第四章-原子吸收光谱优秀PPT.ppt

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1、 主要内容主要内容4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 原子吸取光谱分析的基本原理原子吸取光谱分析的基本原理4.3 4.3 原子吸取分光光度计原子吸取分光光度计4.4 4.4 定量分析结果的计算定量分析结果的计算4.5 4.5 干扰及其抑制方法干扰及其抑制方法4.6 4.6 测定条件选择测定条件选择4.7 4.7 灵敏度、特征浓度及检出限灵敏度、特征浓度及检出限4.1 概述 原子吸取现象：原子蒸气对共振辐射吸取的现象；1802年人们已发觉了原子吸取现象；1955年以前，始终未用于分析化学，为什么？澳大利亚物理学家 Walsh A(瓦尔西)发表了著名论文：原子吸取光谱法在分析化学中的应用 奠定

2、了原子吸取光谱法的基础，之后快速发展。成为微量、痕量金属元素的重要分析方法。1959年里沃夫提出电热原子化技术，大大提高了原子吸取的灵敏度。12 原子吸取光谱分析（Atomic Absorption Spectrometry,AAS）又称原子吸取分光光度分析。原子吸取光谱分析是基于试样蒸气相中被测元素的基态原子对由光源发出的该原子的特征性窄频辐射产生共振吸取，其吸光度在确定范围内与蒸气相中被测元素的基态原子浓度成正比，以此测定试样中该元素含量的一种仪器分析方法。原子吸取光谱分析的特点：原子吸取光谱分析的特点：（1）灵敏度高 火焰原子吸取分光光度法测定大多数金属元素的相对灵敏度为1.010-81

3、.010-10gmL-1,非火焰原子吸取分光光度法的确定灵敏度为1.010-121.010-14g。（2）精密度好和精确度高 由于温度的变更对测定影响较小，该法具有良好的稳定性和重现性，精密度好。一般仪器的相对标准偏差为12，性能好的仪器可达0.10.5%.（3）选择性好，方法简便 由光源发出特征性入射光很简洁，且基态原子是基于放射特征谱线的窄频吸取，元素之间的干扰较小，可不经分别在同一溶液中干脆测定多种元素，操作简便。（4）分析速度快，样品用量少 测定微、痕量元素的相对误差可达0.10.5，分析一个元素只需数十秒至数分钟。（5）应用广泛 可干脆测定岩矿、土壤、大气飘尘、水、植物、食品、生物组

4、织等试样中70多种微量金属元素，还能用间接法测度硫、氮、卤素等非金属元素及其化合物。缺点：（1）目前大多数仪器都不能同时进行多元素的测定。（2）由于原子化温度比较低，对于一些易形成稳定化合物的元素，如W、Ni、Ta、Zr、Hf、稀土等以及非金属元素，原子化效率低，检出实力差。（3）受化学干扰较严峻，所以结果不能令人满足。（4）非火焰的石墨炉原子化器虽然原子化效率高，检测限低，但是重现性和精确性较差。1原子吸取与分子吸取原子吸取与分子吸取相同点：都属吸取光谱，遵守比尔定律。不同点：吸相同点：都属吸取光谱，遵守比尔定律。不同点：吸光物质状态不同（分光光度法：溶液中的分子或离子；光物质状态不同（分光

5、光度法：溶液中的分子或离子；AAS:气态的基态原子）；分子吸取为宽带吸取，而原子气态的基态原子）；分子吸取为宽带吸取，而原子吸取为锐线吸取。吸取为锐线吸取。2原子吸取与原子放射的比较原子吸取与原子放射的比较原子吸取光谱利用的是原子的吸取现象，而原子原子吸取光谱利用的是原子的吸取现象，而原子放射光谱分析是基于原子的放射现象，二者是两种相反的放射光谱分析是基于原子的放射现象，二者是两种相反的过程。另测定方法与仪器亦有相同和不同之处。过程。另测定方法与仪器亦有相同和不同之处。原子吸取与分子吸取、原子放射的比较原子吸取与分子吸取、原子放射的比较4.2 原子吸取光谱法基本原理 试样所产生的原子蒸气中基态

6、原子对其特征谱线的吸取，以定量测定化学元素的分析方法。4.2.1 共振线和吸取线1.原子的能级与跃迁 基态第一激发态,吸取确定频率的辐射能量。产生共振吸取线（简称共振线）吸取光谱 激发态基态 放射出确定频率的辐射。产生共振放射线（也简称共振线）放射光谱2.元素的特征谱线(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 基态基态 第一激发态第一激发态:跃迁吸取能量不同跃迁吸取能量不同,具有特征性。具有特征性。(2)(2)各种元素的基态各种元素的基态 第一激发态第一激发态 最易发生，吸取最强，最灵敏线。特征谱线。最易发生，吸取最强，最灵敏线。特征谱线。(3)(3

7、)利用特征谱线可以进行定量分析利用特征谱线可以进行定量分析原子蒸汽I0Itrb4.2.2 热激发时基态原子和激发态原子的安排 在高温过程中，待测元素由分子离解成的原子，不行能全部成为基态原子，必有部分为激发态原子。待测元素分子基态原子蒸汽原子化高温激发态原子特征频率光不希望发生的过程高温，热激发 原子蒸气中基态原子与待测元素原子总数之间有什么关系？其分布状况如何？在确定温度下，热力学平衡时，激发态原子数与基在确定温度下，热力学平衡时，激发态原子数与基态原子数之比听从玻茨曼分布定律：态原子数之比听从玻茨曼分布定律：Nj 激发态原子数；N0 基态原子数 Pj 激发态统计权重；P0 基态统计权重 k

8、 玻茨曼常数；T 热力学温度 Ej、E0 分别为激发态和基态能级的能量 在原子光谱中,对确定波长的谱线，已知Pj/P0和Ej,火焰温度确定后，可求得 Nj/N0 值。几种元素共振线的几种元素共振线的Nj/N0值值4.2.3 原子吸取光谱轮廓与谱线变宽原子吸取光谱轮廓与谱线变宽 1.吸取定律Iv=I0exp(-Kvl)式中，I0、Iv分别是频率为v的入射光和透过光的强度；Kv为原子蒸气对频率为v的入射光的吸取系数；l 为原子蒸气的宽度。原子结构较分子结构简洁，理论上应产生线状光谱吸取线。事实上用特征吸取频率左右范围的辐射光照射时，获得一峰形吸取：具有确定宽度。由:Iv=I0e-Kv l 透射光强

9、度Iv 和吸取系数Kv与辐射频率v有关，以Iv与v 作图：以Kv与 作图：2.吸取线的轮廓和变宽表征吸取线轮廓（峰）的参数：表征吸取线轮廓（峰）的参数：中心频率中心频率 O(峰值频率峰值频率):最大吸取系数对应的频最大吸取系数对应的频率率;中心波长中心波长(nm):最大吸取系数对应的波长；最大吸取系数对应的波长；半宽度半宽度 O(简称吸取线宽度简称吸取线宽度)：峰值吸取值一半：峰值吸取值一半处的频率差。处的频率差。原子吸取线的宽度约为原子吸取线的宽度约为10-3-10-2nm(折合成波长折合成波长)。原子吸取光谱线轮廓图原子吸取光谱线轮廓图3.3.谱线半宽度谱线半宽度谱线半宽度谱线半宽度(10

10、(10-2-2 )1.1.谱线中心频率谱线中心频率谱线中心频率谱线中心频率2 2 最大吸取系数最大吸取系数最大吸取系数最大吸取系数 0 0K Kv vK K0 0K K0 0/2/2吸取峰变宽缘由：自然变宽(N或N):在无外界条件影响时，谱线的固有宽度称为自然宽度,它与原子发生能级间跃迁时激发态原子的平均寿命(10-8-10-5)有关，寿命越长，则谱线宽度就越窄，自然宽度造成的影响与其他因素相比可以忽视不计。一般约为10-4nm。多普勒变宽多普勒变宽(D D或或D D):):由于原子在空间作无规则热运动所引起的谱线变宽，因而又称为热变宽。谱线的多普勒变宽的宽度：谱线的多普勒变宽的宽度：式中：T

11、为确定温度，Ar为相对原子质量。v0为极大吸取频率。温度上升，原子的相对热运动猛烈，热宽度增大。即使在温度较低时，也比自然宽度要严峻，因此必需引起留意。变宽范围约为10-3nm。劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽（碰撞变宽）：劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽（碰撞变宽）：由于原子相互碰撞使能量发生略微变更。由于原子相互碰撞使能量发生略微变更。劳伦兹劳伦兹(Lorentz)(Lorentz)变宽变宽(L L或或L L):):待测原子和其他原子碰撞，通常待测原子和其他原子碰撞，通常L L为为10-4-10-310-4-10-3，劳伦兹，劳伦兹变宽随外界气体压力的上升而加剧，有称为压力变宽，随温变宽随外界气体压力

12、的上升而加剧，有称为压力变宽，随温度的上升谱线变宽呈下降的趋势。度的上升谱线变宽呈下降的趋势。式中 p为外部压力；L为劳伦兹碰撞有效截面积；A为辐射原子的相对原子质量；m为外来气体粒子质量；R为气体常数；T为热力学温度。赫鲁兹马克赫鲁兹马克(Holtzmark)(Holtzmark)变宽变宽(R R或或R R):):同种原子碰撞，又称为共振变宽，同种原子碰撞，又称为共振变宽，R R随着待测元素原随着待测元素原子密度上升而增大，在原子吸取法中，测定元素的浓度较低，子密度上升而增大，在原子吸取法中，测定元素的浓度较低，R R一般可以忽视不计一般可以忽视不计 。式中 c为原子的浓度；f为振子强度；0

13、为辐射原子的中心波长。R与被测元素浓度成正比。自吸变宽：自吸变宽：光源辐射共振线被光源四周较冷的同种原子所吸取的现象叫做自吸，自吸现象使谱线强度降低，同时导致谱线变宽。除上述的变宽缘由之外，还有电场致除上述的变宽缘由之外，还有电场致宽、磁场致宽。但在通常原子吸取试验条宽、磁场致宽。但在通常原子吸取试验条件下，吸取线轮廓主要受多普勒变宽和劳件下，吸取线轮廓主要受多普勒变宽和劳伦兹变宽的影响。当接受火焰原子化器时，伦兹变宽的影响。当接受火焰原子化器时，劳伦兹变宽为主要因素；当接受无火焰原劳伦兹变宽为主要因素；当接受无火焰原子化器时，多普勒变宽占主要地位。子化器时，多普勒变宽占主要地位。谱线变宽往往

14、会导致原子吸取分析的谱线变宽往往会导致原子吸取分析的灵敏度下降。灵敏度下降。4.2.4 4.2.4 原子吸取法的测量原子吸取法的测量1.1.积分吸取测量法积分吸取测量法 测量气态基态原子吸取共振线的总能量称为积分吸取测量法。它相当于吸取线轮廓下面所包围的整个面积。依据爱因斯坦辐射量子理论，谱线的积分吸取与单位体积原子蒸气中基态原子数关系：式中：e为电子电荷；m为电子质量；c为光速；f为振子强度，表示每个原子中能够吸取或放射特定频率光的平均电子数，对同一元素，在确定条件下，可认为是定值。在一般原子吸取光谱分析条件下处于激发态的原子数很少，因此N=N0，e2f/mc项为常数，以 k 表示。但积分吸

15、取的测定特别困难。因为原子吸取线的半宽度很小，只有0.001-0.005A。要辨别如此宽度的谱线，对波长为500 nm，其辨别率应为：这样高的辨别率，对现代仪器不行能达到的！2.峰值吸取 假如接受连续光源，钨灯和氘灯，经分光后，光谱通带0.2 nm。而原子吸取线的半宽度：10-3 nm。图示。用一般光源照射时,吸取光强度变更仅为0.5%。灵敏度极差。1955年瓦尔什提出用测定峰值吸取系数 K0 来代替积分吸取系数K的测定。并接受锐线光源测量谱线的峰值吸取。所谓锐线光源：能放射出谱线半宽度很窄的(0.0005-0.002nm)辐射线的光源。峰值吸取是接受测定吸取线中心的极大吸取系数K0来代替积分

16、吸取的方法来测定元素含量的。锐线光源产生的前提条件:(1)(1)放射线的中心频率放射线的中心频率=吸取线的中心频率吸取线的中心频率(2)(2)放射线的半宽度放射线的半宽度 吸取线的半宽度吸取线的半宽度 锐线光源放射线的半宽度只有吸取线半宽度的1/51/10,其积分吸取与峰值吸取特别接近，因此可以用K0代替K 如何产生锐线光源？空心阴极灯空心阴极灯 峰值吸取测量示意图 在运用锐线光源时，光源放射线半宽度很小，并且放射线与吸取线的中心频率一样。这时放射线的轮廓可看作一个很窄的矩形，即峰值吸取系数Kv在此轮廓内不随频率而变更，吸取只限于放射线轮廓内。这样，确定的K0即可测出确定的原子浓度。峰值吸取系

17、数的测量 峰值吸取系数K0：常数。3.定量基础在确定试验条件下：在确定试验条件下：N c 4.3 原子吸取分光光度计原子吸取分光光度计原子吸取仪器（2）原子吸取仪器（3）原子吸取仪器（4）4.3.1 原子吸取分光光度计的类型原子吸取分光光度计的类型单光束分光光度计双光束分光光度计（3）按波道数分类单道分光光度计双道分光光度计多道分光光度计：多元素分析（2）按入射光束数火焰原子化分光光度计非火焰原子化分光光度计（1）按原子化方式 原子吸取分光光度计由光源、原子化器、分光系统、检测系统等几部分组成。基本构造见图图4.4 原子吸取分光光度计基本构造示意图4.3.2 原子吸取分光光度计的结构原子吸取分

18、光光度计的结构一、光 源1.1.作用：作用：供供应应待待测测元元素素的的特特征征光光谱谱。获获得得较较高高的的灵灵敏敏度度和和精确度。精确度。光源应满足如下要求；光源应满足如下要求；（1 1）辐辐射射的的共共振振线线半半宽宽度度明明显显小小于于吸吸取取线线的的半半宽宽度度-锐线光源（锐线光源（210-3nm210-3nm）；）；（2 2）共共振振辐辐射射强强度度足足够够大大，以以保保证证有有足足够够的的信信噪噪比；比；（3 3）稳定性好，背景小）稳定性好，背景小 。（4 4）光光谱谱纯纯度度要要高高，在在光光源源通通带带内内无无其其他他干干扰扰光光谱。谱。适合要求的光源有：适合要求的光源有：蒸

19、气放电管、无极放电灯，空心阴极灯。蒸气放电管、无极放电灯，空心阴极灯。2.空心阴极灯空心阴极灯：构造如图：要用被测元素做阴极材料要用被测元素做阴极材料要用被测元素做阴极材料要用被测元素做阴极材料,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。3.工工作作原原理理：在在300500V电电压压下下，正正负负极极间间产产生生辉辉光光放放电电，电电子子从从阴阴极极移移向向阳阳极极，途途中中与与惰惰性性气气体体分分子子碰碰撞撞，使使其其电电离离；带带正正电电的的离离子子轰轰击击阴阴极极，使使阴阴极极金金属属产产生生原原子子溅溅射射；溅溅射射原原子子与与电电子子、

20、惰惰性性气气体体分分子子、离离子子碰碰撞撞，从从而而产产生生激激发发，同同时时又又去去激激放放射阴极金属的共振辐射。射阴极金属的共振辐射。由由于于不不同同空空心心阴阴极极灯灯具具有有不不同同的的阴阴极极金金属属，放放射射不不同同波波长长的的共共振振辐辐射射，故故不不同同的的被被分分析析元元素素运运用用不不同的空心阴极灯。同的空心阴极灯。优缺点：优缺点：（1 1）辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯简洁更换。）辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯简洁更换。（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。空心阴极灯的运用留意事项：空心阴极灯的运用留意事项：(1)空心阴极灯运用前应预热203

21、0min，使灯的发光强度达到稳定。(2)灯在点燃后要从灯放射出光的颜色推断灯的工作是否正常。方法：充氖气的灯放射光的颜色是橙红色；充氩气的灯是方法：充氖气的灯放射光的颜色是橙红色；充氩气的灯是 淡紫色；当灯内有杂质气体时，放射光的颜色变淡淡紫色；当灯内有杂质气体时，放射光的颜色变淡 如充氖气的灯，颜色可变为粉红，发蓝或发白，此如充氖气的灯，颜色可变为粉红，发蓝或发白，此 时需对灯进行处理。时需对灯进行处理。(3)元素灯长期不用，应定期点燃处理1h。(4)运用元素灯时应轻拿轻放，低熔点的灯用完后，要等冷却后才能移动。二、原子化器二、原子化器原子化器的过程原子化器的过程 气态、基态原子蒸气越多，测

22、定的灵敏度、精确度越高。气态、基态原子蒸气越多，测定的灵敏度、精确度越高。原子化器是将样品中的待测组份转化为基态原子的装置。原子化器是将样品中的待测组份转化为基态原子的装置。MX(l)脱溶脱溶MX(s)气化气化MX(g)原子化原子化M0(g)+X0(g)M0(g)激发激发M*(g)M+(g)+e-火焰原子化的过程包括：雾粒的脱溶干燥、气化解离成为基态原子蒸气。原子化器的类型原子化器的类型 火焰原子化火焰原子化火焰原子化火焰原子化无火焰原子化无火焰原子化无火焰原子化无火焰原子化n电热原子化、n氢化物发生并原子化、冷原子化等。对原子化器的要求：原子化效率要高。稳定性要好。干扰水平低。背景小、噪声低

23、。平安耐用，操作便利。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雾化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a雾化器，又称喷雾器（负压雾化）吸入试液并使之雾化；b混合室，又称雾化室（室中有撞击球、扰流器和废液出口）使雾滴细化和匀整化；并与燃烧

24、气和助燃气充分混合；c燃烧器,使混合室的混合气体喷出并燃烧，其作用是产生火焰，并使被测元素原子化。n1.火焰原子化器火焰原子化器雾化器（喷雾器）雾化器（喷雾器）喷雾器是火焰原子化器中的重要不部件。喷雾器是火焰原子化器中的重要不部件。它的作用它的作用 是将试液变成细雾。雾粒越细、越多，是将试液变成细雾。雾粒越细、越多，在火焰中生成的基态自由原子就越多。目前，在火焰中生成的基态自由原子就越多。目前，应用最广的是气动同心型喷雾器。喷雾器喷出应用最广的是气动同心型喷雾器。喷雾器喷出的雾滴遇到玻璃球上，可产生进一步细化作用。的雾滴遇到玻璃球上，可产生进一步细化作用。生成的雾滴粒度和试液的吸入率，影响测定

25、的生成的雾滴粒度和试液的吸入率，影响测定的精密度和化学干扰的大小。目前，喷雾器多接精密度和化学干扰的大小。目前，喷雾器多接受不锈钢、聚四氟乙烯或玻璃等制成。受不锈钢、聚四氟乙烯或玻璃等制成。雾化室雾化室 雾化室的作用雾化室的作用主要是 除大雾滴，并使燃气除大雾滴，并使燃气和助燃气充分混合，以便在燃烧时得到稳定的和助燃气充分混合，以便在燃烧时得到稳定的火焰火焰。其中的扰流器扰流器可使雾滴变细，同时可以阻挡大的雾滴进入火焰。一般的喷雾装置的雾化效率为5 15%。燃烧器燃烧器作用：使燃气在助燃气的作用下形成火焰，使进入使燃气在助燃气的作用下形成火焰，使进入火焰的试样微粒原子化。火焰的试样微粒原子化。

26、燃烧器是用不锈钢材料制成的，耐高温、耐腐蚀。火焰：试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，离解（还原）试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，离解（还原）等过程产生大量基态原子。等过程产生大量基态原子。火焰温度的选择：火焰温度的选择：（a）保证待测元素充分别解为基态原子的前提下，）保证待测元素充分别解为基态原子的前提下，尽量接受低温火焰；尽量接受低温火焰；（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，最高温度乙炔，最高温度2600K能测能测35种元素。种元素。火焰的基本特性火焰的

27、基本特性（1）燃烧速度）燃烧速度 燃烧速度是指由着火点向可燃燃烧速度是指由着火点向可燃烧混合气其它点传播的速度。它影响烧混合气其它点传播的速度。它影响火焰的平安操作和燃烧的稳定性。要火焰的平安操作和燃烧的稳定性。要使火焰稳定，可燃混合气体的供应速使火焰稳定，可燃混合气体的供应速度应大于燃烧速度。但供气速度过大，度应大于燃烧速度。但供气速度过大，会使火焰离开燃烧器，变得不稳定，会使火焰离开燃烧器，变得不稳定，甚至吹灭火焰；供气速度过小，将会甚至吹灭火焰；供气速度过小，将会引起回火。引起回火。火焰的温度分布：火焰的温度分布：火火焰焰分分焰焰心心（发发射射强强的的分分子子带带和和自自由由基基，很很少

28、少用用于于分分析析）、内内焰焰（基基态态原原子子最最多多，为为分分析析区区）和和外外焰焰（火火焰焰内内部部生生成成的的氧氧化化物物扩扩散散至至该该区区并并进入环境）。进入环境）。天然气天然气-空气火空气火焰焰 乙炔乙炔-空气空气 火焰火焰 是原子吸取测定中最常用的火焰，是原子吸取测定中最常用的火焰，该火焰燃烧稳定，重现性好，噪声低，温度高，对大多该火焰燃烧稳定，重现性好，噪声低，温度高，对大多数元素有足够高的灵敏度，但它在短波紫外区有较大的数元素有足够高的灵敏度，但它在短波紫外区有较大的吸取。吸取。乙炔乙炔-一氧化二氮火焰一氧化二氮火焰 的优点是火焰温度高，而燃的优点是火焰温度高，而燃烧速度并

29、不快，适用于难原子化元素的测定，用它可测烧速度并不快，适用于难原子化元素的测定，用它可测定定70多种元素。多种元素。火焰原子化器特点火焰原子化器特点2非火焰原子化非火焰原子化电热原子化（石墨炉原子化器）电热原子化（石墨炉原子化器）经经过过干干燥燥灰灰化化原原子子化化净净化化。石石墨墨炉炉原原子子化器。化器。电电热热原原子子化化的的特特点点：试试样样用用量量少少、灵灵敏敏度度高高；蒸蒸发发除除去去了了基基体体，削削减减或或消消退退了了基基体体效效应应；试试样样可以是溶液，也可以是粉末。可以是溶液，也可以是粉末。石墨炉原子化器由电源、石墨管炉、爱护气系统、冷却系统等四部分组成。+-石墨管石墨管石墨

30、管石墨管正电极正电极正电极正电极负电极负电极负电极负电极外爱护气套外爱护气套外爱护气套外爱护气套石英窗石英窗石英窗石英窗外爱护外爱护外爱护外爱护气入口气入口气入口气入口冷却水套冷却水套冷却水套冷却水套冷却水入口冷却水入口冷却水入口冷却水入口冷却水出口冷却水出口冷却水出口冷却水出口进样进样进样进样内爱护内爱护内爱护内爱护气入口气入口气入口气入口外爱护气出口外爱护气出口外爱护气出口外爱护气出口内爱护气出口内爱护气出口内爱护气出口内爱护气出口样品烟气出口样品烟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

31、：电源：电源：电源：1224V 0500 A 1224V 0500 A 沟通电沟通电沟通电沟通电 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 电源：电源：1025V低电压，低电压，500A大电流的沟通电。用于产生高温。大电流的沟通电。用于产生高温。爱护系统：爱护系统：爱护气（爱护气（Ar）分成两路）分成两路 管外气管外气防止空气进入，爱护石墨管不被氧化、烧蚀。

32、防止空气进入，爱护石墨管不被氧化、烧蚀。管内气管内气流经石墨管两端及加样口，可排出空气并驱流经石墨管两端及加样口，可排出空气并驱 除加热初始阶段样品产生的蒸汽、烟气除加热初始阶段样品产生的蒸汽、烟气 冷却水冷却水金属炉体四周通水，以爱护炉体。金属炉体四周通水，以爱护炉体。石墨管：石墨管：由致密石墨制成，管中心上方开有进样孔，试液用微量注由致密石墨制成，管中心上方开有进样孔，试液用微量注 射器或蠕动泵自动进样。在管内置一放样品的石墨片，当射器或蠕动泵自动进样。在管内置一放样品的石墨片，当 管内温度快速上升时，样品因不干脆受热（热辐射），因管内温度快速上升时，样品因不干脆受热（热辐射），因 此原子

33、化时间相应推迟。或者说，原子化温度变更较慢，此原子化时间相应推迟。或者说，原子化温度变更较慢，从而提高重现性。从而提高重现性。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 0.11000.1100mgmg 150 150 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室室室室温温温温干燥干燥干燥干燥升温升温升温升温斜率斜率斜率斜率干燥保干燥保干燥保干燥保持温

34、度持温度持温度持温度与时间与时间与时间与时间c)c)灰化程序灰化程序灰化程序灰化程序 (分别干扰元素分别干扰元素分别干扰元素分别干扰元素)1002000 1002000 0.55min 0.55min灰化灰化灰化灰化升温升温升温升温斜率斜率斜率斜率灰化保灰化保灰化保灰化保持温度持温度持温度持温度与时间与时间与时间与时间原子原子原子原子化升化升化升化升温斜温斜温斜温斜率率率率原子化保持原子化保持原子化保持原子化保持温度与时间温度与时间温度与时间温度与时间d)d)原子化程序原子化程序原子化程序原子化程序 2000300020003000 510s 510se)e)高温除残程序高温除残程序高温除残程

35、序高温除残程序 3000 3000 35 s35 s除残温度与时间除残温度与时间除残温度与时间除残温度与时间干燥程序干燥程序干燥程序干燥程序灰化程序灰化程序灰化程序灰化程序原子化程序原子化程序原子化程序原子化程序高高高高温温温温除除除除残残残残程程程程序序序序程序升温的石墨炉原子化器中试样的物理化学过程试样以溶液(一般为150ul)或固体(一般几mg)从进样孔加到石墨管中，其过程分为四个阶段，即干燥、灰化、原子化和高温除残。干燥 干燥的目的主要是除去溶剂，以避开溶剂存在时导致灰化和原子化过程飞溅。干燥的温度一般稍高于溶剂的沸点，如水溶液一般限制在105oC。干燥的时间视进样量的不同而有所不同，

36、一般每l 试液需约1.5秒。灰化 灰化的目的是为尽可能除去易挥发的基体和有机物，这个过程相当于化学处理，不仅削减了可能发生干扰的物质，而且对被测物质也起到富集的作用。灰化的温度刚好间一般要通过实践选择，通常温度在1001800，时间为0.51分钟。原子化 原子化是使试样解离为中心原子。原子化的温度随被测元素的不同而异，原子化时间也不尽相同，应当通过试验选择最佳的原子化温度和时间，这是原子吸取光源分析的重要条件之一。一般温度可达25003000oC之间，时间为310秒。在原子化过程中，应停止Ar气通过，以延长原子在石墨炉管中的平均停留时间。净化也称除残，它是在一个样品测定结束后，把温度提高，并保

37、持一段时间，以除去石墨管中的残留物，净化石墨管，削减因样品残留所产生的记忆效应。除残温度一般高于原子化温度10%左右，除残时间通过选择而定。石墨炉原子化法的特点优点：a.灵敏度高，检测限低。这是由于温度较高，原子化效率高；管内原子蒸气不被载气稀释，原子在吸取区域中平均停留时间长；经干燥、灰化过程，起到了分别、富集的作用；b.原子化温度高。可用于那些较难挥发和原子化的元素的分析。在惰性气体气氛下原子化，对于那些易形成难解离氧化物的元素分析更为有利；c.进样量少。溶液试样量仅为150L，固体试样量仅为几mg。缺点：a.精密度较火焰法差（记忆效应），相对偏差约为412%（加样量少）。b.有背景吸取（

38、共存化合物分子吸取），往往须要扣背景。c.仪器装置较困难，价格较贵，须要水冷。3 低温原子化器低温原子化器 低温原子化是利用某些元素（如Hg）本身或元素的氢化物（如AsH3）在低温下的易挥发性，将其导入气体流淌吸取池内进行原子化。目前通过该原子化方式测定的元素有Hg，As，Sb，Se，Sn，Bi，Ge，Pb，Te等。生成氢化物是一个氧化还原过程，所生成的氢化物是共价分子型化合物，沸点低，易挥发分别分解。氢化物原子化法氢化物原子化法 氢化物原子化方法属低温原子化方法（原子化温度700900）。主要应用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素。原理：在酸性介质中，与强还原剂硼氢化钠

39、反应生成气态氢化物。例AsCl34NaBH4HCl8H2OAsH34KCI4HBO213H2 将待测试样在特地的氢化物生成器中产生氢化物，然后引入加热的石英吸取管内，使氢化物分解成气态原子，并测定其吸光度。特点：原子化温度低；灵敏度高（对砷、硒可达10-9g）；基体干扰和化学干扰小。冷原子化法冷原子化法主要应用于：各种试样中Hg元素的测量；汞在室温下，有确定的蒸气压，沸点为357 。只要对试样进行化学预处理还原出汞原子，由载气（Ar或N2）将汞蒸气送入吸取池内测定。原理：将试样中的汞离子用SnCl2或盐酸羟胺完全还原为金属汞后，用气流将汞蒸气带入具有石英窗的气体测量管中进行吸光度测量。特点：常

40、温测量；灵敏度、精确度较高（可达10-8g汞）快速原子化。三、分光系统作用：作用：使锐线光源辐射的共振线能正确通过或聚焦于原子使锐线光源辐射的共振线能正确通过或聚焦于原子化区，并把透过光聚焦于单色器的入射狭缝化区，并把透过光聚焦于单色器的入射狭缝外光路外光路内光路内光路 内光路即单色器，它包括入射狭缝、反射镜、色散元件（光栅或棱镜）和出射狭缝。又称为照明系统。它是由锐线光源和两个透镜组成的。1.1.单色器的作用：单色器的作用：将待测元素的共振线与邻近线分开。将待测元素的共振线与邻近线分开。空心阴极灯辐射出的元素特征线的半宽度虽然很空心阴极灯辐射出的元素特征线的半宽度虽然很窄，但阴极材料的不纯及

41、惰性气体本身的辐射导致元窄，但阴极材料的不纯及惰性气体本身的辐射导致元素共振线旁边可能存在干扰谱线，须要单色器将待测素共振线旁边可能存在干扰谱线，须要单色器将待测元素的共振线与邻近线分开。元素的共振线与邻近线分开。（2）辨别率：仪器分开相邻两条谱线的实力。用该两条谱 线的平均波长与其波长差的比值/表示。2.2.单色器性能参数单色器性能参数（1）线色散率：两条谱线间被分开的的距离与波长差的比值 X/。实际工作中常用其倒数 /X。倒线色散率（D）为单色器焦面上每毫米距离内所含的波长（nm.mm-1）。（3）通带宽度（W）：指通过单色器出射狭缝的光的波长范围。当倒线色散率（D）确定时，可通过选择狭缝

42、宽度（S）来确定：W=DS 由于原子吸取分光光度计的倒线色散率是固定的，增大光由于原子吸取分光光度计的倒线色散率是固定的，增大光谱通带即增大狭缝宽度，出射光的强度增大，但仪器的辨别率谱通带即增大狭缝宽度，出射光的强度增大，但仪器的辨别率降低。因此依据谱线的强度和仪器的辨别率选择光谱通带。降低。因此依据谱线的强度和仪器的辨别率选择光谱通带。四、检测系统四、检测系统检测系统包括检测系统包括光电检测器、放大器、对数变换器和显示器检测器：将单色器分出的光信号进行光电转换，将光能量转换成电信号。放大器：将光电倍增管输出的电信号进一步放大。对数变换器：将发大器发达的电信号进行对数转换，使电信号与含量之间呈

43、线性关系。显示器：包括自动校准，自动记录、数据处理及数字显示功能。4.4 定量分析结果的计算定量分析结果的计算1 标准曲线法标准曲线法计算法计算法2 标准加入法标准加入法作图法作图法浓度直读法浓度直读法3 内标法内标法内标标准曲线法内标标准曲线法内标计算法内标计算法 1 标准曲线法标准曲线法 配配制制一一组组合合适适的的标标准准溶溶液液，由由低低浓浓度度到到高高浓浓度度依依次次喷喷入入火火焰焰，将将获获得得的的吸吸光光度度A数数据据对对应应于于浓浓度度c作作标标准准曲曲线线，在在相相同同条条件件下下测测定定试试样样的的吸吸光光度度A，在在标准曲线上求出对应的浓度值。标准曲线上求出对应的浓度值。

44、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，将将试试样样的的吸吸光光度度A A数数据据代代入入计计算算。留留意意在在高高浓浓度度时时，标准曲线易发生弯曲。标准曲线易发生弯曲。计算法计算法 2.1 计算法计算法:设容量瓶设容量瓶A，待测元素浓度，待测元素浓度cx，吸光度，吸光度Ax2 标准加入法标准加入法作图法作图法浓度直读法浓度直读法容容量量瓶瓶B，待待测测元元素素浓浓度度为为(cx+cs)，吸吸光光度为度为Ax+s，可求得被测试液元素的浓度为，可求得被测试液元素的浓度为:式中：cx、cs为浓度项，可以用物质的量浓度、质量浓度、质量分数表示。留意容量瓶A、B体积相同。例：用原子吸

45、取分光光度法测定水样中的例：用原子吸取分光光度法测定水样中的锌。取锌。取1000mL水样加热浓缩至水样加热浓缩至100mL，吸取吸取25.00mL水样，分别放入两个水样，分别放入两个50.00mL容量瓶中，其中一个再加入容量瓶中，其中一个再加入10.00mL(10.0g.mL-1)锌标准溶液，均稀锌标准溶液，均稀释至刻度。分别测得吸光度为释至刻度。分别测得吸光度为0.210和和0.686。计算水样中锌的含量。计算水样中锌的含量。解：解：g/mL水样中锌的含量：2.2 作图法作图法:设同体积容量瓶编号设同体积容量瓶编号 A B C D 试液试液+标准溶液浓度标准溶液浓度 cx cx+cs cx+

46、2cs cx+4cs 测得相应的吸光度测得相应的吸光度 Ax A1 A2 A4以以A为纵坐标为纵坐标,标准溶液浓标准溶液浓度度cs为横坐标为横坐标,绘制工作曲绘制工作曲线线,如右图：如右图：延长工作曲线与横坐标延长工作曲线与横坐标轴相交，交点至原点的距轴相交，交点至原点的距离所相应的浓度离所相应的浓度cx，即为，即为所求被测元素的浓度。所求被测元素的浓度。例：用冷原子吸取法测定废水中的汞，例：用冷原子吸取法测定废水中的汞，分别吸取试液分别吸取试液10.00mL于一组于一组25mL的的容量瓶中容量瓶中,加入不同体积的标准汞溶液加入不同体积的标准汞溶液(浓度为浓度为0.40g/mL)，稀释至刻度。

47、测得下列吸光，稀释至刻度。测得下列吸光度：度：VHg/mLA0.000.50 1.00 1.502.002.500.0670.067 0.145 0.222 0.294 0.371 0.445在相同条件下做空白试验，在相同条件下做空白试验，A A为为0.0150.015。计算水。计算水样中汞的含量。样中汞的含量。解：每一个吸光度值解：每一个吸光度值都减去空白值都减去空白值0.015。然后以然后以A为纵坐标，为纵坐标，加入汞标准液体积为加入汞标准液体积为横坐标作图。得始终横坐标作图。得始终线。外延此直线与横线。外延此直线与横轴相交，交点与原点轴相交，交点与原点间的距离为间的距离为0.39mL。故

48、水样中汞的含量为：故水样中汞的含量为：3.1 内标标准曲线法内标标准曲线法 2.3 浓度直读法浓度直读法:在标准曲线线性范围内，用几个标准溶液喷在标准曲线线性范围内，用几个标准溶液喷雾，并用仪表指示调整到它们相应的浓度值。雾，并用仪表指示调整到它们相应的浓度值。然后在相同的试验条件下吸喷试液，仪表上的然后在相同的试验条件下吸喷试液，仪表上的读数就是该试液的浓度。读数就是该试液的浓度。3 内标法内标法内标标准曲线法内标标准曲线法内标计算法内标计算法 在标准溶液和试样溶液中，分别加入确定量在标准溶液和试样溶液中，分别加入确定量试样中不存在的内标元素，同时测定溶液中待试样中不存在的内标元素，同时测定

49、溶液中待测元素和内标元素的吸光度。测元素和内标元素的吸光度。以以Ax/As为纵坐标，浓度为横坐标作标准曲线。为纵坐标，浓度为横坐标作标准曲线。依据试液中待测元素与内标元素吸光度比值，求依据试液中待测元素与内标元素吸光度比值，求得待测元素的浓度得待测元素的浓度 例：用原子吸取法测定水中例：用原子吸取法测定水中Pb的含量。的含量。用用Mg作内标，加入如下不同量的作内标，加入如下不同量的Pb标准溶标准溶液液(浓度为浓度为1.00g/mL)，及确定量的，及确定量的Mg标准标准溶液溶液(浓度为浓度为1.00g/mL)于于50mL容量瓶中容量瓶中稀释至刻度。测得稀释至刻度。测得APb/AMg如下：如下：5

50、.00VPb/mL2.004.006.008.00 10.005.005.005.005.00APb/AMgVMg/mL0.4770.885 1.3321.7962.217 取取25.00mL水样放入水样放入50mL容量瓶中，再加入容量瓶中，再加入Mg标准溶液标准溶液5.00mL，稀释至刻度。测得试样中，稀释至刻度。测得试样中APb/AMg为为1.083。计算水样中。计算水样中Pb的含量。的含量。解：以解：以APb/AMg为纵坐为纵坐标，标，Pb的体积为横坐标作的体积为横坐标作图，得到始终线。试样中图，得到始终线。试样中APb/AMg为为1.183，从图，从图上查得对应的上查得对应的Pb体积为