原子吸收光谱..优秀PPT.ppt

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1、一、概述一、概述原子吸取光谱法：是基于气态的基态原子外原子吸取光谱法：是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸取强度来定量被测元素含量共振辐射线的吸取强度来定量被测元素含量为基础的分析方法，是一种测量特定气态原为基础的分析方法，是一种测量特定气态原子对光辐射的吸取的方法。子对光辐射的吸取的方法。光谱分析仪器：光谱分析仪器：光源光源单色器单色器样品样品检测器检测器读出部件读出部件原子吸取光谱特点 一、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1.010-81.010-10gmL-1,非火焰原子吸取分光光度

2、法的确定灵敏度为1.010-121.010-14g。这是由于原子吸取分光光度法测定的是占原子总数99以上的基态原子，而原子放射光谱测定的是占原子总数不到1的激发态原子，所以前者的灵敏度和精确度比后者高的多。二、精密度好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%.三、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。四、精确度高，分析速度快测定微、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。五、应

3、用广泛 可干脆测定岩矿、土壤、大气飘尘、水、植物、食品、生物组织等试样中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。该法已广泛应用于环境爱护、化工、生物技术、食品科学、食品质量与平安、地质、国防、卫生检测和农林科学等各部门。对原子吸取分析法基本理论的探讨，主要是解决两个方面的问题：基态原子的产生以及它的浓度与试样中该元素含量之间的定量关系；基态原子吸取光谱的特性及基态原子的浓度与吸光度之间的关系。二、原子吸取光谱分析的基本原理二、原子吸取光谱分析的基本原理 电子从基态跃迁到能量最低的激发态（第一激发态）时吸取确定频率的光，它再跃迁回基态时，则放射出同样频率的光（谱

4、线）。使电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸取谱线。各种元素的原子结构和核外电子排布不同，不同元素的原子从基态激发至第一激发态（或由第一激发态跃迁返回基态）时，吸取（或放射）的能量不同，因而各种元素的共振线不同而各有其特征性，所以这种共振线是元素的特征谱线。共振放射线共振放射线共振吸取线共振吸取线特征谱线特征谱线 每一种元素的原子不仅可以放射一系列特征谱线，也可以吸取与放射线波长相同的特征谱线。当光源放射的某一特征波长的光通过原子蒸气时，即入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态（一般状况下都是第一激发态）所须要的能量频率时，原子中的外层电子将选择性地吸取其同种元素所放射的特征谱线，

5、使入射光减弱。特征谱线因吸取而减弱的程度称吸光度A，与被测元素的含量成正比。原子吸取光谱原理图原子吸取光谱原理图三、谱线轮廓与变宽三、谱线轮廓与变宽 原原子子群群从从基基态态跃跃迁迁至至激激发发态态所所吸吸取取的的谱谱线线（吸吸取取线线）并并不不是是确确定定单单色色的的几几何何线线，而而是是具具有有确确定定的的宽宽度度，通通常常称称之之为为谱谱线线的的轮轮廓（或形廓（或形态态）。）。它它是是谱谱线线强强度度按按频频率率的的分分布布，放放射射线线的的轮轮廓廓如如图图，可可用用强强度度I I对频对频率率作作图图，用峰高，用峰高I0I0和半峰和半峰宽宽来表示来表示谱线轮谱线轮廓。廓。吸取吸取线线常常

6、用吸取系数常常用吸取系数KK来描述。来描述。设设频频率率为为强强度度为为I0I0的光通的光通过过光程光程为为l l的的吸取池后，光吸取池后，光强强为为II，减弱，减弱为为-dI-dI。依据朗伯定律，依据朗伯定律，II和和I0I0的关系为：的关系为：Iv=I0,ve-Iv=I0,ve-KvL KvL 原子蒸气原子蒸气I0，vLIv原子吸取示意图原子吸取示意图 表征吸取线轮廓的值是中心频率0，和半宽度，前者由原子的能级分布特征确定，后者除谱线本身具有的自然宽度外，还受热变宽和压力变宽的影响。吸收线、吸收线轮廓和半宽度吸取线、吸取线轮廓和半宽度吸取线、吸取线轮廓和半宽度四、三种较为重要的变宽效应1、

7、自然宽度（、自然宽度（vN）：在无外界影响下，谱线仍）：在无外界影响下，谱线仍有确定宽度。它与原子发生能级间跃迁时激发态有确定宽度。它与原子发生能级间跃迁时激发态原子的有限寿命有关。原子的有限寿命有关。2、多普勒变宽（、多普勒变宽（vD）：由于原子在空间作热运）：由于原子在空间作热运动所引起的动所引起的.这种效应无论是在空心阴极灯中发光这种效应无论是在空心阴极灯中发光原子还是原子化器中被测基态原子都存在。原子还是原子化器中被测基态原子都存在。3、压力变宽（、压力变宽（vL）：粒子（原子、分子、电子、）：粒子（原子、分子、电子、离子等）在输送过程中相互发生碰撞，引起的谱离子等）在输送过程中相互发

8、生碰撞，引起的谱线变宽。线变宽。五、原子吸取光谱的测量五、原子吸取光谱的测量（1）积分吸取积分吸取 在吸取线轮廓内，吸取系数的积分称为积分吸取在吸取线轮廓内，吸取系数的积分称为积分吸取系数，简称为积分吸取，它表示吸取的全部能量。系数，简称为积分吸取，它表示吸取的全部能量。从理论上可以得出，积分吸取与原子蒸气中吸取辐从理论上可以得出，积分吸取与原子蒸气中吸取辐射的原子数成正比。射的原子数成正比。（2）峰值吸取 1955年Walsh A提出，在温度不太高的稳定火焰条下，峰值吸取系数与火焰中被测元素的原子浓度也成正比。吸取线中心波特长的吸取系数K0为峰值吸取系数，简称峰值吸取。前面指出，在通常原子吸

9、取测定条件下，原子吸取线轮廓取决于Doppler宽度峰值吸取系数与原子浓度成正比。AA1700原子吸取分光光度计原子吸取分光光度计六、原子吸取分光光度计的组成 光源的功能是放射被测元素的特光源的功能是放射被测元素的特征共振辐射。对光源的基本要求是：征共振辐射。对光源的基本要求是：放射的共振辐射的半宽度要明显小于放射的共振辐射的半宽度要明显小于吸取线的半宽度；辐射强度大；背景吸取线的半宽度；辐射强度大；背景低，低于特征共振辐射强度的低，低于特征共振辐射强度的1%；稳；稳定性好，定性好，30min之内漂移不超过之内漂移不超过1；噪声小于噪声小于0.1；运用寿命长于；运用寿命长于5Ah。多用空心阴极

10、灯等锐线光源。多用空心阴极灯等锐线光源。原子化器的功能是供应能量，使试原子化器的功能是供应能量，使试样干燥、蒸发和原子化。在原子吸取样干燥、蒸发和原子化。在原子吸取光谱分析中，试样中被测元素的原子光谱分析中，试样中被测元素的原子化是整个分析过程的关键环节。实现化是整个分析过程的关键环节。实现原子化的方法，最常用有两种：一种原子化的方法，最常用有两种：一种是火焰原子化法（火焰原子化器），是火焰原子化法（火焰原子化器），是原子光谱分析中最早运用的原子化是原子光谱分析中最早运用的原子化方法，至今仍在广泛地被应用；另一方法，至今仍在广泛地被应用；另一种是非火焰原子化法，其中应用最广种是非火焰原子化法，

11、其中应用最广的是石墨炉电热原子化法。的是石墨炉电热原子化法。光源原子化器 分光器由入射和出射狭缝、反射镜和色散元件组成，其作用是将所须要的共振吸取线分别出来。分光器的关键部件是色散元件，现在商品仪器都是运用光栅。原子吸取光谱仪对分光器的辨别率要求不高，曾以能辨别开镍三线Ni230.003，Ni231.603，Ni231.096nm为标准，后接受Mn279.5和Mn279.8nm代替Ni三线来检定辨别率。光栅放置在原子化器之后，以阻挡来自原子化器内的全部不须要的辐射进入检测器。原子吸取光谱仪中广泛运用的检测器是光电倍增管，最近一些仪器也接受CCD作为检测器。分光器检测系统原子吸取光谱结构图原子吸

12、取光谱结构图七、定量分析方法 原子吸取分光光度法的定量依据是吸取定律，其方法主原子吸取分光光度法的定量依据是吸取定律，其方法主要有标准曲线法和标准加入法。要有标准曲线法和标准加入法。（1）标准曲线法）标准曲线法先配制相同基体的含有不同浓度待测元素的系列标准先配制相同基体的含有不同浓度待测元素的系列标准溶液，在选定的试验条件下分别测其吸光度溶液，在选定的试验条件下分别测其吸光度.以扣除空以扣除空白值之后的吸光度为纵坐标，标准溶液浓度为横坐标绘白值之后的吸光度为纵坐标，标准溶液浓度为横坐标绘制标准曲线。在同样操作条件下测定试样溶液的吸光度，制标准曲线。在同样操作条件下测定试样溶液的吸光度，从标准曲

13、线查得试样溶液的浓度。运用该方法时应留意：从标准曲线查得试样溶液的浓度。运用该方法时应留意：配制的标准溶液浓度应在吸光度与浓度成线性的范围内；配制的标准溶液浓度应在吸光度与浓度成线性的范围内；整个分析过程中操作条件应保持不变。另外，标准曲线整个分析过程中操作条件应保持不变。另外，标准曲线法虽然简洁，但必需保证标准样品与试样的物理性质相法虽然简洁，但必需保证标准样品与试样的物理性质相同，保证不存在干扰物同，保证不存在干扰物对于组成尚不清晰的样品不能对于组成尚不清晰的样品不能用标准曲线法。用标准曲线法。（2）标准加入法）标准加入法适用于试样的基体组成困难且对测定有明显适用于试样的基体组成困难且对测

14、定有明显干扰时，但在标准曲线呈线性关系的浓度范围干扰时，但在标准曲线呈线性关系的浓度范围内的样品。取四份相同体积的试样溶液，从其内的样品。取四份相同体积的试样溶液，从其次份起按比例加入不同量的待测元素的标准溶次份起按比例加入不同量的待测元素的标准溶液稀释至确定体积。分别测定加入标准溶液液稀释至确定体积。分别测定加入标准溶液后样品的吸光度。以吸光度对加入的待测元素后样品的吸光度。以吸光度对加入的待测元素的浓度作图，得到一条不通过原点的直线，外的浓度作图，得到一条不通过原点的直线，外延此直线与横坐标的交点即为试样溶液中待测延此直线与横坐标的交点即为试样溶液中待测元素的浓度。为得到较为精确的外推结果

15、元素的浓度。为得到较为精确的外推结果应应最少用四个点来作外推曲线。须要留意的是，最少用四个点来作外推曲线。须要留意的是，该方法只能消退基体效应的影响，而不能消退该方法只能消退基体效应的影响，而不能消退背景吸取的影响，故应扣除背景值。背景吸取的影响，故应扣除背景值。cA标准曲线法标准曲线法标准加入法标准加入法AC0C02CO2C0CXAuroraAI1200专业型原子吸专业型原子吸取分光光度计取分光光度计361MC/CRT型原子吸取分光光度计型原子吸取分光光度计AA6000原子吸取分光光度计原子吸取分光光度计AA6300原子吸取分光光度计原子吸取分光光度计八、干扰及其消退方法八、干扰及其消退方法

16、 物理干扰 物理干扰是指试样在转移、蒸发过程中任何物理因素变更而引起的干扰效应。属于这类干扰的因素有：试液的粘度、溶剂的蒸汽压、雾化气体的压力等。物理干扰是非选择性干扰，对试样各元素的影响基本是相像的。配制与被测试样相像的标准样品，是消退物理干扰的常用的方法。在不知道试样组成或无法匹配试样时，可接受标准加入法或稀释法来减小和消退物理干扰。化学干扰化学干扰化学干扰是指待测元素与其化学干扰是指待测元素与其它组分之间的化学作用所引起它组分之间的化学作用所引起的干扰效应，它主要影响待测的干扰效应，它主要影响待测元素的原子化效率，是原子吸元素的原子化效率，是原子吸取分光光度法中的主要干扰来取分光光度法中

17、的主要干扰来源。它是由于液相或气相中被源。它是由于液相或气相中被测元素的原子与干扰物质组成测元素的原子与干扰物质组成之间形成热力学更稳定的化合之间形成热力学更稳定的化合物，从而影响被测元素化合物物，从而影响被测元素化合物的解离及其原子化。的解离及其原子化。消退化学干扰的方法有：化消退化学干扰的方法有：化学分别；运用高温火焰；加入学分别；运用高温火焰；加入释放剂和爱护剂；运用基体改释放剂和爱护剂；运用基体改进剂等。进剂等。电离干扰电离干扰在高温下原子电离，使基态在高温下原子电离，使基态原子的浓度削减，引起原子吸原子的浓度削减，引起原子吸取信号降低，此种干扰称为电取信号降低，此种干扰称为电离干扰。

18、电离效应随温度上升、离干扰。电离效应随温度上升、电离平衡常数增大而增大，随电离平衡常数增大而增大，随被测元素浓度增高而减小。加被测元素浓度增高而减小。加入更易电离的碱金属元素，可入更易电离的碱金属元素，可以有效地消退电离干扰。以有效地消退电离干扰。光谱干扰光谱干扰光谱干扰包括谱线重叠、光谱干扰包括谱线重叠、光谱通带内存在非吸取线、光谱通带内存在非吸取线、原子化池内的直流放射、分原子化池内的直流放射、分子吸取、光散射等。当接受子吸取、光散射等。当接受锐线光源和沟通调制技术时，锐线光源和沟通调制技术时，前前3种因素一般可以不予考虑，种因素一般可以不予考虑，主要考虑分子吸取和光散射主要考虑分子吸取和

19、光散射地影响，它们是形成光谱背地影响，它们是形成光谱背景的主要因素。景的主要因素。分子吸取干扰分子吸取干扰分子吸取干扰是指在原分子吸取干扰是指在原子化过程中生成的气体分子、子化过程中生成的气体分子、氧化物及盐类分子对辐射吸氧化物及盐类分子对辐射吸取而引起的干扰。光散射是取而引起的干扰。光散射是指在原子化过程中产生的固指在原子化过程中产生的固体微粒对光产生散射，使被体微粒对光产生散射，使被散射的光偏离光路而不为检散射的光偏离光路而不为检测器所检测，导致吸光度值测器所检测，导致吸光度值偏高。偏高。HG400型测汞仪（冷原子吸取光谱仪）型测汞仪（冷原子吸取光谱仪）岛津岛津AA6800原子吸取分光光度

20、计原子吸取分光光度计九、原子吸取光谱应用九、原子吸取光谱应用 原子吸取光谱是分析化学领域中一种极其重要的分析方法，已广泛用于冶金工业。吸取原子吸取光谱法是利用被测元素的基态原子特征辐射线的吸取程度进行定量分析的方法。既可进行某些常量组分测定，又能进行ppm、ppb级微量测定，可进行钢铁中低含量的Cr、Ni、Cu、Mn、Mo、Ca、Mg、Als、Cd、Pb、Ad；原材料、铁合金中的K2O、Na2O、MgO、Pb、Zn、Cu、Ba、Ca等元素分析及一些纯金属（如Al、Cu）中残余元素的检测。十、探讨展望十、探讨展望 近年来国内外都有人致力于探讨激光近年来国内外都有人致力于探讨激光在原子吸取分析方面

21、的应用在原子吸取分析方面的应用（1）用可调谐激光代替空心阴极灯）用可调谐激光代替空心阴极灯光源。光源。（2）用激光使样品原子化。它将为微区）用激光使样品原子化。它将为微区和薄膜分析供应新手段、犯难熔元素的和薄膜分析供应新手段、犯难熔元素的原子化供应了新方法。塞曼效应的应用，原子化供应了新方法。塞曼效应的应用，使得能在很高的背景下也能顺当地实现使得能在很高的背景下也能顺当地实现测定。连续光源、中阶梯光栅单色器、测定。连续光源、中阶梯光栅单色器、波长调制原子吸取法（简称波长调制原子吸取法（简称CEWMAA法）是法）是70年头后期发展起来的一种年头后期发展起来的一种背景校正新技术。背景校正新技术。它

22、的主要优点是仅用一个连续光源能在紫外区到可见区全波段阶梯光栅单色器将光谱线在二维空间色散，不仅能扣除散射光和分子吸取光谱带背景，而且还能校正与分折线干脆重叠的其他原子吸取线的干扰。运用电视型光电器件做多元素分运用电视型光电器件做多元素分析鉴定器，结合中阶梯光栅单色器和析鉴定器，结合中阶梯光栅单色器和可调谐激光器代替元素空心阴极灯光可调谐激光器代替元素空心阴极灯光源，设计出用电子计算机限制的测定源，设计出用电子计算机限制的测定多元素的原子吸取分光光度计，将为多元素的原子吸取分光光度计，将为解决同时测定多元素问题开拓新的途解决同时测定多元素问题开拓新的途径。径。高效分别技术气相色谱、液相色谱的引入

23、，实现分别仪器和测定仪器联用，将会使原子吸取分光光度法的面貌发生重大变更，微量进样技术和固体干脆原子吸取分析受到了人们的留意。固体干脆原子吸取分析的显著优点是：省去了分解试样步骤，不加试剂，不经任何分别、富集手续，削减了污染和损失的可能性，这对生物、医药、环境、化学等这类只有少量样品供分析的领域将是特殊有意义的。全部这些新的发展动向，都很值得引全部这些新的发展动向，都很值得引起我们的重视。近年来，微型电子计起我们的重视。近年来，微型电子计算机应用到原子吸取分光光度计后，算机应用到原子吸取分光光度计后，使仪器的整机性能和自动化程度达到使仪器的整机性能和自动化程度达到一个新的阶段。一个新的阶段。目前原子吸取法已广泛应用于各目前原子吸取法已广泛应用于各个领域，对工业、农业、医药卫生、个领域，对工业、农业、医药卫生、教学科研等发展起着主动的作用。教学科研等发展起着主动的作用。