现代分析原理第三章幻灯片.ppt

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1、现代分析原理第三章第1页，共69页，编辑于2022年，星期一3-13-1原子吸收光谱分析概述原子吸收光谱分析概述 基于物质产生的原子蒸汽对特定谱线（通常是待测原子基于物质产生的原子蒸汽对特定谱线（通常是待测原子基于物质产生的原子蒸汽对特定谱线（通常是待测原子基于物质产生的原子蒸汽对特定谱线（通常是待测原子的特征谱线）的吸收来进行定量分析的一种方法的特征谱线）的吸收来进行定量分析的一种方法的特征谱线）的吸收来进行定量分析的一种方法的特征谱线）的吸收来进行定量分析的一种方法第2页，共69页，编辑于2022年，星期一原子吸收与原子发射法比较原子吸收与原子发射法比较 原子吸收光谱分析利用的是原子吸收现

2、象，而发射光谱原子吸收光谱分析利用的是原子吸收现象，而发射光谱原子吸收光谱分析利用的是原子吸收现象，而发射光谱原子吸收光谱分析利用的是原子吸收现象，而发射光谱分析则基于原子的发射现象，是相互联系的两种相反的分析则基于原子的发射现象，是相互联系的两种相反的分析则基于原子的发射现象，是相互联系的两种相反的分析则基于原子的发射现象，是相互联系的两种相反的过程。过程。过程。过程。由于原子的吸收线比发射线的数目少的多，谱线重叠的概由于原子的吸收线比发射线的数目少的多，谱线重叠的概由于原子的吸收线比发射线的数目少的多，谱线重叠的概由于原子的吸收线比发射线的数目少的多，谱线重叠的概率就小的多，空心阴极灯一般

3、不发射临近波长的辐射线，率就小的多，空心阴极灯一般不发射临近波长的辐射线，率就小的多，空心阴极灯一般不发射临近波长的辐射线，率就小的多，空心阴极灯一般不发射临近波长的辐射线，因而其他辐射线干扰较小，故原子吸收法选择性高，干扰因而其他辐射线干扰较小，故原子吸收法选择性高，干扰因而其他辐射线干扰较小，故原子吸收法选择性高，干扰因而其他辐射线干扰较小，故原子吸收法选择性高，干扰小且易于克服。小且易于克服。小且易于克服。小且易于克服。具有较高的特效性、灵敏度、和准确度具有较高的特效性、灵敏度、和准确度具有较高的特效性、灵敏度、和准确度具有较高的特效性、灵敏度、和准确度第3页，共69页，编辑于2022年

4、，星期一3-2 3-2 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理一、共振线与吸收线一、共振线与吸收线一、共振线与吸收线一、共振线与吸收线 原子在两个能态之间的跃迁伴随着能级的发射和吸收，最外层电原子在两个能态之间的跃迁伴随着能级的发射和吸收，最外层电原子在两个能态之间的跃迁伴随着能级的发射和吸收，最外层电原子在两个能态之间的跃迁伴随着能级的发射和吸收，最外层电子由基态跃迁到子由基态跃迁到子由基态跃迁到子由基态跃迁到第一激发态第一激发态第一激发态第一激发态时，所产生的吸收谱线称为共振吸收线时，所产生的吸收谱线称为共振吸收线时，所产生的吸收谱线称为共振吸收线时，所产生的吸收谱线称为共振吸收

5、线（共振线）（共振线）（共振线）（共振线）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，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:跃迁吸收能量不同跃迁吸收能量不同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。具有特征性。具有特征性。各种元素的基态各种元素的基态第一激发态第一激发态最最最最易发生，吸收最强，最灵敏线。易发生，吸收最强，最灵敏线。易发生，吸收最强，最灵敏线。易发生，吸收最强，最灵敏线。共振线共振线共振线共振线是元素的特征谱线，也是元素的灵敏线是元素的特征谱线，也是元素的灵敏线是元素的特征谱线，也是元素的灵敏线是元素的特征谱线，

6、也是元素的灵敏线 在原子吸收分析中，利用处于基态的待测原子蒸汽对于从在原子吸收分析中，利用处于基态的待测原子蒸汽对于从在原子吸收分析中，利用处于基态的待测原子蒸汽对于从在原子吸收分析中，利用处于基态的待测原子蒸汽对于从光源辐射的共振线的吸收来进行分析的光源辐射的共振线的吸收来进行分析的光源辐射的共振线的吸收来进行分析的光源辐射的共振线的吸收来进行分析的 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第4页，共69页，编辑于2022年，星期一二、谱线的轮廓与谱线变宽二、谱线的轮廓与谱线变宽1.1.谱线轮廓谱线轮廓谱线轮廓谱线轮廓若将不同频率的光（强度为若

7、将不同频率的光（强度为若将不同频率的光（强度为若将不同频率的光（强度为I I 0 0）通过原子蒸汽，有一部）通过原子蒸汽，有一部）通过原子蒸汽，有一部）通过原子蒸汽，有一部分光将被吸收，其透过光的强度（即原子吸收共振线后光的强度）与原分光将被吸收，其透过光的强度（即原子吸收共振线后光的强度）与原分光将被吸收，其透过光的强度（即原子吸收共振线后光的强度）与原分光将被吸收，其透过光的强度（即原子吸收共振线后光的强度）与原子蒸汽的宽度（即火焰的宽度有关），若原子蒸汽中原子密度一定，则子蒸汽的宽度（即火焰的宽度有关），若原子蒸汽中原子密度一定，则子蒸汽的宽度（即火焰的宽度有关），若原子蒸汽中原子密度一

8、定，则子蒸汽的宽度（即火焰的宽度有关），若原子蒸汽中原子密度一定，则透过光（或吸收光）的强度与原子蒸汽宽度成正比关系，即透过光（或吸收光）的强度与原子蒸汽宽度成正比关系，即透过光（或吸收光）的强度与原子蒸汽宽度成正比关系，即透过光（或吸收光）的强度与原子蒸汽宽度成正比关系，即朗伯定律：朗伯定律：朗伯定律：朗伯定律：I I I I=I=I=I=I0000e e e e-KvL-KvL-KvL-KvL 。KvKvKvKv 为原子蒸汽对频率为为原子蒸汽对频率为为原子蒸汽对频率为为原子蒸汽对频率为的光的吸收系数，随光源的辐射频率而的光的吸收系数，随光源的辐射频率而的光的吸收系数，随光源的辐射频率而的光

9、的吸收系数，随光源的辐射频率而改变，对于不同频率的光，原子对光的吸收也不同改变，对于不同频率的光，原子对光的吸收也不同改变，对于不同频率的光，原子对光的吸收也不同改变，对于不同频率的光，原子对光的吸收也不同原子群从基态跃迁到激发态原子群从基态跃迁到激发态原子群从基态跃迁到激发态原子群从基态跃迁到激发态所吸收的谱线并不是绝对单所吸收的谱线并不是绝对单所吸收的谱线并不是绝对单所吸收的谱线并不是绝对单色，而使是具有一定的宽度，色，而使是具有一定的宽度，色，而使是具有一定的宽度，色，而使是具有一定的宽度，通常称为通常称为通常称为通常称为谱线轮廓。谱线轮廓。谱线轮廓。谱线轮廓。第5页，共69页，编辑于2

10、022年，星期一2.2.谱线变宽谱线变宽表征吸收线轮廓特征的值是中心频率表征吸收线轮廓特征的值是中心频率表征吸收线轮廓特征的值是中心频率表征吸收线轮廓特征的值是中心频率 0 0 和半宽度和半宽度和半宽度和半宽度，0 0 由原子的能由原子的能由原子的能由原子的能级分布特征决定，级分布特征决定，级分布特征决定，级分布特征决定，半宽度半宽度半宽度半宽度除谱线本身具有的自然宽度外，还受多种因除谱线本身具有的自然宽度外，还受多种因除谱线本身具有的自然宽度外，还受多种因除谱线本身具有的自然宽度外，还受多种因素的影响，而使峰变宽，素的影响，而使峰变宽，素的影响，而使峰变宽，素的影响，而使峰变宽，变宽效应：变

11、宽效应：变宽效应：变宽效应：（1 1）自然宽度）自然宽度：与原子发生能级间跃迁时激发态原子的有限寿命相关。与原子发生能级间跃迁时激发态原子的有限寿命相关。与原子发生能级间跃迁时激发态原子的有限寿命相关。与原子发生能级间跃迁时激发态原子的有限寿命相关。（2 2）多普勒变宽（温度变宽）多普勒变宽（温度变宽）一个运动着的原子发出的光，如一个运动着的原子发出的光，如一个运动着的原子发出的光，如一个运动着的原子发出的光，如果运动方向离开观察者（接受器）果运动方向离开观察者（接受器）果运动方向离开观察者（接受器）果运动方向离开观察者（接受器），则在观察者看来，其频率较静，则在观察者看来，其频率较静，则在观

12、察者看来，其频率较静，则在观察者看来，其频率较静止原子所发的频率低，反之，高。止原子所发的频率低，反之，高。止原子所发的频率低，反之，高。止原子所发的频率低，反之，高。第6页，共69页，编辑于2022年，星期一2.2.谱线变宽谱线变宽谱线的谱线的谱线的谱线的多普勒变宽多普勒变宽多普勒变宽多普勒变宽 D D可由下式决定：可由下式决定：可由下式决定：可由下式决定：与元素的相对原子质量、温度及谱线的频率有关与元素的相对原子质量、温度及谱线的频率有关与元素的相对原子质量、温度及谱线的频率有关与元素的相对原子质量、温度及谱线的频率有关（3 3）压力变宽（压力变宽（劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽劳伦兹变宽，赫

13、鲁兹马克变宽劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽）由于原子相互碰撞使能量发生稍微变化。由于原子相互碰撞使能量发生稍微变化。由于原子相互碰撞使能量发生稍微变化。由于原子相互碰撞使能量发生稍微变化。劳伦兹（劳伦兹（劳伦兹（劳伦兹（LorentzLorentzLorentzLorentz）变宽：）变宽：）变宽：）变宽：L L 待测原子和其他原子碰撞。随原子区压力增加而增大。待测原子和其他原子碰撞。随原子区压力增加而增大。待测原子和其他原子碰撞。随原子区压力增加而增大。待测原子和其他原子碰撞。随原子区压力增加而增大。赫鲁兹马克（赫鲁兹马克（赫鲁兹马克（赫鲁兹马克（HoltsmarkHo

14、ltsmarkHoltsmarkHoltsmark）变宽）变宽）变宽）变宽（共振变宽）：（共振变宽）：（共振变宽）：（共振变宽）：同种原子碰撞。浓度高时起作用，在原子吸收中可忽略同种原子碰撞。浓度高时起作用，在原子吸收中可忽略同种原子碰撞。浓度高时起作用，在原子吸收中可忽略同种原子碰撞。浓度高时起作用，在原子吸收中可忽略（4 4 4 4）自吸变宽场致变宽）自吸变宽场致变宽）自吸变宽场致变宽）自吸变宽场致变宽 在一般分析条件下 D D、L L为主。第7页，共69页，编辑于2022年，星期一三、积分吸收和峰值吸收三、积分吸收和峰值吸收1.1.积分吸收积分吸收 若用常规的连续光源如：若用常规的连续光

15、源如：若用常规的连续光源如：若用常规的连续光源如：钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带谱通带谱通带谱通带0.2mm0.2mm0.2mm0.2mm。而原子吸收线半宽度：。而原子吸收线半宽度：。而原子吸收线半宽度：。而原子吸收线半宽度：10101010-3-3-3-3mmmmmmmm。如图：。如图：。如图：。如图：若用一般光源照射时，吸收光的强度变化若用一般光源照射时，吸收光的强度变化若用一般光源照射时，吸收光的强度变化若用一般光源照射时，吸收光的强度变化仅为仅为仅为仅为0.5%0.5%0.5%0.5%。灵敏

16、度极差。灵敏度极差。灵敏度极差。灵敏度极差。理论上：原子蒸汽吸收的全部能量称理论上：原子蒸汽吸收的全部能量称理论上：原子蒸汽吸收的全部能量称理论上：原子蒸汽吸收的全部能量称为积分吸收为积分吸收为积分吸收为积分吸收第8页，共69页，编辑于2022年，星期一常规光源与单色器间的矛盾常规光源与单色器间的矛盾若测量出谱线下所围面积（积分吸收）。即可若测量出谱线下所围面积（积分吸收）。即可若测量出谱线下所围面积（积分吸收）。即可若测量出谱线下所围面积（积分吸收）。即可得到单位体积原子蒸气中吸收辐射的基态原子得到单位体积原子蒸气中吸收辐射的基态原子得到单位体积原子蒸气中吸收辐射的基态原子得到单位体积原子蒸

17、气中吸收辐射的基态原子数数数数N N N N0 0 0 0。是一种绝对测量方法，但是由于原子吸收线的半宽度很小，要测是一种绝对测量方法，但是由于原子吸收线的半宽度很小，要测是一种绝对测量方法，但是由于原子吸收线的半宽度很小，要测是一种绝对测量方法，但是由于原子吸收线的半宽度很小，要测量这样一条半宽度很小的吸收线的积分吸收值，需分辨率高达十量这样一条半宽度很小的吸收线的积分吸收值，需分辨率高达十量这样一条半宽度很小的吸收线的积分吸收值，需分辨率高达十量这样一条半宽度很小的吸收线的积分吸收值，需分辨率高达十万的单色器，现在的分光装置无法实现。万的单色器，现在的分光装置无法实现。万的单色器，现在的分

18、光装置无法实现。万的单色器，现在的分光装置无法实现。(=10=10=10=10-3-3-3-3，若，若，若，若取取取取600nm600nm600nm600nm，单色器分辨率，单色器分辨率，单色器分辨率，单色器分辨率R R R R=/=610=610=610=6105 5 5 5)长期以来无法解决的难题！长期以来无法解决的难题！长期以来无法解决的难题！长期以来无法解决的难题！能否提供共振辐射（锐线光源），测定峰值吸收？能否提供共振辐射（锐线光源），测定峰值吸收？能否提供共振辐射（锐线光源），测定峰值吸收？能否提供共振辐射（锐线光源），测定峰值吸收？第9页，共69页，编辑于2022年，星期一2.2

19、.锐线光源锐线光源在原子吸收分析中需要使用锐线光源，测量谱线的峰值吸收，在原子吸收分析中需要使用锐线光源，测量谱线的峰值吸收，在原子吸收分析中需要使用锐线光源，测量谱线的峰值吸收，在原子吸收分析中需要使用锐线光源，测量谱线的峰值吸收，锐线光源需要满足的条件：锐线光源需要满足的条件：锐线光源需要满足的条件：锐线光源需要满足的条件：（1 1）光源的发射线与吸收线的）光源的发射线与吸收线的）光源的发射线与吸收线的）光源的发射线与吸收线的 0 0一致。一致。一致。一致。（2 2）发射线的）发射线的）发射线的）发射线的 1/21/2小于吸收线的小于吸收线的小于吸收线的小于吸收线的 1/21/2。提供提供

20、提供提供锐线光源的方法：锐线光源的方法：锐线光源的方法：锐线光源的方法：空心阴极灯空心阴极灯空心阴极灯空心阴极灯将将 I I=I=I0 0e e-KvL-KvL 代入上式：代入上式：第10页，共69页，编辑于2022年，星期一3.3.峰值吸收峰值吸收采用锐线光源进行测量，则采用锐线光源进行测量，则采用锐线光源进行测量，则采用锐线光源进行测量，则e ea a ，由图可见，在辐射线宽度范围内，由图可见，在辐射线宽度范围内，由图可见，在辐射线宽度范围内，由图可见，在辐射线宽度范围内，K K 可近似认为不变，并近似等于可近似认为不变，并近似等于可近似认为不变，并近似等于可近似认为不变，并近似等于峰值时

21、的吸收系数峰值时的吸收系数峰值时的吸收系数峰值时的吸收系数K K0 0，则：，则：，则：，则：第11页，共69页，编辑于2022年，星期一峰值吸收峰值吸收在原子吸收中，谱线变宽主要受多普勒效应影响，则：在原子吸收中，谱线变宽主要受多普勒效应影响，则：在原子吸收中，谱线变宽主要受多普勒效应影响，则：在原子吸收中，谱线变宽主要受多普勒效应影响，则：上式的前提条件：上式的前提条件：上式的前提条件：上式的前提条件：（1 1 1 1）e e a a ；（2 2）辐射线与吸收线的中心频率一致。）辐射线与吸收线的中心频率一致。）辐射线与吸收线的中心频率一致。）辐射线与吸收线的中心频率一致。测定时需要使用一个

22、与待测元素同种元素制成测定时需要使用一个与待测元素同种元素制成测定时需要使用一个与待测元素同种元素制成测定时需要使用一个与待测元素同种元素制成的锐线光源的锐线光源的锐线光源的锐线光源第12页，共69页，编辑于2022年，星期一四、基态原子数与原子吸收定量基础四、基态原子数与原子吸收定量基础 原子吸收光谱是利用待测元素的原子蒸气中原子吸收光谱是利用待测元素的原子蒸气中原子吸收光谱是利用待测元素的原子蒸气中原子吸收光谱是利用待测元素的原子蒸气中基态原子基态原子基态原子基态原子与与与与共振共振共振共振线吸收线吸收线吸收线吸收之间的关系来测定的。之间的关系来测定的。之间的关系来测定的。之间的关系来测定

23、的。需要考虑原子化过程中，原子蒸气中基态原子与待测元素原子总数需要考虑原子化过程中，原子蒸气中基态原子与待测元素原子总数需要考虑原子化过程中，原子蒸气中基态原子与待测元素原子总数需要考虑原子化过程中，原子蒸气中基态原子与待测元素原子总数之间的定量关系。之间的定量关系。之间的定量关系。之间的定量关系。热力学平衡时，两者符合热力学平衡时，两者符合热力学平衡时，两者符合热力学平衡时，两者符合BoltzmannBoltzmannBoltzmannBoltzmann分布定律：分布定律：分布定律：分布定律：上式中上式中上式中上式中P P P Pj j j j和和和和P P P PO O O O分别为激发态

24、和基态的统计权重，激发态原子数分别为激发态和基态的统计权重，激发态原子数分别为激发态和基态的统计权重，激发态原子数分别为激发态和基态的统计权重，激发态原子数N N N Nj j j j与与与与基态原子数基态原子数基态原子数基态原子数N N N No o o o之比较小之比较小之比较小之比较小,1%.1%.1%.1%.可以用基态原子数代表待测元素的原可以用基态原子数代表待测元素的原可以用基态原子数代表待测元素的原可以用基态原子数代表待测元素的原子总数。子总数。子总数。子总数。公式右边除温度公式右边除温度公式右边除温度公式右边除温度T T T T外，都是常数。外，都是常数。外，都是常数。外，都是常

25、数。T T T T一定，比值一定一定，比值一定一定，比值一定一定，比值一定第13页，共69页，编辑于2022年，星期一第14页，共69页，编辑于2022年，星期一原子吸收定量基础原子吸收定量基础当使用锐线光源时，可用当使用锐线光源时，可用当使用锐线光源时，可用当使用锐线光源时，可用K K K K0 0 0 0代替代替代替代替K K K Kv v v v，则：，则：，则：，则：峰值吸收系数：峰值吸收系数：A=kA=k N N0 0 L L N N0 0 N Nc c（N N0 0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 N基态原子数，基态原子数，基态原子数，基态原子数，c c

26、待测元素浓度）待测元素浓度）待测元素浓度）待测元素浓度）所以：所以：所以：所以：A A=lg(=lg(I IOO/I I)=)=K cK c第15页，共69页，编辑于2022年，星期一3-3 3-3 原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计原子吸收仪器（原子吸收仪器（1 1）第16页，共69页，编辑于2022年，星期一原子吸收仪器（原子吸收仪器（2 2）第17页，共69页，编辑于2022年，星期一Perkin-Elemer的原子吸收的原子吸收（Atomic Absorption Spectrometry）第18页，共69页，编辑于2022年，星期一日本岛津公司的原子吸收日本岛津公司的原子吸收（At

27、omic Absorption Spectrometry）第19页，共69页，编辑于2022年，星期一一、原子吸收分光光度计流程一、原子吸收分光光度计流程特点特点有有有有单光束型单光束型单光束型单光束型和和和和双光束型双光束型双光束型双光束型两类，两类，两类，两类，由由由由光源、原子化系统、光光源、原子化系统、光光源、原子化系统、光光源、原子化系统、光学系统学系统学系统学系统及及及及检测系统检测系统检测系统检测系统等四部分等四部分等四部分等四部分组成组成组成组成第20页，共69页，编辑于2022年，星期一原子吸收中的原子发射现象原子吸收中的原子发射现象在原子化过程中，原子受到辐射跃迁到激发态后

28、，处于不稳定状在原子化过程中，原子受到辐射跃迁到激发态后，处于不稳定状在原子化过程中，原子受到辐射跃迁到激发态后，处于不稳定状在原子化过程中，原子受到辐射跃迁到激发态后，处于不稳定状态，将再跃迁至基态，故既存在原子吸收，也有原子发射。但返态，将再跃迁至基态，故既存在原子吸收，也有原子发射。但返态，将再跃迁至基态，故既存在原子吸收，也有原子发射。但返态，将再跃迁至基态，故既存在原子吸收，也有原子发射。但返回释放出的能量可能有多种形式，产生的辐射也不在一个方向上，回释放出的能量可能有多种形式，产生的辐射也不在一个方向上，回释放出的能量可能有多种形式，产生的辐射也不在一个方向上，回释放出的能量可能有

29、多种形式，产生的辐射也不在一个方向上，对测量仍将产生一定干扰。对测量仍将产生一定干扰。对测量仍将产生一定干扰。对测量仍将产生一定干扰。消除干扰的措施：消除干扰的措施：消除干扰的措施：消除干扰的措施：1 1 1 1）光光光光源源源源后后后后面面面面加加加加一一一一个个个个机机机机械械械械斩斩斩斩光光光光器器器器，使使使使经经经经吸吸吸吸收收收收后后后后的的的的光光光光源源源源辐辐辐辐射射射射在在在在检检检检测测测测系系系系统统统统中中中中为为为为交交交交流流流流信信信信号号号号，检检检检测测测测系系系系统统统统中中中中采采采采用用用用交交交交流流流流放放放放大大大大器器器器，将将将将其其其其与与

30、与与火火火火焰焰焰焰中中中中原原原原子子子子发发发发射时发出的直流信号的分开。射时发出的直流信号的分开。射时发出的直流信号的分开。射时发出的直流信号的分开。2 2 2 2）对对对对光光光光源源源源的的的的电电电电源源源源进进进进行行行行调调调调制制制制，将将将将发发发发射射射射的的的的光光光光调调调调制制制制成成成成一一一一定定定定频频频频率率率率；检检检检测测测测器器器器只只只只接接接接受受受受该该该该频频频频率率率率的的的的光光光光信信信信号号号号；原原原原子子子子化化化化过过过过程程程程发发发发射射射射的的的的非非非非调调调调频频频频干干干干扰扰扰扰信信信信号不被检测。号不被检测。号不被

31、检测。号不被检测。第21页，共69页，编辑于2022年，星期一1.1.光源光源1 1）作用）作用）作用）作用 提供待测元素的特征光谱。获得较高的灵敏度和准确度。提供待测元素的特征光谱。获得较高的灵敏度和准确度。提供待测元素的特征光谱。获得较高的灵敏度和准确度。提供待测元素的特征光谱。获得较高的灵敏度和准确度。光源应满足如下要求；光源应满足如下要求；光源应满足如下要求；光源应满足如下要求；（1 1 1 1）能发射锐线且具有足够的强度，以保证足够的信噪比）能发射锐线且具有足够的强度，以保证足够的信噪比）能发射锐线且具有足够的强度，以保证足够的信噪比）能发射锐线且具有足够的强度，以保证足够的信噪比（

32、2 2 2 2）能发射待测元素的共振线；）能发射待测元素的共振线；）能发射待测元素的共振线；）能发射待测元素的共振线；（3 3 3 3）辐射光强度大，稳定性好。）辐射光强度大，稳定性好。）辐射光强度大，稳定性好。）辐射光强度大，稳定性好。2 2 2 2）空心阴极灯）空心阴极灯）空心阴极灯）空心阴极灯：结构如图所示结构如图所示结构如图所示结构如图所示第22页，共69页，编辑于2022年，星期一第23页，共69页，编辑于2022年，星期一EDL锐线光源的一种，多用于原子荧光光谱分析中。它是在长38cm、直径约1cm的石英管中放入几毫克分析元素的卤化物，并充入低压惰性氖或氩焊封即得。将其置于射频或微

33、波高频电场中，由高频火花点燃即能放电。它是不使用内电极与等离子体接触便可维持气体辉光放电的无极系统。它产生的锐线光强度大、谱线窄、自吸收小。第24页，共69页，编辑于2022年，星期一3 3）空心阴极灯的原理）空心阴极灯的原理 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，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

34、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、惰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阴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

35、极物质和内充惰性气体的光谱。极物质和内充惰性气体的光谱。极物质和内充惰性气体的光谱。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。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。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。优缺点优缺点：（1 1 1 1）仅有一个操作参数，辐射光强度大，稳定，谱线窄，）仅有一个操作参数，辐射光强度大，稳定，谱线窄，）仅有一个

36、操作参数，辐射光强度大，稳定，谱线窄，）仅有一个操作参数，辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯容易更换。灯容易更换。灯容易更换。灯容易更换。（2 2 2 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。）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。第25页，共69页，编辑于2022年，星期一空心阴极灯空心阴极灯空心阴极灯发射的光谱，主要是待测元素（即：阴极元素）的光谱，亦空心阴极灯发射的光谱，主要是待测元素（即：阴极元素）的光谱，亦空心阴极灯发射的光谱，主要是待测元素（即：阴极元素）的光谱，亦空心阴极灯发射的光谱，主要是待测元素（即：阴极元素）的光谱，亦含有内充气体及阴极

37、中杂质的光谱，为避免发生光谱干扰，制灯时需用含有内充气体及阴极中杂质的光谱，为避免发生光谱干扰，制灯时需用含有内充气体及阴极中杂质的光谱，为避免发生光谱干扰，制灯时需用含有内充气体及阴极中杂质的光谱，为避免发生光谱干扰，制灯时需用纯度较高的阴极材料、选择适当的内充气体，以使阴极元素的共振线附纯度较高的阴极材料、选择适当的内充气体，以使阴极元素的共振线附纯度较高的阴极材料、选择适当的内充气体，以使阴极元素的共振线附纯度较高的阴极材料、选择适当的内充气体，以使阴极元素的共振线附近没有内充气体或杂质元素的强谱线。近没有内充气体或杂质元素的强谱线。近没有内充气体或杂质元素的强谱线。近没有内充气体或杂质

38、元素的强谱线。灯的电流太低，会使灯光强度减弱，导致稳定性、信噪比下降；灯的电流太低，会使灯光强度减弱，导致稳定性、信噪比下降；灯的电流太低，会使灯光强度减弱，导致稳定性、信噪比下降；灯的电流太低，会使灯光强度减弱，导致稳定性、信噪比下降；增大灯的工作电流，可增加发射强度，但工作电流太大会导致灯增大灯的工作电流，可增加发射强度，但工作电流太大会导致灯增大灯的工作电流，可增加发射强度，但工作电流太大会导致灯增大灯的工作电流，可增加发射强度，但工作电流太大会导致灯发生自蚀现象，或温度过高而导致阴极物质熔化。发生自蚀现象，或温度过高而导致阴极物质熔化。发生自蚀现象，或温度过高而导致阴极物质熔化。发生自

39、蚀现象，或温度过高而导致阴极物质熔化。空心阴极灯使用前应经过空心阴极灯使用前应经过空心阴极灯使用前应经过空心阴极灯使用前应经过5-20min5-20min预热时间，使灯的发射强度达到预热时间，使灯的发射强度达到预热时间，使灯的发射强度达到预热时间，使灯的发射强度达到稳定稳定稳定稳定.第26页，共69页，编辑于2022年，星期一第27页，共69页，编辑于2022年，星期一火焰火焰燃烧器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火焰原子化器火火火火焰焰焰焰原原原原子子

40、子子化化化化器器器器图图图图雾化器雾化器雾化器雾化器混合室混合室混合室混合室自动进样器自动进样器自动进样器自动进样器燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器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 化化 器：器：由不锈钢或聚四氟乙由不锈钢或聚四氟乙烯做成。烯做成。预预混混合合室室：由由不不锈锈钢钢、聚聚四四氟氟乙乙烯烯等材料做成。等材料做成。燃燃 烧烧 器：器：单缝、双缝和三缝。单缝、双缝和三缝。5 5、10cm10cm。火火 焰：焰：雾化

41、器雾化器雾化器雾化器混合室混合室混合室混合室燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器火焰火焰火焰火焰火焰火焰火焰火焰第28页，共69页，编辑于2022年，星期一第29页，共69页，编辑于2022年，星期一a)a)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发火温度度 0 0C C燃烧速燃烧速度度cmcm s s-1-1火焰温火焰温度度0 0C C空气空气-乙乙炔炔

42、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

43、灭灭灭灭后，再断后，再断后，再断后，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空气-乙炔乙炔空气空气-氢气氢气氧气氧气-氢气氢气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

44、，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30页，共69页，编辑于2022年，星期一第31页，共69页，编辑于2022年，星期一a)a)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。于许多元素的测定。b)b)富燃火焰：还原性火焰，富燃火焰：还原性火焰，燃烧不完全，温度略低于中性火燃烧不完全，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。如锡等。素测定；干扰较多；背景高。如锡等。c)c)贫燃火焰：氧化性火焰；贫燃火焰：氧化

45、性火焰；它的温度较低，有较强的氧化性，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、碱土金有利于测定易解离，易电离元素，如碱、碱土金属。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

46、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32页，共69页，编辑于2022年，星期一第33页，共69页，编辑于2022年，星期一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

47、化器2）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

48、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 1010-4-4s s 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34页，共69页，编辑于2022年，星期一2.2.原子化系统原子化系统1 1）作用）作用按照使试样原子化的方法可分为：按照使试样原子化的方法可分为：按照使试样原子化的方法可分为：按照使试样原子化的方法可

49、分为：火焰原子化法火焰原子化法火焰原子化法火焰原子化法和和和和无火焰原子化法两无火焰原子化法两无火焰原子化法两无火焰原子化法两种种种种2 2）火焰原子化装置）火焰原子化装置包括包括包括包括雾化器雾化器雾化器雾化器和和和和燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器两部分两部分两部分两部分常用的为常用的为常用的为常用的为预混合型：预混合型：预混合型：预混合型：用雾化器将试用雾化器将试用雾化器将试用雾化器将试液雾化，在雾化室内将较大的雾滴液雾化，在雾化室内将较大的雾滴液雾化，在雾化室内将较大的雾滴液雾化，在雾化室内将较大的雾滴除去，使试样的雾滴均匀化后再喷除去，使试样的雾滴均匀化后再喷除去，使试样的雾滴均匀化后再喷除

50、去，使试样的雾滴均匀化后再喷入火焰入火焰入火焰入火焰将试样中离子转变成原子蒸气将试样中离子转变成原子蒸气将试样中离子转变成原子蒸气将试样中离子转变成原子蒸气第35页，共69页，编辑于2022年，星期一 结构如图所示结构如图所示结构如图所示结构如图所示（1 1 1 1）雾化器）雾化器）雾化器）雾化器形成雾滴的速率除取决于溶液的物理性形成雾滴的速率除取决于溶液的物理性形成雾滴的速率除取决于溶液的物理性形成雾滴的速率除取决于溶液的物理性质外，还取决于质外，还取决于质外，还取决于质外，还取决于助燃气的压力助燃气的压力助燃气的压力助燃气的压力及及及及雾化器结雾化器结雾化器结雾化器结构构构构 主要缺点：雾