原子吸收光谱 (2)精品文稿.ppt

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1、原子吸收光谱原子吸收光谱第1页，本讲稿共39页 10.1 10.1 概述概述概述概述它它它它是是是是基基基基于于于于物物物物质质质质所所所所产产产产生生生生的的的的原原原原子子子子蒸蒸蒸蒸气气气气对对对对特特特特征征征征谱谱谱谱线线线线的的的的吸吸吸吸收收收收作作作作用用用用来来来来进进进进行行行行定量分析的一种方法。定量分析的一种方法。定量分析的一种方法。定量分析的一种方法。1.1.1.1.原子吸收光谱原子吸收光谱原子吸收光谱原子吸收光谱溶液中的溶液中的溶液中的溶液中的金属离子化合物金属离子化合物金属离子化合物金属离子化合物在高温下能够解离成在高温下能够解离成在高温下能够解离成在高温下能够解

2、离成原子蒸气原子蒸气原子蒸气原子蒸气，两种，两种，两种，两种形态间存在定量关系。形态间存在定量关系。形态间存在定量关系。形态间存在定量关系。当光源发射出的当光源发射出的当光源发射出的当光源发射出的特征波长光辐射特征波长光辐射特征波长光辐射特征波长光辐射通过通过通过通过原子蒸气原子蒸气原子蒸气原子蒸气时，原子中的外层电时，原子中的外层电时，原子中的外层电时，原子中的外层电子子子子吸收能量吸收能量吸收能量吸收能量，特征谱线的光强度减弱。，特征谱线的光强度减弱。，特征谱线的光强度减弱。，特征谱线的光强度减弱。光强度的变化符合光强度的变化符合光强度的变化符合光强度的变化符合朗伯朗伯朗伯朗伯-比耳定律比

3、耳定律比耳定律比耳定律，进行定量分析。，进行定量分析。，进行定量分析。，进行定量分析。v v原子与分子一样原子与分子一样原子与分子一样原子与分子一样,吸收特定能量后吸收特定能量后吸收特定能量后吸收特定能量后,产生基态产生基态产生基态产生基态激发态跃迁；激发态跃迁；激发态跃迁；激发态跃迁；产生原子吸收光谱，即产生原子吸收光谱，即产生原子吸收光谱，即产生原子吸收光谱，即共振吸收共振吸收共振吸收共振吸收。v v原子由基态原子由基态原子由基态原子由基态第一激发态的跃迁第一激发态的跃迁第一激发态的跃迁第一激发态的跃迁,最易发生。最易发生。最易发生。最易发生。v v每种原子的核外电子能级分布不同，当产生由

4、基态每种原子的核外电子能级分布不同，当产生由基态每种原子的核外电子能级分布不同，当产生由基态每种原子的核外电子能级分布不同，当产生由基态第一激发态的跃迁第一激发态的跃迁第一激发态的跃迁第一激发态的跃迁时，时，时，时，吸收特定频率的辐射能量吸收特定频率的辐射能量吸收特定频率的辐射能量吸收特定频率的辐射能量。v v原子吸收光谱是原子吸收光谱是原子吸收光谱是原子吸收光谱是线状光谱线状光谱线状光谱线状光谱。第2页，本讲稿共39页2.2.原子吸收光谱与原子发射光谱的关系原子吸收光谱与原子发射光谱的关系原子吸收光谱与原子发射光谱的关系原子吸收光谱与原子发射光谱的关系共振线共振线共振线共振线与与与与吸收线吸

5、收线吸收线吸收线基态基态基态基态第一激发态第一激发态第一激发态第一激发态基态基态基态基态电电电电,热热热热能能能能h h i ih h i ih h j j原子发射光谱称原子发射光谱称共振发射线共振发射线原原子子共共振振荧荧光光原子吸收光谱称为原子吸收光谱称为共振共振吸收线吸收线基态基态基态基态第一激发态第一激发态第一激发态第一激发态h h i i3.3.基态原子数基态原子数基态原子数基态原子数N N0 0与各激发态原子数与各激发态原子数与各激发态原子数与各激发态原子数N Ni i的关系的关系的关系的关系N Ni i=N N0 0 g gi i/g/g0 0 e e-E Ei/i/kTkT 在

6、高温下，处于热力学平衡状态时，单位体积的基态原子数在高温下，处于热力学平衡状态时，单位体积的基态原子数在高温下，处于热力学平衡状态时，单位体积的基态原子数在高温下，处于热力学平衡状态时，单位体积的基态原子数N N0 0与与与与激发态原子数激发态原子数激发态原子数激发态原子数N Ni i 之间遵守之间遵守之间遵守之间遵守BoltzmannBoltzmann分布定律分布定律分布定律分布定律:原子吸收现象早在上世纪已被人们所知，但一直未能应用于元原子吸收现象早在上世纪已被人们所知，但一直未能应用于元原子吸收现象早在上世纪已被人们所知，但一直未能应用于元原子吸收现象早在上世纪已被人们所知，但一直未能应

7、用于元素的实际分析。素的实际分析。素的实际分析。素的实际分析。19551955年，年，年，年，澳大利亚物理学家沃尔森澳大利亚物理学家沃尔森澳大利亚物理学家沃尔森澳大利亚物理学家沃尔森(Walsh)(Walsh)采用特殊装置，成功地建立了采用特殊装置，成功地建立了采用特殊装置，成功地建立了采用特殊装置，成功地建立了原子吸收分析方法，发表了经典论文：原子吸收分析方法，发表了经典论文：原子吸收分析方法，发表了经典论文：原子吸收分析方法，发表了经典论文：“原子吸收分光光度法在分析化学中的原子吸收分光光度法在分析化学中的原子吸收分光光度法在分析化学中的原子吸收分光光度法在分析化学中的应用应用应用应用”。

8、第3页，本讲稿共39页10.2 10.2 原子光谱线的轮廓原子光谱线的轮廓原子光谱线的轮廓原子光谱线的轮廓一一一一.原子光谱线原子光谱线原子光谱线原子光谱线(吸收线吸收线吸收线吸收线)的宽度的宽度的宽度的宽度原子吸收光谱线轮廓图原子吸收光谱线轮廓图原子吸收光谱线轮廓图原子吸收光谱线轮廓图3.3.谱线半宽度谱线半宽度(10(10-2-2)1.1.谱线中心频率谱线中心频率2 2 最大吸收系数最大吸收系数 0 0K Kv vK K0 0K K0 0/2/2二二二二.原子光谱线变宽的因素原子光谱线变宽的因素原子光谱线变宽的因素原子光谱线变宽的因素1.1.吸收线能量与波长关系吸收线能量与波长关系吸收线能

9、量与波长关系吸收线能量与波长关系=hchc/E E吸收h发射hE0E1E0E1吸收h发射h不产生能级变宽产生能级变宽第4页，本讲稿共39页 式中：式中：式中：式中：M M-原子量；原子量；原子量；原子量；T T-绝对温度；绝对温度；绝对温度；绝对温度；0 0-谱线中心频率谱线中心频率谱线中心频率谱线中心频率 即即即即使使使使在在在在较较较较低低低低的的的的温温温温度度度度，也也也也比比比比自自自自然然然然宽宽宽宽度度度度 N N来来来来得得得得严严严严重重重重，是是是是谱谱谱谱线线线线变变变变宽宽宽宽的的的的主主主主要要要要因素因素因素因素.一般情况一般情况一般情况一般情况:D D=10=10

10、-2-2 .4.4.压力变宽（碰撞变宽）压力变宽（碰撞变宽）压力变宽（碰撞变宽）压力变宽（碰撞变宽）原子与等离子体中的其他粒子（原子、离子、电子）相互碰撞而使谱原子与等离子体中的其他粒子（原子、离子、电子）相互碰撞而使谱原子与等离子体中的其他粒子（原子、离子、电子）相互碰撞而使谱原子与等离子体中的其他粒子（原子、离子、电子）相互碰撞而使谱线变宽，等离子体蒸气压力愈大，谱线愈宽。线变宽，等离子体蒸气压力愈大，谱线愈宽。线变宽，等离子体蒸气压力愈大，谱线愈宽。线变宽，等离子体蒸气压力愈大，谱线愈宽。v v 同种粒子碰撞同种粒子碰撞同种粒子碰撞同种粒子碰撞称赫尔兹马克（称赫尔兹马克（称赫尔兹马克（称

11、赫尔兹马克（HoltzmankHoltzmank）变宽）变宽）变宽）变宽.v v 异种粒子碰撞异种粒子碰撞异种粒子碰撞异种粒子碰撞称罗论兹（称罗论兹（称罗论兹（称罗论兹（LorentzLorentz）变宽。）变宽。）变宽。）变宽。压力变宽（碰撞变宽）压力变宽（碰撞变宽）压力变宽（碰撞变宽）压力变宽（碰撞变宽）为为为为1010-2-2 ，也是谱线变宽的主要因素，也是谱线变宽的主要因素，也是谱线变宽的主要因素，也是谱线变宽的主要因素.3.3.多普勤宽度多普勤宽度多普勤宽度多普勤宽度 D D （Doppler BroadeningDoppler Broadening）这是由原子在空间作无规热运动所引

12、致的。故又称这是由原子在空间作无规热运动所引致的。故又称这是由原子在空间作无规热运动所引致的。故又称这是由原子在空间作无规热运动所引致的。故又称热变宽。热变宽。热变宽。热变宽。2.2.自然宽度自然宽度自然宽度自然宽度 N N与与与与原原原原子子子子外外外外层层层层电电电电子子子子发发发发生生生生能能能能级级级级间间间间跃跃跃跃迁迁迁迁时时时时激激激激发发发发态态态态原原原原子子子子的的的的寿寿寿寿命命命命有有有有关关关关，是是是是客客客客观观观观存存存存在在在在。一般情况下约相当于一般情况下约相当于一般情况下约相当于一般情况下约相当于1010-4-4 ,通常可以忽略。通常可以忽略。通常可以忽略

13、。通常可以忽略。第5页，本讲稿共39页6.6.场致变宽场致变宽场致变宽场致变宽斯塔克变宽(Stark Broadening):由于外部的电场或等离子体 中离子、电子所形成的电场引起。在在10003000K、0.101MPa状状态态，多多普普勤勤宽宽度度 D和和压压力力变变宽宽(碰碰撞撞变宽变宽)是谱线变宽的主要因素。是谱线变宽的主要因素。齐曼变宽(Zeeman Broadening):由于外部的磁场影响，导致谱线的分裂，在单色器分辨率无法分辨时，也产生谱线变宽。5.5.自吸变宽自吸变宽自吸变宽自吸变宽当基态、气态原子密度较大时产生。第6页，本讲稿共39页一一一一.积分吸收积分吸收积分吸收积分吸

14、收 f f-振子强度振子强度振子强度振子强度e-e-为电子电荷为电子电荷为电子电荷为电子电荷N-N-单位积内的自由原子数单位积内的自由原子数单位积内的自由原子数单位积内的自由原子数m-m-电子的质量电子的质量电子的质量电子的质量10.3 10.3 原子吸收光谱的测量原子吸收光谱的测量原子吸收光谱的测量原子吸收光谱的测量积积积积 分分分分 公公公公 式式式式 0 0K Kv vK K0 0K K0 0/2/21.1.平面衍射光栅分辨率平面衍射光栅分辨率平面衍射光栅分辨率平面衍射光栅分辨率R R式中：式中：式中：式中：是相邻两谱线的平均波长；是相邻两谱线的平均波长；是相邻两谱线的平均波长；是相邻两

15、谱线的平均波长；是相邻两谱线的波长差；是相邻两谱线的波长差；是相邻两谱线的波长差；是相邻两谱线的波长差；k k 是光谱的级次；是光谱的级次；是光谱的级次；是光谱的级次；N N 是光栅的刻线数。是光栅的刻线数。是光栅的刻线数。是光栅的刻线数。二二二二.积分吸收的限制积分吸收的限制积分吸收的限制积分吸收的限制 在在在在50005000的波长，要积分半宽度为的波长，要积分半宽度为的波长，要积分半宽度为的波长，要积分半宽度为0.010.01的谱线，至少要取的谱线，至少要取的谱线，至少要取的谱线，至少要取1010点，每点为点，每点为点，每点为点，每点为0.0010.001。根据。根据。根据。根据分辨率公

16、式，可以计算光栅所需的分辨率公式，可以计算光栅所需的分辨率公式，可以计算光栅所需的分辨率公式，可以计算光栅所需的分辨率分辨率分辨率分辨率R R R R 和和和和光栅常数光栅常数光栅常数光栅常数d d d d。目前，目前，目前，目前，光栅常数光栅常数光栅常数光栅常数d d d d 无无无无法达到此要求。法达到此要求。法达到此要求。法达到此要求。第7页，本讲稿共39页2.2.单色器的光谱通带单色器的光谱通带单色器的光谱通带单色器的光谱通带光谱通带光谱通带光谱通带光谱通带WW ：WW=D D S S 当光谱通带：当光谱通带：当光谱通带：当光谱通带：WW=0.001=0.001 ，S S=0.007=

17、0.007（mmmm）式中：式中：式中：式中：S S-缝宽度（缝宽度（缝宽度（缝宽度（mmmm）D D-倒线色散率（倒线色散率（倒线色散率（倒线色散率（nm/mmnm/mm）倒线色散率：倒线色散率：倒线色散率：倒线色散率：D D=S S/WW=0.001=0.001 10 10-6-6nm /0.007(mm)nm /0.007(mm)=1.4 =1.4 10 10-7-7(nm/mm(nm/mm）目前，目前，目前，目前，倒线色散率倒线色散率倒线色散率倒线色散率D D也无法达到此要求。也无法达到此要求。也无法达到此要求。也无法达到此要求。3.3.检测器的灵敏度检测器的灵敏度检测器的灵敏度检测器

18、的灵敏度即使即使即使即使光栅常数光栅常数光栅常数光栅常数d d d d 、光谱通带光谱通带光谱通带光谱通带WW、倒线色散率倒线色散率倒线色散率倒线色散率D D都达到此要求，还要考虑到检测都达到此要求，还要考虑到检测都达到此要求，还要考虑到检测都达到此要求，还要考虑到检测器的灵敏度器的灵敏度器的灵敏度器的灵敏度;在以上条件下检测器的灵敏度也无法达到要求。在以上条件下检测器的灵敏度也无法达到要求。在以上条件下检测器的灵敏度也无法达到要求。在以上条件下检测器的灵敏度也无法达到要求。综合以上讨论综合以上讨论综合以上讨论综合以上讨论:如果我们测量如果我们测量如果我们测量如果我们测量 K Kv vd d

19、,就可求出原子浓度就可求出原子浓度就可求出原子浓度就可求出原子浓度N N，但是谱线宽度为，但是谱线宽度为，但是谱线宽度为，但是谱线宽度为1010-2-2 左右。需左右。需左右。需左右。需要用高分辨率的分光仪器，要用高分辨率的分光仪器，要用高分辨率的分光仪器，要用高分辨率的分光仪器，高灵敏度的检测器高灵敏度的检测器高灵敏度的检测器高灵敏度的检测器这是目前难以达到的。这就是早在这是目前难以达到的。这就是早在这是目前难以达到的。这就是早在这是目前难以达到的。这就是早在100100多年前就已发现原子吸收的现象，但一直难以使用于分析科学的原因。多年前就已发现原子吸收的现象，但一直难以使用于分析科学的原因

20、。多年前就已发现原子吸收的现象，但一直难以使用于分析科学的原因。多年前就已发现原子吸收的现象，但一直难以使用于分析科学的原因。第8页，本讲稿共39页三三三三.峰值吸收峰值吸收峰值吸收峰值吸收积分吸收与火焰中基态原积分吸收与火焰中基态原积分吸收与火焰中基态原积分吸收与火焰中基态原子数的关系为：子数的关系为：子数的关系为：子数的关系为：当仅考虑原子的热运动时，吸当仅考虑原子的热运动时，吸当仅考虑原子的热运动时，吸当仅考虑原子的热运动时，吸收系数的关系为：收系数的关系为：收系数的关系为：收系数的关系为：把式（把式（把式（把式（2 2）积分后，得到：）积分后，得到：）积分后，得到：）积分后，得到：1.

21、1.积分吸收与峰值吸收的关系：积分吸收与峰值吸收的关系：积分吸收与峰值吸收的关系：积分吸收与峰值吸收的关系：19551955年澳大利亚学者沃尔森年澳大利亚学者沃尔森年澳大利亚学者沃尔森年澳大利亚学者沃尔森(Walsh)(Walsh)提出，在提出，在提出，在提出，在温度不太高的稳定火焰条件下，温度不太高的稳定火焰条件下，温度不太高的稳定火焰条件下，温度不太高的稳定火焰条件下，峰值吸收系数峰值吸收系数峰值吸收系数峰值吸收系数与与与与火焰中被测元素的原火焰中被测元素的原火焰中被测元素的原火焰中被测元素的原子浓度子浓度子浓度子浓度也正比。也正比。也正比。也正比。合并式（合并式（合并式（合并式（1 1）

22、与（）与（）与（）与（3 3）整）整）整）整理后，得到：理后，得到：理后，得到：理后，得到：整理后，得到：整理后，得到：整理后，得到：整理后，得到：由式（由式（由式（由式（4 4）可以得出峰值吸收系数）可以得出峰值吸收系数）可以得出峰值吸收系数）可以得出峰值吸收系数K K0 0与自由原子数与自由原子数与自由原子数与自由原子数N N成正比成正比成正比成正比.第9页，本讲稿共39页2.2.峰值吸收与浓度关系成立的条件峰值吸收与浓度关系成立的条件峰值吸收与浓度关系成立的条件峰值吸收与浓度关系成立的条件发发发发射射射射h h E E0 0E E1 1吸吸吸吸收收收收h h 能级变宽小能级变宽小能级变宽

23、小能级变宽小能级变宽较大能级变宽较大能级变宽较大能级变宽较大E E0 0E E1 1 0-0-吸收吸收吸收吸收K Kv vK K0 0K K0 0/2/2吸收吸收吸收吸收发射发射发射发射 0-0-发射发射发射发射K Kv vK K0 0K K0 0/2/2AASAAS的定量依据：的定量依据：的定量依据：的定量依据：峰值吸收代替积分吸收峰值吸收代替积分吸收峰值吸收代替积分吸收峰值吸收代替积分吸收需要特殊的锐线光源需要特殊的锐线光源需要特殊的锐线光源需要特殊的锐线光源所谓的锐线光源：所谓的锐线光源：所谓的锐线光源：所谓的锐线光源：发射发射发射发射 吸收吸收吸收吸收 0-0-发射发射发射发射=0-0

24、-吸收吸收吸收吸收0.010.10.010.10.0050.0050.02 0.02 第10页，本讲稿共39页 I It t=I I0 0exp(-exp(-K K L L)四四四四.光吸收定律光吸收定律光吸收定律光吸收定律光吸收定律光吸收定律光吸收定律光吸收定律-定量分析的依据定量分析的依据定量分析的依据定量分析的依据:A A=-log=-logT T=-log=-log I It t/I I0 0 =-log exp(-=-log exp(-K K L L)=0.43)=0.43K K L L简化为：简化为：简化为：简化为：A A=k N Lk N L当用锐线光源时当用锐线光源时当用锐线光

25、源时当用锐线光源时将将将将K K0 0 代替代替代替代替 K K ,用吸光度表示用吸光度表示用吸光度表示用吸光度表示:因为：因为：因为：因为：N NC C所以：所以：所以：所以：A A=KCKC定定量量分分析析的的依依据据I I0 0I It tL L式中：式中：式中：式中：I It t-透光率透光率透光率透光率 I I0 0-入射光入射光入射光入射光 K K-吸收系数吸收系数吸收系数吸收系数 L L-蒸气厚度蒸气厚度蒸气厚度蒸气厚度第11页，本讲稿共39页一一一一.组成框图与工作原理组成框图与工作原理组成框图与工作原理组成框图与工作原理10.4 10.4 原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计

26、原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计1.1.组成框图组成框图组成框图组成框图空空心心阴阴极极灯灯原原子子化化器器单单色色器器检检测测器器处处理理与与控控制制数据处理和仪器控制数据处理和仪器控制数据处理和仪器控制数据处理和仪器控制火焰原子化器火焰原子化器火焰原子化器火焰原子化器单色器单色器单色器单色器光电倍增管光电倍增管光电倍增管光电倍增管雾化器和雾化室雾化器和雾化室雾化器和雾化室雾化器和雾化室空心阴极灯空心阴极灯空心阴极灯空心阴极灯第12页，本讲稿共39页2.2.组成类型组成类型组成类型组成类型单道单光束单道单光束单道双光束单道双光束3.3.光源的调制：机械调制：切光器；电学调制：占空比光源的

27、调制：机械调制：切光器；电学调制：占空比光源的调制：机械调制：切光器；电学调制：占空比光源的调制：机械调制：切光器；电学调制：占空比第13页，本讲稿共39页1 1构造构造构造构造 二二二二.光源（空心阴极灯）光源（空心阴极灯）光源（空心阴极灯）光源（空心阴极灯）空空空空心心心心阴阴阴阴极极极极:钨钨钨钨棒棒棒棒作作作作成成成成圆圆圆圆筒筒筒筒形形形形筒筒筒筒内内内内熔熔熔熔入入入入被被被被测元素测元素测元素测元素阳阳阳阳 极极极极:钨棒装有钛、锆钨棒装有钛、锆钨棒装有钛、锆钨棒装有钛、锆,钽金属作钽金属作钽金属作钽金属作成的阳极成的阳极成的阳极成的阳极管内充气：管内充气：管内充气：管内充气：氩

28、或氖氩或氖氩或氖氩或氖 133.3266.6Pa 133.3266.6Pa工作电压：工作电压：工作电压：工作电压：150300150300伏伏伏伏启启启启动动动动电电电电压压压压：300500300500伏伏伏伏 要要要要求求求求稳稳稳稳流流流流电电电电源源源源供供供供电。电。电。电。2.2.锐线光产生原理锐线光产生原理锐线光产生原理锐线光产生原理在在在在高高高高压压压压电电电电场场场场下下下下,阴阴阴阴极极极极电电电电子子子子向向向向阳阳阳阳极极极极高高高高速速速速飞飞飞飞溅溅溅溅放放放放电电电电,并并并并与与与与载载载载气气气气原原原原子子子子碰碰碰碰撞撞撞撞,使使使使之之之之电离放出二次

29、电子电离放出二次电子电离放出二次电子电离放出二次电子,而使场内正离子和电子增加以维持电流。而使场内正离子和电子增加以维持电流。而使场内正离子和电子增加以维持电流。而使场内正离子和电子增加以维持电流。载载载载气气气气阳阳阳阳离离离离子子子子在在在在电电电电场场场场中中中中大大大大大大大大加加加加速速速速,轰轰轰轰击击击击阴阴阴阴极极极极表表表表面面面面时时时时可可可可将将将将被被被被测测测测元元元元素素素素的的的的原原原原子子子子从晶格中轰击出来从晶格中轰击出来从晶格中轰击出来从晶格中轰击出来,即即即即溅射。溅射。溅射。溅射。溅溅溅溅射射射射出出出出的的的的原原原原子子子子大大大大量量量量聚聚聚

30、聚集集集集在在在在空空空空心心心心阴阴阴阴极极极极内内内内,经经经经与与与与其其其其它它它它粒粒粒粒子子子子碰碰碰碰撞撞撞撞而而而而被被被被激激激激发发发发,发发发发射射射射出出出出相应元素的特征谱线相应元素的特征谱线相应元素的特征谱线相应元素的特征谱线-共振谱线。共振谱线。共振谱线。共振谱线。即发射线半宽度远小于吸收线半即发射线半宽度远小于吸收线半即发射线半宽度远小于吸收线半即发射线半宽度远小于吸收线半宽度光源宽度光源宽度光源宽度光源.Hollow Cathode Lamp-HCLHollow Cathode Lamp-HCL第14页，本讲稿共39页3.3.对光源的要求对光源的要求对光源的要

31、求对光源的要求辐辐辐辐 射射射射 强强强强 度度度度 大大大大，稳稳稳稳 定定定定 性性性性 高高高高，锐锐锐锐 线线线线 性性性性 强强强强，背背背背 景景景景 小小小小 等等等等。要要要要 用用用用 被被被被 测测测测 元元元元 素素素素 做做做做 阴阴阴阴 极极极极 材材材材 料料料料 所以有些物质无法实现。所以有些物质无法实现。所以有些物质无法实现。所以有些物质无法实现。第15页，本讲稿共39页三三三三.原子化器原子化器原子化器原子化器火焰原子化火焰原子化火焰原子化火焰原子化石墨炉石墨炉石墨炉石墨炉(电热电热电热电热)原子化原子化原子化原子化ICPICP原子化原子化原子化原子化氢化物原

32、子化氢化物原子化氢化物原子化氢化物原子化冷原子化冷原子化冷原子化冷原子化1.1.原子化器的作用原子化器的作用原子化器的作用原子化器的作用 2.2.原子化器的类型原子化器的类型原子化器的类型原子化器的类型 气态、基态原子蒸气越多，测定的灵敏度、准确度越高。气态、基态原子蒸气越多，测定的灵敏度、准确度越高。气态、基态原子蒸气越多，测定的灵敏度、准确度越高。气态、基态原子蒸气越多，测定的灵敏度、准确度越高。下列的副反应越少，测定的灵敏度、准确度越高。下列的副反应越少，测定的灵敏度、准确度越高。下列的副反应越少，测定的灵敏度、准确度越高。下列的副反应越少，测定的灵敏度、准确度越高。第16页，本讲稿共3

33、9页火焰燃烧器混合室混合室混合室混合室撞击球撞击球撞击球撞击球毛细管毛细管毛细管毛细管助燃助燃助燃助燃气入气入气入气入口口口口燃气入口燃气入口燃气入口燃气入口排液口排液口排液口排液口1 1）火焰原子化器）火焰原子化器）火焰原子化器）火焰原子化器火火火火焰焰焰焰原原原原子子子子化化化化器器器器图图图图雾化器雾化器混合室混合室自动进样器自动进样器燃烧器燃烧器A.A.构造：四部分组成：雾化器，预混合室，燃烧器，火焰。构造：四部分组成：雾化器，预混合室，燃烧器，火焰。构造：四部分组成：雾化器，预混合室，燃烧器，火焰。构造：四部分组成：雾化器，预混合室，燃烧器，火焰。雾雾雾雾 化化化化 器：器：器：器：

34、由不锈钢或聚四氟乙烯做由不锈钢或聚四氟乙烯做由不锈钢或聚四氟乙烯做由不锈钢或聚四氟乙烯做成。成。成。成。预预预预混混混混合合合合室室室室：由由由由不不不不锈锈锈锈钢钢钢钢、聚聚聚聚四四四四氟氟氟氟乙乙乙乙烯烯烯烯等等等等材材材材料料料料做做做做成。成。成。成。燃燃燃燃 烧烧烧烧 器：器：器：器：单缝、双缝和三缝。单缝、双缝和三缝。单缝、双缝和三缝。单缝、双缝和三缝。5 5、10cm10cm。火火火火 焰：焰：焰：焰：雾化器雾化器混合室混合室燃烧器燃烧器火焰火焰火焰火焰第17页，本讲稿共39页a)a)燃烧速度：燃烧速度：燃烧速度：燃烧速度：是指火焰由着火点向可燃混凝气其它点传播的速度。是指火焰由

35、着火点向可燃混凝气其它点传播的速度。是指火焰由着火点向可燃混凝气其它点传播的速度。是指火焰由着火点向可燃混凝气其它点传播的速度。B.B.化学火焰的基本特性化学火焰的基本特性化学火焰的基本特性化学火焰的基本特性b)b)火焰温度与发火温度火焰温度与发火温度火焰温度与发火温度火焰温度与发火温度火焰类型火焰类型发火温度发火温度 0 0C C燃烧速度燃烧速度cmcm s s-1-1火焰温度火焰温度0 0C C空气空气-乙乙炔炔35035016016023002300空气空气-氢氢气气53053032032020502050笑气笑气-乙乙炔炔40040018018029552955燃气供气速度过大，导致燃

36、气供气速度过大，导致燃气供气速度过大，导致燃气供气速度过大，导致吹灭吹灭吹灭吹灭燃气供气速度不足将会引起燃气供气速度不足将会引起燃气供气速度不足将会引起燃气供气速度不足将会引起回火回火回火回火点点点点火火火火时时时时：先先先先通通通通助助助助燃燃燃燃气气气气，后后后后通通通通燃燃燃燃气气气气，立即，立即，立即，立即点火点火点火点火.熄熄熄熄灭灭灭灭时时时时：先先先先断断断断燃燃燃燃气气气气，待待待待火火火火焰焰焰焰熄熄熄熄灭后，再断灭后，再断灭后，再断灭后，再断助燃气助燃气助燃气助燃气.三三三三种种种种不不不不同同同同类类类类型型型型火火火火焰焰焰焰的的的的吸吸吸吸收收收收率率率率空气-乙炔空

37、气-氢气氧气-氢气c)c)火焰的吸收率火焰的吸收率火焰的吸收率火焰的吸收率e.g.196.0 nm e.g.196.0 nm 测定测定测定测定SeSe 193.7 nm 193.7 nm 测定测定测定测定As As 宜采用宜采用宜采用宜采用氩气氩气-氢气火焰氢气火焰波长小于波长小于波长小于波长小于190.0nm190.0nm属于真紫外区，一般的仪器无法测定属于真紫外区，一般的仪器无法测定属于真紫外区，一般的仪器无法测定属于真紫外区，一般的仪器无法测定第18页，本讲稿共39页a)a)中性火焰：中性火焰：中性火焰：中性火焰：这类火焰，温度高、稳定、干扰小、背景低，适合于许多这类火焰，温度高、稳定、

38、干扰小、背景低，适合于许多这类火焰，温度高、稳定、干扰小、背景低，适合于许多这类火焰，温度高、稳定、干扰小、背景低，适合于许多元素的测定。元素的测定。元素的测定。元素的测定。b)b)富燃火焰：还原性火焰，富燃火焰：还原性火焰，富燃火焰：还原性火焰，富燃火焰：还原性火焰，燃烧不完全，温度略低于中性火焰；具有还原性；燃烧不完全，温度略低于中性火焰；具有还原性；燃烧不完全，温度略低于中性火焰；具有还原性；燃烧不完全，温度略低于中性火焰；具有还原性；适合于易形成难解离氧化物的元素测定；干扰较多；背景高。适合于易形成难解离氧化物的元素测定；干扰较多；背景高。适合于易形成难解离氧化物的元素测定；干扰较多；

39、背景高。适合于易形成难解离氧化物的元素测定；干扰较多；背景高。如锡等。如锡等。如锡等。如锡等。c)c)贫燃火焰：氧化性火焰；贫燃火焰：氧化性火焰；贫燃火焰：氧化性火焰；贫燃火焰：氧化性火焰；它的温度较低，有较强的氧化性，有利于测定它的温度较低，有较强的氧化性，有利于测定它的温度较低，有较强的氧化性，有利于测定它的温度较低，有较强的氧化性，有利于测定易解离，易电离元素，如碱、碱土金属。易解离，易电离元素，如碱、碱土金属。易解离，易电离元素，如碱、碱土金属。易解离，易电离元素，如碱、碱土金属。C.C.化学火焰的氧化与还原特性化学火焰的氧化与还原特性化学火焰的氧化与还原特性化学火焰的氧化与还原特性按

40、照火焰按照火焰按照火焰按照火焰燃气燃气燃气燃气与与与与助燃气助燃气助燃气助燃气的比例不同，火焰可以分为三类。的比例不同，火焰可以分为三类。的比例不同，火焰可以分为三类。的比例不同，火焰可以分为三类。优点：优点：优点：优点：空气空气空气空气-乙炔火焰乙炔火焰乙炔火焰乙炔火焰(2300(23000 0C):C):3030多种金属元素的测定多种金属元素的测定多种金属元素的测定多种金属元素的测定,10,10-4-4%10%10%含量。含量。含量。含量。笑气笑气笑气笑气-乙炔火焰乙炔火焰乙炔火焰乙炔火焰(2955(29550 0C):C):7070多种金属元素的测定多种金属元素的测定多种金属元素的测定多

41、种金属元素的测定,10,10-4-4%10%10%含量。含量。含量。含量。D.D.火焰原子化器特点火焰原子化器特点火焰原子化器特点火焰原子化器特点第19页，本讲稿共39页雾化器和雾化室雾化器和雾化室雾化器和雾化室雾化器和雾化室火焰原子化器火焰原子化器火焰原子化器火焰原子化器2 2）石墨炉原子化器（非火焰、电热原子化器）石墨炉原子化器（非火焰、电热原子化器）石墨炉原子化器（非火焰、电热原子化器）石墨炉原子化器（非火焰、电热原子化器）A A 工作原理工作原理工作原理工作原理数据处理和仪器控制数据处理和仪器控制数据处理和仪器控制数据处理和仪器控制单色器单色器单色器单色器光电倍增管光电倍增管光电倍增管

42、光电倍增管空心阴极灯空心阴极灯空心阴极灯空心阴极灯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缺点：缺点：缺点：缺点：同轴气动雾化器的雾化效率低。同轴气动雾化器的雾化效率低。同轴气动雾化器的雾化效率低。同轴气动雾化器的雾化效率低。510%510%火焰的原子化效率低、还伴随着复杂的火焰反应火焰的原子化效率低、还伴随着复杂的火焰反应火焰的原子化效率低、还伴随着复杂的火焰反应火焰的原子化效率低、还伴随着复杂的火焰反应 原子蒸气在光程中的滞留时间短原子蒸气在光程中的滞留时间短原子蒸气在光程中的滞留时间短原子蒸气在光程中的滞留时间短 10 10-4-4s s 大量气体的稀释作用，限制了检测限

43、的降低大量气体的稀释作用，限制了检测限的降低大量气体的稀释作用，限制了检测限的降低大量气体的稀释作用，限制了检测限的降低 只能测定液体样品只能测定液体样品只能测定液体样品只能测定液体样品第20页，本讲稿共39页+-石墨管石墨管正电极正电极负电极负电极外保护气套外保护气套石英窗石英窗外保护外保护气入口气入口冷却水套冷却水套冷却水入口冷却水入口冷却水出口冷却水出口进样进样内保护内保护气入口气入口外保护气出口外保护气出口内保护气出口内保护气出口样品烟气出口样品烟气出口入射光入射光入射光入射光 I I0 0透射光透射光透射光透射光 I It tB.B.构造构造构造构造a)a)电源：电源：电源：电源：1

44、224V 0500 A 1224V 0500 A 直流电直流电直流电直流电 b)b)炉体炉体炉体炉体:冷却水、套；内、外惰性气体冷却水、套；内、外惰性气体冷却水、套；内、外惰性气体冷却水、套；内、外惰性气体Ar Ar c)c)石墨管石墨管石墨管石墨管:光谱纯石墨光谱纯石墨光谱纯石墨光谱纯石墨 长长长长28mm28mm、内径、内径、内径、内径8mm 8mm 第21页，本讲稿共39页温温温温度度度度或或或或电电电电流流流流时间时间时间时间C.C.石墨炉原子化器的工作程序石墨炉原子化器的工作程序石墨炉原子化器的工作程序石墨炉原子化器的工作程序a)a)进样程序进样程序进样程序进样程序 01000100

45、 l lb)b)干燥程序干燥程序干燥程序干燥程序 溶剂的沸点溶剂的沸点溶剂的沸点溶剂的沸点 1.5s/1.5s/l l 2060s2060s室室温温干燥干燥升温升温斜率斜率干燥保干燥保持温度持温度与时间与时间c)c)灰化程序灰化程序灰化程序灰化程序 (分离干扰元素分离干扰元素分离干扰元素分离干扰元素)100200010020000 0C C 0.55min 0.55min灰化灰化升温升温斜率斜率灰化保灰化保持温度持温度与时间与时间原子原子化升化升温斜温斜率率原子化保持温原子化保持温度与时间度与时间d)d)原子化程序原子化程序原子化程序原子化程序 20003000200030000 0C C 5

46、10s 510se)e)高温除残程序高温除残程序高温除残程序高温除残程序 3000 30000 0C C 35 s35 s除残温度与时间除残温度与时间干燥程序干燥程序灰化程序灰化程序原子化程序原子化程序高高温温除除残残程程序序第22页，本讲稿共39页D.D.D.D.石墨炉原子化器自动进样系统石墨炉原子化器自动进样系统石墨炉原子化器自动进样系统石墨炉原子化器自动进样系统优点：优点：v具有较高的可控温度。具有较高的可控温度。34000Cv v原子蒸气在光程中的滞留时间长。原子蒸气在光程中的滞留时间长。原子蒸气在光程中的滞留时间长。原子蒸气在光程中的滞留时间长。1010-1-11010-2-2s s

47、v样品消耗量少。样品消耗量少。v抗干扰能力强抗干扰能力强-灰化分离。灰化分离。v灵敏度高。灵敏度高。10-610-9 E.E.E.E.石墨炉原子化器特点石墨炉原子化器特点石墨炉原子化器特点石墨炉原子化器特点缺点：缺点：缺点：缺点：精密度、重现性较差。精密度、重现性较差。精密度、重现性较差。精密度、重现性较差。510%510%存在记忆效应。存在记忆效应。存在记忆效应。存在记忆效应。杂散光引起的背景干扰较严重，杂散光引起的背景干扰较严重，杂散光引起的背景干扰较严重，杂散光引起的背景干扰较严重，需要校正。需要校正。需要校正。需要校正。只能测定液体样品。只能测定液体样品。只能测定液体样品。只能测定液体

48、样品。第23页，本讲稿共39页类型类型类型类型:光谱干扰、化学干扰、电离干扰、物理干扰和背景干扰光谱干扰、化学干扰、电离干扰、物理干扰和背景干扰光谱干扰、化学干扰、电离干扰、物理干扰和背景干扰光谱干扰、化学干扰、电离干扰、物理干扰和背景干扰.一一一一.光谱干扰及其消除方法光谱干扰及其消除方法光谱干扰及其消除方法光谱干扰及其消除方法10.5 10.5 原子吸收光谱法的干扰效应及消除方法原子吸收光谱法的干扰效应及消除方法原子吸收光谱法的干扰效应及消除方法原子吸收光谱法的干扰效应及消除方法v v吸收线重叠：吸收线重叠：吸收线重叠：吸收线重叠：e.g.e.g.Cu 2165 Cu 2165 与与与与

49、2178 2178。狭缝较宽时出现同时吸收。狭缝较宽时出现同时吸收。狭缝较宽时出现同时吸收。狭缝较宽时出现同时吸收v v待测元素分析线与共存元素的吸收线重叠待测元素分析线与共存元素的吸收线重叠待测元素分析线与共存元素的吸收线重叠待测元素分析线与共存元素的吸收线重叠e.g.Fe 2719.025 Pt 2719.038 e.g.Fe 2719.025 Pt 2719.038 e.g.Cu 2165 e.g.Cu 2165 与与与与2178 Pb 2170 2178 Pb 2170 二二二二.化学干扰及其消除方法化学干扰及其消除方法化学干扰及其消除方法化学干扰及其消除方法1.1.产生的原因产生的原

50、因产生的原因产生的原因2.2.消除方法消除方法消除方法消除方法:减小狭缝、降低灯电流、或更、换其它分析线减小狭缝、降低灯电流、或更、换其它分析线减小狭缝、降低灯电流、或更、换其它分析线减小狭缝、降低灯电流、或更、换其它分析线.化学干扰化学干扰化学干扰化学干扰是指被测原子是指被测原子是指被测原子是指被测原子与共存元素与共存元素与共存元素与共存元素发生化学反应生成稳定的化合发生化学反应生成稳定的化合发生化学反应生成稳定的化合发生化学反应生成稳定的化合物，影响被测元素原子化效率，统称化学干扰。物，影响被测元素原子化效率，统称化学干扰。物，影响被测元素原子化效率，统称化学干扰。物，影响被测元素原子化效