原子吸收分光光度法1

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1、第十五章原子吸收分光光度法1.基本原理2.原子吸收分光光度计3.定量分析方法4.干扰及抑制1第一节基本原理原子吸收光谱法是基于从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光，通过试样蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收，由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定试样中待测元素含量的的分析方法。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位于紫外区和可见区的原子吸收光谱。在原子蒸气中可能会有基态与激发态存在。根据热力学的原理，在一定温度下达到热平衡时，基态与激发态的原子数的比例遵循Boltzman分布定律。Ni/N0=gi/g0exp(-Ei/kT)Ni与N0分别为激发态与基态的原子数；gi/

2、g0为激发2第一节基本原理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。从上式可知，温度越高，Ni/N0值越大，即激发态原子数随温度升高而增加；在相同的温度条件下，激发能越小，吸收线波长越长，Ni/N0值越大。尽管如此变化，但是在原子吸收光谱中，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。一、原子吸收光谱轮廓原子吸收光谱线有一定宽度。一束不同频率强度为I0的3第一节基本原理平

3、行光通过厚度为l的原子蒸气，一部分光被吸收，透过光的强度I随着光的频率而有所变化，其变化规律如下图所示：I与的关系II004第一节基本原理由图可知，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。5第一节基本原理二、原子吸收光谱的测量1

4、，积分吸收在吸收线轮廓内，吸收系数的积分称为积分吸收系数，简称为积分吸收，它表示吸收的全部能量。若能测定积分吸收，则可求出原子浓度。但是，测定谱线宽度仅为10-3nm的积分吸收，需要分辨率非常高的色散仪器。2，峰值吸收目前，一般采用测量峰值吸收系数的方法代替测量积分吸收系数的方法。如果采用发射线半6第一节基本原理宽度比吸收线半宽度小得多的锐线光源，并且发射线的中心与吸收线中心一致，如下图。这样就不需要用高分辨率的单色器，而只要将其与其它谱线分离，就能测出峰值吸收系数。发射线吸收线K00--------------------Kν7第一节基本原理3，锐线光源：是发射线半宽度远小于吸收线

5、半宽度的光源，如空心阴极灯。在使用锐线光源时，光源发射线半宽度很小，并且发射线与吸收线的中心频率一致。8第一节基本原理4，实际测量在实际工作中，对于原子吸收值的测量，是以一定光强的单色光I0通过原子蒸气，然后测出被吸收后的光强I，此吸收过程符合朗伯-比耳定律，即A=lgI0/I=KN0L式中K为吸收系数，N0为自由原子总数（基态原子数），L为吸收层厚度。9第二节原子吸收分光光度计原子吸收光谱仪又称原子吸收分光光度计，由光源、原子化器、单色器和检测器等四部分组成。一、光源光源的作用是发射被测元素的特征共振辐射。对光源的基本要求：发射的共振辐射的半宽度要明显小于吸收线的半宽度；辐射的强度大

6、；辐射光强稳定，使用寿命长等。空心阴极灯是符合上述要求的理想光源，应用最广。空心阴极灯是由玻璃管制成的封闭着低压气体的放电管。主要是由一个阳极和一个空心阴极组成。10第二节原子吸收分光光度计由于受宇宙射线等外界电离源的作用，空心阴极灯中总是存在极少量的带电粒子。当极间加上300~500V电压后，管内气体中存在着的、极少量阳离子向阴极运动，并轰击阴极表面，使阴极表面的电子获得外加能量而逸出。逸出的电子在电场作用下，向阳极作加速运动，在运动过程中与充气原子发生非弹性碰撞，产生能量交换，使惰性气体原子电离产生二次电子和正离子。在电场作用下，这些质量较重、速度较快的正离子向阴极运动并轰击阴极表

7、面，不但使阴极表面的电子被击出，而且还使阴极表面的原子获得能量从晶格能的束缚中逸出而进入空间，这种现象称为阴极的“溅射”。11第二节原子吸收分光光度计“溅射”出来的阴极元素的原子，在阴极区再与电子、惰性气体原子、离子等相互碰撞，而获得能量被激发发射阴极物质的线光谱。空心阴极灯发射的光谱，主要是阴极元素的光谱。若阴极物质只含一种元素，则制成的是单元素灯。若阴极物质含多种元素，则可制成多元素灯。多元素灯的发光强度一般都较单元素灯弱。使用空心阴极灯可