热运动引起的，故又称为温度变宽温度变宽，用，用D D或或D D表示。表示。第十八张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理 对于光源对于光源空心阴极灯而言，在阴极腔内空心阴极灯而言，在阴极腔内的激发态原子蒸气受热作无规则运动，而且温的激发态原子蒸气受热作无规则运动，而且温度越高，运动越剧烈，当原子向着检测器做热度越高，运动越剧烈，当原子向着检测器做热运动时，被检测到的频率较静止辐射的频率高，运动时，被检测到的频率较静止辐射的频率高，波长变短；而波长变短；而原子背向着检测器做热运动时，原子背向着检测器做热运动时，被检被检测到的频率较静止辐射的频率低，波长变长。测到的频率较静止辐射的频率低，波长变长。第十九张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理第二十张，PPT共八十四页，创作于2022年6月 由于阴极腔内原子数目很多，各个运动方向都由于阴极腔内原子数目很多，各个运动方向都有，因此，观察到的波长在有，因此，观察到的波长在0间变化，温度越高间变化，温度越高值越大，则发射线变得越宽。值越大，则发射线变得越宽。另外，原子作无规则运动的速度与其原子量另外，原子作无规则运动的速度与其原子量有关，原子量越大，运动速度越慢，反之越快，有关，原子量越大，运动速度越慢，反之越快，也就是说不同元素的空心阴极灯的也就是说不同元素的空心阴极灯的DopplerDoppler变宽是变宽是不同的，通常不同的，通常D D可由下列经验公式计算：可由下列经验公式计算：1.1.基本原理基本原理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。第二十一张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理3 3）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变化，使发射或吸收光量子频率改变而导致起的能级变化，使发射或吸收光量子频率改变而导致的谱线变宽。根据与之碰撞的粒子不同，可分为两类：的谱线变宽。根据与之碰撞的粒子不同，可分为两类：共振变宽共振变宽或或赫鲁兹马克变宽赫鲁兹马克变宽：由同种原子碰撞而：由同种原子碰撞而产生的变宽产生的变宽，以，以R或或R表示表示。劳伦茨变宽劳伦茨变宽：因和其它粒子：因和其它粒子(如待测元素的原子与如待测元素的原子与火焰气体粒子火焰气体粒子)碰撞而产生的变宽，以碰撞而产生的变宽，以L或或L表表示。示。第二十二张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理第二十三张，PPT共八十四页，创作于2022年6月 压力变宽与温度变宽为同一数量级，使压力变宽与温度变宽为同一数量级，使原子线增加到原子线增加到1010-3-3nmnm。碰撞除了导致谱线变宽外，还将引起中碰撞除了导致谱线变宽外，还将引起中心频率发生位移和吸收曲线变形，从而导致心频率发生位移和吸收曲线变形，从而导致原子吸收光谱法的灵敏度下降。原子吸收光谱法的灵敏度下降。1.1.基本原理基本原理第二十四张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理4 4）自吸变宽）自吸变宽 由由自自吸吸现现象象引引起起的的谱谱线线变变宽宽称称为为自自吸吸变变宽宽。光光源源空空心心阴阴极极灯灯发发射射的的共共振振线线被被灯灯内内同同种种基基态态原原子子所所吸吸收收产产生生自自吸吸现现象象。同同时时使使发发射射强强度度变变弱。弱。灯电流越大，自吸现象越严重。灯电流越大，自吸现象越严重。第二十五张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理5 5）其他变宽）其他变宽 外外界界电电场场、带带电电粒粒子子、离离子子形形成成的的电电场场及及磁场的作用使谱线变宽的现象，影响较小。磁场的作用使谱线变宽的现象，影响较小。在在以以上上各各种种影影响响变变宽宽的的因因素素中中：吸吸收收线线的的宽宽度度主主要要受受温温度度变变宽宽和和压压力力变变宽宽的的影影响响；发发射射线线的的宽宽度度主主要要受受自自然然变变宽宽和和自自吸吸变变宽宽的的影响。影响。第二十六张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理（1 1）基态与激发态原子的关系）基态与激发态原子的关系 根据波耳兹曼分布定律，样品原子化后，根据波耳兹曼分布定律，样品原子化后，蒸气中激发态与基态的原子数之比为：蒸气中激发态与基态的原子数之比为：E激发电位激发电位 K=1.381016erg/度度玻尔兹曼常数玻尔兹曼常数 T 热力学温度热力学温度 gi、g0激发态、基态的统计权重激发态、基态的统计权重 Ni、N0激发态、基态的原子数激发态、基态的原子数1.3 1.3 原子吸收法的定量依据原子吸收法的定量依据第二十七张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理（2 2）吸收值与浓度的关系）吸收值与浓度的关系 在在吸吸收收线线轮轮廓廓内内，以以吸吸收收系系数数对对频频率率积积分分称称为为积积分分吸吸收收，积积分分得得的的结结果果是是吸吸收收线线轮轮廓廓内内的的总总面面积积，它表示原子蒸气吸收的全部能量。它表示原子蒸气吸收的全部能量。1）积分吸收系数）积分吸收系数根据根据郎伯郎伯定律和定律和，吸收值：，吸收值：第二十八张，PPT共八十四页，创作于2022年6月 用用Kd表示，根据爱因斯坦理论，谱线的积分表示，根据爱因斯坦理论，谱线的积分吸收与基态原子数目的关系为：吸收与基态原子数目的关系为：f 每个原子中能被激每个原子中能被激发发的平均的平均电电子数子数，称振子强度，称振子强度，用来表示谱线强度。用来表示谱线强度。e 电子电荷，电子电荷，光速，光速，m电子质量电子质量N0 单位体积原子蒸气中吸收辐射的基态原子数单位体积原子蒸气中吸收辐射的基态原子数，即：基态原子的密度。即：基态原子的密度。1.1.基本原理基本原理第二十九张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理 这是这是原子吸收光谱分析的理论依据。原子吸收光谱分析的理论依据。若能若能测得积分吸收值，即可计算出待测元素的原子测得积分吸收值，即可计算出待测元素的原子密度，而使原子吸收法成为一种绝对测量方法。密度，而使原子吸收法成为一种绝对测量方法。第三十张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理 在在使使用用连连续续光光谱谱作作光光源源的的情情况况下下，单单色色光光的的带带宽宽为为0.2nm0.2nm，原原子子吸吸收收线线宽宽度度为为1010-3-3nmnm，即即使使100%100%被被吸吸收收,发发射射光光的的强强度度也也只只下下降降0.5%0.5%，若若只只产产生生10%10%吸吸收收，则则强强度度仅下降仅下降0.05%0.05%，无法检测。，无法检测。用单色器从连续光谱中分出的单色光与原子吸收光谱用单色器从连续光谱中分出的单色光与原子吸收光谱宽度的比较。宽度的比较。第三十一张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理 但是由于原子吸收线的半宽度但是由于原子吸收线的半宽度10-3nm，要测，要测量这样一条半宽度很小的吸收线的积分吸收值，就量这样一条半宽度很小的吸收线的积分吸收值，就需要有分辨率高达五十万的单色器，这在目前的技需要有分辨率高达五十万的单色器，这在目前的技术情况下还难以做到。术情况下还难以做到。所以尽管原子吸收现象在所以尽管原子吸收现象在19世纪初便被人们发现，但是一直未能在分世纪初便被人们发现，但是一直未能在分析中利用。析中利用。第三十二张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2 2）峰值吸收系数）峰值吸收系数1.1.基本原理基本原理 1955 1955年澳大利亚物理学瓦尔什（年澳大利亚物理学瓦尔什（A.WalshA.Walsh）提出）提出了峰值吸收的理论，从而奠定了原子吸收分析的了峰值吸收的理论，从而奠定了原子吸收分析的基础。基础。采用锐线光源（能发射谱线半宽度很窄的发射线的采用锐线光源（能发射谱线半宽度很窄的发射线的光源，如空心阴极灯），光源，如空心阴极灯），峰值吸收与火焰中被测元素的峰值吸收与火焰中被测元素的原子浓度也成正比原子浓度也成正比。第三十三张，PPT共八十四页，创作于2022年6月 这样锐线光源的光理论上可以这样锐线光源的光理论上可以100%100%被原子吸收，从而实被原子吸收，从而实现对峰值吸收的测量。现对峰值吸收的测量。1.1.基本原理基本原理以峰值吸收测量代替积分吸收测量的必要条件是：以峰值吸收测量代替积分吸收测量的必要条件是：锐锐线线光光源源辐辐射射的的发发射射线线与与原原子子吸吸收收线线的的中中心心频频率率 0 0完全一致；完全一致；锐锐线线光光源源发发射射线线的的半半宽宽度度 1/21/2小小于于吸吸收收线线的的 1/2 1/2。第三十四张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理 由于锐线光源发射线半宽比吸收线半宽窄，即由于锐线光源发射线半宽比吸收线半宽窄，即e ea a ，光源发射线和吸收线的中心波长重合，而且，谱线变宽主要光源发射线和吸收线的中心波长重合，而且，谱线变宽主要由由DopplerDoppler变宽引起，则峰值吸收系数与基态原子数变宽引起，则峰值吸收系数与基态原子数N N0 0有有以下关系：以下关系：第三十五张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理 采用发射线半宽度比吸收线半宽度小得多的锐线采用发射线半宽度比吸收线半宽度小得多的锐线光源，并且发射线的中心与吸收线中心一致就不需要光源，并且发射线的中心与吸收线中心一致就不需要用高分辨率的单色器，而只要简单分光，就能测出峰用高分辨率的单色器，而只要简单分光，就能测出峰值吸收系数。值吸收系数。利用锐线光源时峰值吸收与积分吸收之间存在利用锐线光源时峰值吸收与积分吸收之间存在的简单比例关系即可求出总吸光度的简单比例关系即可求出总吸光度A A，再由朗伯，再由朗伯-比比尔定律可求出被测物基态原子的浓度。尔定律可求出被测物基态原子的浓度。第三十六张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理3 3）原子吸收的实际测量）原子吸收的实际测量当锐线光源的光通过火焰后，产生的吸光当锐线光源的光通过火焰后，产生的吸光度值为：度值为：其中，其中，I0，I分别为发射线频率范围分别为发射线频率范围e 内的发射及透射线光强内的发射及透射线光强。第三十七张，PPT共八十四页，创作于2022年6月1.1.基本原理基本原理 当吸收厚度一定，在一定工作条件下，峰值吸收当吸收厚度一定，在一定工作条件下，峰值吸收测量的吸光度与被测定元素的含量成线性关系，这是测量的吸光度与被测定元素的含量成线性关系，这是原子吸收法定量分析的基础。原子吸收法定量分析的基础。第三十八张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计基本结构基本结构原子吸收光谱仪由下列四部分组成：原子吸收光谱仪由下列四部分组成：火焰火焰分分光光系系统统检检测测器器放放大大读读数数原子化系统原子化系统助助燃燃气气燃燃气气试液试液空心阴极灯空心阴极灯锐线光源锐线光源原子化器原子化器单色器单色器检测器检测器显示器显示器第三十九张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计2.1 2.1 锐线光源锐线光源 为了测出待测元素的峰值吸收，必须使用为了测出待测元素的峰值吸收，必须使用锐线光源。为了获得较高的灵敏度和准确度，锐线光源。为了获得较高的灵敏度和准确度，所使用的光源应满足：所使用的光源应满足：v 发射线的宽度要明显小于吸收线的宽度；发射线的宽度要明显小于吸收线的宽度；v 辐射强度大，稳定性好，连续背景低；辐射强度大，稳定性好，连续背景低；v 操作方便，噪音小以及使用寿命长；操作方便，噪音小以及使用寿命长；如，蒸气放电灯、无极放电灯和如，蒸气放电灯、无极放电灯和空心阴极灯空心阴极灯。第四十张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计 普通空心阴极灯是一种气体放电管，它包括一普通空心阴极灯是一种气体放电管，它包括一个阳极个阳极(钨棒钨棒)和一个空心圆筒形阴极和一个空心圆筒形阴极(由待测元素的由待测元素的高纯金属或合金制成高纯金属或合金制成)。两电极密封于带有石英窗的玻。两电极密封于带有石英窗的玻璃管中，管内充有低压惰性气体。璃管中，管内充有低压惰性气体。（1 1）空心阴极灯的构造）空心阴极灯的构造第四十一张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计 当在阴阳极间施加足够大的直流电压后，电子由当在阴阳极间施加足够大的直流电压后，电子由阴极高速射向阳极，运动过程中与管内的惰性气体原阴极高速射向阳极，运动过程中与管内的惰性气体原子发生碰撞，并使之电离。子发生碰撞，并使之电离。电离产生的正粒子在电场作用下高速撞击阴极腔内电离产生的正粒子在电场作用下高速撞击阴极腔内壁被测元素的原子，使其以激发态的形式溅射出来。壁被测元素的原子，使其以激发态的形式溅射出来。当它返回基态时即可辐射出该元素的特征共振线。当它返回基态时即可辐射出该元素的特征共振线。于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体的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。光谱。（2 2）空心阴极灯的工作原理）空心阴极灯的工作原理第四十二张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计第四十三张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计 在原子吸收光谱分析中，只有自由原子才能参在原子吸收光谱分析中，只有自由原子才能参与吸收，而要测定的元素通常以化合物形式存在，与吸收，而要测定的元素通常以化合物形式存在，必须先把试样原子化，将被测元素转化为基态原子必须先把试样原子化，将被测元素转化为基态原子蒸气。蒸气。2.2 2.2 原子化器原子化器 产生基态原子蒸气的方法有产生基态原子蒸气的方法有火焰法火焰法和和非火焰非火焰法法两种。原子化器也有火焰原子化器和非火焰两种。原子化器也有火焰原子化器和非火焰原子化器两种。原子化器两种。第四十四张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计 火焰原子化器主要由火焰原子化器主要由雾化雾化器器、混合室混合室和和燃烧器燃烧器三个部分组成。其中三个部分组成。其中雾化雾化器是整个原器是整个原子化器乃至整个原子吸收仪最关键的部件。因子化器乃至整个原子吸收仪最关键的部件。因雾化效率的高低直接影响原子化效率，最终影雾化效率的高低直接影响原子化效率，最终影响测定的灵敏度和准确度。响测定的灵敏度和准确度。（1 1）火焰原子化器）火焰原子化器第四十五张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计雾化器雾化器 作用是将试样溶液雾化，而进入雾化室，要求作用是将试样溶液雾化，而进入雾化室，要求雾化效率高、喷雾适量、雾滴细微均匀且重现性好。雾化效率高、喷雾适量、雾滴细微均匀且重现性好。混合室混合室 作用是使气溶胶的雾粒更为细微、更均匀，作用是使气溶胶的雾粒更为细微、更均匀，并与燃气、助燃气混合均匀后进行燃烧。并与燃气、助燃气混合均匀后进行燃烧。燃烧器燃烧器 作用是产生火焰使进入火焰的气溶胶蒸发和原作用是产生火焰使进入火焰的气溶胶蒸发和原子化。燃烧器一般应满足能使火焰稳定、原子化效率子化。燃烧器一般应满足能使火焰稳定、原子化效率高、吸收光程长、噪声小、背景低的要求高、吸收光程长、噪声小、背景低的要求 。第四十六张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计第四十七张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计火焰火焰 原子吸收所使用的火焰，只要其温度能原子吸收所使用的火焰，只要其温度能使待测元素离解成游离基态原子就可以了。如超使待测元素离解成游离基态原子就可以了。如超过所需温度，则激发态原子增加，电离度增大，过所需温度，则激发态原子增加，电离度增大，基态原子减少，这对原子吸收是很不利的。基态原子减少，这对原子吸收是很不利的。因此在确保待测元素充分离解为基态原子的因此在确保待测元素充分离解为基态原子的前提下，低温火焰比高温火焰具有较高的灵敏度。前提下，低温火焰比高温火焰具有较高的灵敏度。第四十八张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计 火焰温度可以通过选择不同的助燃气种火焰温度可以通过选择不同的助燃气种类、燃气类、燃气/助燃气比例加以调节。助燃气比例加以调节。常用的火焰为乙炔常用的火焰为乙炔空气、乙炔空气、乙炔氧化亚氮。氧化亚氮。同种火焰按照燃助比的不同可以分为三同种火焰按照燃助比的不同可以分为三种类型。种类型。火焰的燃烧状态火焰的燃烧状态第四十九张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计1 1）中性焰：）中性焰：燃气与助燃气的比例与它们之间的化学计量关系燃气与助燃气的比例与它们之间的化学计量关系相近。相近。特点：特点：燃烧完全、温度高、稳定、干扰小、背景低。适用于燃烧完全、温度高、稳定、干扰小、背景低。适用于大多数元素的分析。大多数元素的分析。2 2）富燃焰：）富燃焰：燃助比大于化学计量的火焰，还原性强。燃助比大于化学计量的火焰，还原性强。特点：特点：燃烧不完全、温度较低，干扰多，背景值高。适用于分燃烧不完全、温度较低，干扰多，背景值高。适用于分析容易形成难离解化合物的许多元素。析容易形成难离解化合物的许多元素。3 3）贫燃焰：）贫燃焰：燃助比小于化学计量的火焰，氧化性强。燃助比小于化学计量的火焰，氧化性强。特点：特点：结构简单，操作方便，应用较广；火焰稳定，重现性及精结构简单，操作方便，应用较广；火焰稳定，重现性及精密度较好；雾化效率低，原子化效率低。密度较好；雾化效率低，原子化效率低。第五十张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计 常用非火焰原子化器有石墨炉原子化器、碳棒常用非火焰原子化器有石墨炉原子化器、碳棒原子化器和钽舟型原子化器。最常用的是原子化器和钽舟型原子化器。最常用的是石墨炉原石墨炉原子化器。子化器。（2 2）非火焰原子化器）非火焰原子化器 石墨炉原子化器是石墨炉原子化器是用石墨做成石墨管或石用石墨做成石墨管或石墨杯，用强交流电直接墨杯，用强交流电直接加热石墨炉，故称无火加热石墨炉，故称无火焰原子化器。焰原子化器。第五十一张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计 在强电流（达在强电流（达3040A）作用下，石墨炉温度可达）作用下，石墨炉温度可达30004000。石墨炉原子化过程石墨炉原子化过程a.a.干燥：干燥：在低温（溶剂沸点）下蒸发掉样品中溶剂。在低温（溶剂沸点）下蒸发掉样品中溶剂。b.b.灰化：灰化：在较高温度下除去比待测元素容易挥发的低沸点在较高温度下除去比待测元素容易挥发的低沸点无机物及有机物，减少基体干扰。无机物及有机物，减少基体干扰。c.c.高温原子化：高温原子化：使以各种形式存在的分析物挥发并离解使以各种形式存在的分析物挥发并离解为中性原子。为中性原子。d.d.高温高温净化：净化：升至更高的温度，除去石墨管中的残留分析升至更高的温度，除去石墨管中的残留分析物，以减少和避免记忆效应。物，以减少和避免记忆效应。第五十二张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计 石墨炉原子化器的原子化效率可达石墨炉原子化器的原子化效率可达90%90%，原子蒸气在其中的停留时间可达，原子蒸气在其中的停留时间可达1s1s，故灵，故灵敏度比火焰原子化器高敏度比火焰原子化器高2 23 3个数量级，其绝对个数量级，其绝对灵敏度可达灵敏度可达10101414g g，相对灵敏度达，相对灵敏度达pptppt级，而级，而且，可测定元素比火焰原子法多，而且进量且，可测定元素比火焰原子法多，而且进量很小常只需几几十微升，也可用固体直接很小常只需几几十微升，也可用固体直接进样进行原子吸收光谱分析。进样进行原子吸收光谱分析。第五十三张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计分光系统分光系统(单色器单色器)的作用的作用:将待测元素的分析线与其它谱线分开。将待测元素的分析线与其它谱线分开。主要由主要由色散元件色散元件(光栅或棱镜光栅或棱镜)、反射镜反射镜、狭缝狭缝等组等组成。成。单色器重要参数是单色器重要参数是光谱通带光谱通带。光谱通带是指单色器出射光束波长区间的宽度。光谱通带是指单色器出射光束波长区间的宽度。2.3 2.3 分光系统分光系统 通带宽通带宽W W（nmnm）=倒线色散率倒线色散率D D（nm/mmnm/mm）狭缝宽狭缝宽S S（mmmm）第五十四张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计 狭缝宽度选择过大，使干扰谱线和被测元狭缝宽度选择过大，使干扰谱线和被测元素特征谱线同时通过单色器狭缝，使测定灵敏素特征谱线同时通过单色器狭缝，使测定灵敏度下降；狭缝太窄，使光源强度减弱，同样，度下降；狭缝太窄，使光源强度减弱，同样，灵敏度下降。灵敏度下降。所以在选择狭缝宽度时，应尽量使被测元所以在选择狭缝宽度时，应尽量使被测元素的特征线通过，而不让干扰线通过。素的特征线通过，而不让干扰线通过。第五十五张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计主要由检测器、放大器、显示记录装置组成。主要由检测器、放大器、显示记录装置组成。2.4 2.4 检测系统检测系统 检测器：检测器：将单色器分出的光信号转变成电信号。将单色器分出的光信号转变成电信号。常用的光电转换器是光电倍增管，既具有光电转常用的光电转换器是光电倍增管，既具有光电转换作用，又有放大作用。换作用，又有放大作用。放大器：放大器：将光电倍增管输出的较弱信号，经电将光电倍增管输出的较弱信号，经电子线路进一步放大。子线路进一步放大。显示、记录：显示、记录：原子吸收计算机工作站。原子吸收计算机工作站。第五十六张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计2.5 2.5 原子吸收光谱仪的类型原子吸收光谱仪的类型 按入射光束划分，分为单光束原子吸收按入射光束划分，分为单光束原子吸收分光光度计和双光束原子吸收分光光度计。分光光度计和双光束原子吸收分光光度计。按通道划分，分为单道原子吸收分光光度计、按通道划分，分为单道原子吸收分光光度计、双道原子吸收分光光度计、多道原子吸收分双道原子吸收分光光度计、多道原子吸收分光光度计。光光度计。第五十七张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计特点：特点：只有一个单色器，外光路只有一束光。只有一个单色器，外光路只有一束光。优点：优点：结构简单，光能集中，辐射损失少，结构简单，光能集中，辐射损失少，灵敏度较高，能满足一般分析要求。灵敏度较高，能满足一般分析要求。缺点：缺点：光源或检测器的不稳定性会引起吸光光源或检测器的不稳定性会引起吸光度读数的零点漂移。度读数的零点漂移。（1 1）单道单光束型）单道单光束型 第五十八张，PPT共八十四页，创作于2022年6月2.2.原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计特点：特点：一个单色器，外光路有两束光。一个单色器，外光路有两束光。优点：优点：由于两光束由同一光源发出，并且所用由于两光束由同一光源发出，并且所用检测器相同，因此可以消除光源和检测器不稳检测器相同，因此可以消除光源和检测器不稳定的影响。双光束仪器的稳定性和检测限均优定的影响。双光束仪器的稳定性和检测限均优于单光束型。于单光束型。缺点：缺点：不能消除火焰不稳定的影响。不能消除火焰不稳定的影响。（2 2）单道双光束型）单道双光束型 第五十九张，PPT共八十四页，创作于2022年6月3.3.干扰及其消除方法干扰及其消除方法 在高温条件下，原子会电离，使基态原子数在高温条件下，原子会电离，使基态原子数减少，吸光度下降，这种干扰称为电离干扰。减少，吸光度下降，这种干扰称为电离干扰。3.13.1 电离干扰电离干扰消除方法：消除方法：加入过量的消电离剂。消电离剂是比被测加入过量的消电离剂。消电离剂是比被测元素电离电位低的元素，相同条件下消电离剂元素电离电位低的元素，相同条件下消电离剂首先电离，产生大量的电子，抑制被测元素的首先电离，产生大量的电子，抑制被测元素的电离。电离。第六十张，PPT共八十四页，创作于2022年6月3.3.干扰及其消除方法干扰及其消除方法 试样转移、蒸发和原子化过程，由溶质或试样转移、蒸发和原子化过程，由溶质或溶剂的物理化学性质改变而引起的干扰。溶剂的物理化学性质改变而引起的干扰。这些这些物理性质是指溶液的粘度、密度、蒸气压和表物理性质是指溶液的粘度、密度、蒸气压和表面张力。面张力。3.23.2 物理干扰物理干扰消除方法：消除方法：可通过控制试液与标准溶液的组成尽量一致的方可通过控制试液与标准溶液的组成尽量一致的方法来抑制。试样组成不详时，采用标准加入法。法来抑制。试样组成不详时，采用标准加入法。避免用粘度较大的避免用粘度较大的H H2 2SOSO4 4、H H3 3POPO4 4处理试样。处理试样。第六十一张，PPT共八十四页，创作于2022年6月3.3.干扰及其消除方法干扰及其消除方法 溶液原子化过程中，待测元素与其他溶液原子化过程中，待测元素与其他组分发生化学反应，引起原子化率降低或组分发生化学反应，引起原子化率降低或升高，原子吸收法的升高，原子吸收法的主要干扰。主要干扰。3.23.2 化学干扰化学干扰第六十二张，PPT共八十四页，创作于2022年6月3.3.干扰及其消除方法干扰及其消除方法消除方法：消除方法：（1 1）选择合适的原子化方法）选择合适的原子化方法 提高原子化温度，减小化学干扰。使用高温火焰提高原子化温度，减小化学干扰。使用高温火焰或提高石墨炉原子化温度，可使难离解的化合物分解。或提高石墨炉原子化温度，可使难离解的化合物分解。采用还原性强的火焰与石墨炉原子化法，可使难采用还原性强的火焰与石墨炉原子化法，可使难离解的氧化物还原、分解。离解的氧化物还原、分解。（2 2）加入释放剂）加入释放剂 释放剂的作用是释放剂与干扰物质能生成比被测元素释放剂的作用是释放剂与干扰物质能生成比被测元素更稳定的化合物，使被测元素释放出来。更稳定的化合物，使被测元素释放出来。第六十三张，PPT共八十四页，创作于2022年6月3.3.干扰及其消除方法干扰及其消除方法（3 3）加入保护剂）加入保护剂 保护剂作用是它可与被测元素生成易分解的或更保护剂作用是它可与被测元素生成易分解的或更稳定的配合物，防止被测元素与干扰组份生成难离解稳定的配合物，防止被测元素与干扰组份生成难离解的化合物。保护剂一般是有机配合剂。的化合物。保护剂一般是有机配合剂。（4 4）加入基体改进剂）加入基体改进剂 对于石墨炉原子化法，在试样中加入基体改进剂，对于石墨炉原子化法，在试样中加入基体改进剂，使其在干燥或灰化阶段与试样发生化学变化，其结果使其在干燥或灰化阶段与试样发生化学变化，其结果可以增加基体的挥发性或改变被测元素的挥发性，以可以增加基体的挥发性或改变被测元素的挥发性，以消除干扰。消除干扰。第六十四张，PPT共八十四页，创作于2022年6月3.3.干扰及其消除方法干