原子吸收光谱法或原子吸收分光光度法

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1、AtomicAbsorptionSpectrometry(AAS)AtomicFluorescenceSpectometry(AFS)第七章原子吸收与原子荧光光谱法干扰及消除方法原子吸收光谱法的仪器原子吸收光谱定量分析原子荧光光谱法概述原子吸收光谱法原理原子吸收光谱仪第一节概述(一)原子吸收光谱法的发展原子吸收现象在19世纪被人们发现，到1955年澳大利亚物理学家袄尔什奠定了原子吸收光谱的测量基础。原子吸收光谱法或原子吸收分光光度法(atomicabsorptionspectrometry,AAS)是以测量气态基态原子外层电子对共振线的吸收为基础的分析方法。原

2、子吸收光谱法是一种成分分析方法,可对六十多种金属元素及某些非金属元素进行定量测定,限可达ng/mL,相对偏差约为1—2%。这种方法目前广泛用于低含量元素的定量测定。(二)原子吸收与紫外可见比较在原理上都是利用物质对辐射的吸收来进行分的方法吸收机理完全不同,紫外—可见分光光度法测量的是溶液中分子的吸收,一般为宽带吸收,吸收宽带从几纳米到几十纳米,使用的是连续光源;而原子吸收分光光度法测量的是气态基态原子的吸收,这种吸收为窄带吸收,吸收宽带仅为10-3nm数量级,使用锐线光源。(三)原子吸收光谱的基本过程原子吸收光谱法是基于被测元素基态原子在蒸气状态对其原子共振辐

3、射的吸收，元素的特征辐射因被气态基态原子吸收而减弱，经过色散系统和检测系统后，测得吸光度，进行元素定量分析。基态原子吸收其共振辐射,外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。一、原子吸收线(一)原子吸收线的产生电子从基态跃迁至第一激发态(能量最低的激发态所产生的吸收谱线称为共振吸收线,简称共振线。在AAS分析中就是利用处于元素的基态原子蒸气对同种元素的原子特征谱线的共振发射线的吸收来进行分析的。第二节原子吸收光谱法原理(二)基态原子与激发态原子的关系在原子吸收光谱法中,使试样原子化的原子化器大都采用火焰作为能源。火焰中

4、气态原子处于热激发状态,其中激发态原子数Nj与基态原子数N0之间的关系可用玻兹曼方程式表示：基态原子与激发态原子的比可用Bottzmannf分布表示：Ni/N0=gi/g0·e-Ej/kT共振线的波长与它的激发能成反比,所以随着共振线波长的增大,被激发的原子数目按指数关系增加。图7.22500K下,不同波长的共振线与激发态原子数Nj的关系曲线(计算值)应该指出,从图中可以看出,Nj/N0总是很小的,就是说,处于激发态的原子数与处于基态的原子数相比,可以忽略不计。所以,对于原子吸收来说,可以认为处于基态的原子数近似地等于所生成的总原子数N。原子吸收光谱线有相当窄

5、的频率或波长范围,即有一定宽度。一束不同频率，强度为I0的平行光通过厚度为l的原子蒸气时，一部分光被吸收。透过光的强度I服从吸收定律。(三)原子吸收线的轮廓和变度1.原子吸收线的轮廓和吸收定律I=I0exp(-kl)式中k是基态原子对频率为的光的吸收系数。由图可知，在频率0处透过光强度最小，即吸收最大。若将吸收系数对频率作图，所得曲线为吸收线轮廓。原子吸收线轮廓以原子吸收谱线的中心频率(或中心波长)和半宽度来表征，中心频率由原子能级决定。半宽度是中心频率位置、吸收系数极大值一半处，谱线轮廓上两点之间频率或波长的距离。2.吸收线变宽谱线具有一定的宽度

6、，主要有两方面的因素：一类是由原子性质所决定的，例如：自然宽度；另一类是外界影响所引起的，例如:热变宽、碰撞变宽等。(1)自然宽度没有外界影响,谱线仍有一定的宽度称为自然宽度。它与激发态原子的平均寿命有关,平均寿命越长,谱线宽度越窄。不同谱线有不同的自然宽度,多数情况下约为10-5nm数量级。根据量子力学的计算,自然宽度约为10-1～10-4nm。由于自然宽度比其他因素所引起的谱线宽度小得多,所以在大多数情况下可以忽略。(2)多普勒(Doppler)变宽由于辐射原子处于无规则的热运动状态,因此,辐射原子可以看作运动的波源。这一不规则的热运动与观测器两者间形成相

7、对位移运动,从而发生多普勒效应,使谱线变宽。多普勒变宽是由于原子在空间作相对热运动产生的,所以又称为热变宽,一般可达10-3nm,是谱线变宽的主要因素。(3)压力变宽由于辐射原子与其它粒子(分子、原子、离子、电子等)间的相互作用而使得谱线变宽,统称为压力变宽。压力变宽通常是随压力的增加而增大。在压力变宽中,凡是同种粒子碰撞引起的变宽叫赫尔兹马克(Holtzmark)变宽,凡是异种粒子引起的叫洛伦兹(Lorentz)变宽。此外,在外界电场或磁场作用下,能引起能级的分裂从而导致谱线变宽，这种变宽称为“场致变宽”。但这种变宽效应一般也不大。(4)自吸变宽由自吸现象而

8、引起的谱线变宽称为自吸变宽。空心阴极灯