原子吸收光谱法

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1、第十章原子吸收光谱法第一节概述第二节原子吸收光谱法基本原理第三节原子吸收光谱仪第四节定量分析方法第五节原子吸收中的干扰及消除方法第六节灵敏度、检出限测定条件的选择1第一节概述历史1802年，发现原子吸收现象1955年，Australia物理学家WalshA建立将该现象应用于分析60年代中期发展最快。2空心阴极灯原子化器单色仪检测器原子化系统雾化器样品液2AAS分析示意图废液切光器助燃气燃气原子吸收仪器结构示意图33.AAS特点：1）灵敏度高：火焰原子法，ppm级，有时可达ppb级；石墨炉可达10-9

2、--10-14（ppt级或更低）.2）准确度高：FAAS的RSD可达1~3％。3）干扰小，选择性极好；4）测定范围广，可测70种元素。不足：多元素同时测定有困难；对非金属及难熔元素的测定尚有困难；对复杂样品分析干扰也较严重；石墨炉原子吸收分析的重现性较差。4I0K0/2KK00I0I~（吸收强度与频率的关系）K~（谱线轮廓）图中：K—吸收系数；K0—最大吸收系数；0，0—中心频率或波长(由原子能级决定)；，—谱线轮廓半宽度（K0/2处的宽度）；第二节原子吸收光谱

3、法基本原理10.2.1共振线和吸收线5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。谱线具有一定的宽度，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。6Boltzmann分配定律Ni/N0=gi/g0exp(-Ei/

4、kT)Ni与N0分别为激发态与基态的原子数；gi/g0为激发态与基态的统计权重，它表示能级的简并度；T为热力学温度；k为Boltzman常数；Ei为激发能。在原子吸收光谱中，原子化温度一般小于3000K，大多数元素的最强共振线都低于600nm，Ni/N0值绝大部分在10-3以下，激发态和基态原子数之比小于千分之一，激发态原子数可以忽略。因此。基态原子数N0可以近似等于总原子数N。10.2.2基态原子数与总原子数的关系710.2.3原子吸收定量以频率为，强度为I0的光通过原子蒸汽，其中一部分光被吸收

5、，使该入射光的光强降低为I：据吸收定律，得其中k为一定频率的光吸收系数。注意：K不是常数，而是与谱线频率或波长有关。由于任何谱线并非都是无宽度的几何线，而是有一定频率或波长宽度的，即谱线是有轮廓的！因此将K作为常数而使用此式将带来偏差！原子蒸汽lhI0I8空心阴极灯原子化器单色仪检测器原子化系统雾化器样品液废液切光器助燃气燃气原子吸收仪器结构示意图第三节原子吸收光谱仪910.3.1光源—空心阴极灯(HollowCathodeLamp,HCL)对AAS光源的要求：a）发射稳定的共振线

6、，且为锐线；b）强度大，没有或只有很小的连续背景；c）操作方便，寿命长。10组成：阳极（吸气金属）、空心圆筒形（使待测原子集中）阴极（W+待测元素）、低压惰性气体（谱线简单、背景小）。工作过程：高压直流电（300V）---阴极电子---撞击隋性原子---电离(二次电子维持放电)---正离子---轰击阴击---待测原子溅射----聚集空心阴极内被激发----待测元素特征共振发射线。影响谱线性质之因素：电流、充气种类及压力。电流越大，光强越大，但过大则谱线变宽且强度不稳定；充入低压惰性气体可防止与元素反

7、应并减小碰撞变宽。问题：为什么会产生锐线光源？答：低压－原子密度低，LorentzBroadening小；小电流－温度低DopplerBroadening小，故产生锐线光源！1110.3.2原子化器(Atomizer)原子化器是将样品中的待测组份转化为基态原子的装置。1.火焰原子化器由四部分组成：a）喷雾器；b）雾化室c）燃烧器d）火焰12a）喷雾器：将试样溶液转为雾状。要求稳定、雾粒细而均匀、雾化效率高、适应性高（可用于不同比重、不同粘度、不同表面张力的溶液）。b）雾化室：内装撞击球和扰流器（去除

8、大雾滴并使气溶胶均匀）。将雾状溶液与各种气体充分混合而形成更细的气溶胶并进入燃烧器。该类雾化器因雾化效率低（进入火焰的溶液量与排出的废液量的比值小），现已少用。目前多用超声波雾化器等新型装置。c）燃烧器：产生火焰并使试样蒸发和原子化的装置。有单缝和三缝两种形式，其高度和角度可调（让光通过火焰适宜的部位并有最大吸收）。燃烧器质量主要由燃烧狭缝的性质和质量决定（光程、回火、堵塞、耗气量）。13d）火焰火焰分焰心（发射强的分子带和自由基，很少用于分析）、内焰（基态原子最多，