仪器分析 第八章原子 发射光谱

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1、第八章原子吸收光谱分析(AAS)8.1原子吸收光谱分析法概述8.2AAS基本原理8.3原子吸收分光光度计8.4定量分析方法8.5干扰及其抑制8.6测定条件选择8.7灵敏度、特征浓度及检测极限8.8AAS分析法的特点及其应用8.9原子荧光光谱法简介本章基本要求掌握原子吸收光谱分析的基本原理与特点，理解吸收峰变宽的原因、峰值吸收与吸收系数；了解原子吸收分光光度计的的基本结构、流程及类型，掌握重要部件及其作用；熟悉原子吸收光谱分析法的应用范围，掌握定量分析和依据、方法，熟悉干扰的类型和抑制方法；了解原子荧光分光光度计结构和特点，掌握原子荧光的产生过程、类型、特点、定量基础和应用。(

2、原子吸收分光光度法原子吸收法AAS)8.1原子吸收光谱分析法概述原子吸收是指气态基态原子对于同种原子发射出来的特征光谱辐射具有吸收能力的现象。将试样溶液中的待测元素原子化，同时用同种原子的特征辐射通过该原子区域，测量其吸光度。根据吸光度对浓度的关系，计算出试样中待测元素的含量----原子吸收光谱分析法。18世纪，武郎斯顿和福劳和费就观察到太阳光谱中的原子吸收谱线。19世纪，1929年瑞典农学家Lwndegardh用空气-乙炔火焰，气动喷雾摄谱法进行火焰光度分析。1955年由澳大利亚物理学家Walsh和荷兰科学家Alkemade发明了原子吸收光谱分析技术，并用于化学物质的定量分

3、析。1976以来，由于微电子技术的发展使原子吸收技术的应用不断进步，衍生出了石墨炉原子化技术、塞曼效应背景校正等先进技术，尤其在临床检验、环境保护、生物化学等方面应用广泛。一、原子吸收光谱分析方法的历史发展二、原子吸收光谱分析的常规模式8.2原子吸收光谱分析法基本原理8.2.1共振线与吸收线E0E1E2E3ABA产生吸收光谱B产生发射光谱E0基态能级E1、E2、E3、激发态能级电子从基态跃迁到能量最低的激发态时要吸收一定频率的光，这种谱线称为共振吸收线；当它再跃迁回基态时，则发射出同样频率的光(谱线)，这种谱线称为共振发射线。都简称共振线。从基态到第一激发态间的直接跃迁最易发

4、生，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原子蒸气对从光源辐射的共振线的吸收来进行分析的。凡是由基态开始的吸收线，不管它跃迁的能级位置如何，都称为共振线。元素的特征谱线8.2.2谱线轮廓与谱线变宽谱线实际具有一定的宽度，具有一定的轮廓。透过光强度Iν与频率ν关系图K吸收系数Kν与频率关系图中心频率峰值吸收系数谱线宽度一、自然宽度无外界条件影响时的谱线宽度称为自然宽度，以ΔνN表示，ΔνN约为10-6～10-5nm。大多数情况下可以忽略。二、多普勒变宽原子在空间作无规则热运动所引起的变宽，称为热变宽或多普勒变宽。多普勒变宽随温度升高、谱

5、线中心波长增长和原子量减小而增宽(见下表)。在一般火焰温度下，多普勒变宽ΔνD可达1×10-3～5×10-3nm——谱线宽度的主要因素。1、共振变宽(赫鲁兹马克变宽、压力变宽)被测元素激发态原子与基态原子（即同种粒子）相互碰撞引起的谱线变宽。当被测元素的原子蒸气压力达到0.lmmHg（13.3Pa）时，共振变宽效应明显地表现出来。2、劳伦茨变宽被测元素原子与其它元素的原子(异种粒子）相互碰撞引起的谱线变宽。劳伦茨变宽随原子区内原子蒸气压力增大和温度升高而增大。在一个大气压下，在常用火焰温度下，大多数元素共振线的劳伦茨变宽ΔνL与多普勒变宽具有相同的数量级。三、碰撞变宽指吸收原

6、子与原子或分子相互碰撞而引起的谱线变宽。分为：8.2.3积分吸收和峰值吸收一条原子吸收线是由若干极为精细的、频率相差甚小的光波所组成（左下图）。若按吸收定律求得各相应的吸收系数，则可绘制出相应的吸收曲线（右下图）。对曲线进行积分，谱线轮廓内的总面积为整个原子线的吸收，称为“积分吸收”。谱线的积分吸收∫Kνdν与火焰中基态原子数成正比：积分吸收与单位体积原子蒸气中吸收辐射的原子数成简单的线性关系。原子吸收分析方法的重要理论基础。如果能准确测量积分吸收，就能根据积分吸收求算待测元素的含量------积分吸收法。准确测定积分吸收非常困难:谱线的半宽度仅在0.001nm数量级，必须采

7、用高分辨率的单色仪。对于一个波长为500.0nm、线宽是0.001nm的谱线，要分辨率高达500,000的单色仪才能解析，这样的指标目前无法达到。1955年澳大利亚物理学家瓦尔什提出：在用锐线光源辐射及采用温度不太高而稳定的火焰条件下，峰值吸收系数K0与火焰中待测元素的基态原子浓度N0之间存在着简单的线性关系，N0值可由测定K0而得到：A＝ｋN0L峰值吸收法测量峰值吸收系数K0要求：必须使通过吸收介质的发射线的中心频率ν0,e与吸收线中心频率ν0,a严格一致；要求发射线的半宽度Δνe远小于吸收线的半宽度