《仪器分析教程 教学课件 ppt 作者 陈集 朱鹏飞 主编 第4章 原子吸收光谱法－仪分教程第4章 原子吸收光谱法2－仪分教程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《仪器分析教程 教学课件 ppt 作者 陈集 朱鹏飞 主编 第4章 原子吸收光谱法－仪分教程第4章 原子吸收光谱法2－仪分教程（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4章 原子吸收光谱法 (AAS) Atomic Absorption Spectrometry,4.3 原子吸收分光光度计 Atomic Absorption Spectrometer,小型原子吸收分光光度计,火焰原子吸收分光光度计,国产原子吸收分光光度计,火焰原子吸收光谱仪主要部件,原子吸收光谱法的分析流程：,单色器,原子吸收分光光度计的结构框图如下：,检测系统,光源系统,原子化系统,分光系统,紫外可见分光光度计与原子吸收分光光度计在仪器结构上的主要不同点： （1）光源：前者为复合光光源，后者采用特殊的锐线光源。 （2）分光系统：前者在吸收之前，后者在吸收之后。 （3）吸收：前者为吸收池，
2、后者为原子化器。,4.3.1 光源,光源由灯和灯电源组成。 （一）光源的作用和要求： （1）能发射待测元素的特征谱线； （2）能发射锐线； （3）辐射光强度大，光谱纯度高，稳定性好。,（二）空心阴极灯（Hollow Cathode Lamp , HCL）的结构：,(三)空心阴极灯的放电机理 当在HCL的两电极上施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁射向阳极； 途中电子 与充入的惰性气体分子碰撞而使之电离，产生惰气正离子，其在负电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击；,100400V,惰气正离子使阴极表面的金属原子溅射出来，这些金属原子再与电子、惰气原子及离子发生撞碰而被激发，激发态原子很快返回基态，并释
3、放出光能，于是空心阴极灯便发射出阴极材料的光谱和内充惰性气体的辉光。,100400V,用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯。 空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流 （I灯）有关，I灯 是原子吸收仪的重要的操作条件之一。,100400V,若 I灯 太小或太大，会发生什么现象？ 自吸效应：在光源内存在的同种元素的基态原子，对光源发射线的吸收。其结果使谱线减弱、变宽。 自蚀现象：当自吸效应很严重时，一条发射线将变成两条谱线，这一现象叫自蚀。,100400V,空心阴极灯的自吸效应示意图 A灯电流较低时的发射线； B灯电流太高产生的自蚀现象,（四）空心阴极灯的使用,（1）灯电源必须稳定； （2）
4、工作前应预热520min； （3）灯电流应适当；灯电流不能超过最大灯电流（Max. Current）； （4）放置不用的灯要定期通电。 （五）HCL的优缺点 能发射强而稳定的特征谱线，光谱纯度高，寿 命长。测定不同元素需换不同的空心阴极灯。,4.3.2 原子化系统,作用： 将试样中待测元素转变成其基态原子蒸气。 原子化方法： 火焰原子化法 和 无火焰原子化法。,（一）火焰原子化器 由雾化器、雾化室、燃烧器组成。,（1）雾化器：结构如图所示：,雾化器的工作原理：伯努利原理 提升量：单位时间进入雾化器中的试液量（mL/min）。 怎样改变提升量？,助燃气,（2）雾化室 雾化室的作用： 使雾粒与燃气
5、、助燃气混合均匀，以减少火焰波动；使粗液粒在其内壁凝聚成液体，而从废液管排除。,雾化室的结构： 雾化率：单位时间进入火焰 中的雾粒量与提升量之比。,水封,雾化室,主要缺点：雾化率低。,废液出口必须水封。 为什么？ 废液排除必须畅通。 否则将产生严重的记忆效应。 记忆效应：前次测量对后次测量的产生的影响。,水封,（3）燃烧器,燃烧器的作用： 燃烧器的结构： 可调节部分： a.燃烧器的高度。 b.燃烧器的角度。 起什么作用？,燃烧器,（4）火焰,（A）火焰的作用：试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，离解（还原）等过程产生大量基态原子。 （B）火焰的温度： 火焰温度取决于燃气与助燃气类型和比例，常用 空
6、气乙炔焰：最高温度达2600K，能测35种元素。 笑气(N2O) 乙炔焰：最高温度达3000K，能测70余种元素。 （C）火焰的速度：单位时间内燃烧传播的距离。（cm s1）,（D）火焰的类型： （a）按燃气和助燃气种类分类： 空气乙炔焰、笑气(N2O)乙炔焰、 空气氢气焰、空气甲烷焰等。 （b）按燃气助燃气比例分类： 化学计量火焰： 温度高，干扰少，稳定，背景低，为常用火焰。 富燃火焰：还原性火焰，燃烧不完全，测定较易形成难熔氧化物的元素 Mo、 Cr、稀土等。 贫燃火焰：火焰温度低，氧化性气氛，适用于碱金属、贵金属等的测定。,（二）无火焰原子化器高温石墨炉,高温石墨炉的结构：由电源、石墨管
7、、炉体组成。 电源提供能量加热石墨管。 加热方式： 低电压（815V），强电流（300600A）,气路：外气路中惰气（N2 或 Ar）沿石墨管外壁流动，保护石墨管不被烧毁；内气路中惰气由管两端流向管中心，从中心孔流出，起保护石墨管内壁和排除干燥和灰化过程中产生的基体蒸汽的作用。 循环水冷却套：循环冷却水保证炉体温度不会太高。,高温石墨炉的原子化过程： 低电压、大电流加热。,高温石墨炉的原子化过程包括干燥（蒸发除去溶剂，防止溅射损失）、灰化（去除基体物质干扰）、原子化（待测元素生成基态原子） 、净化（去除残留物，消除记忆效应） 等四个程序升温阶段 。,高温石墨炉的优缺点：,优点：原子化效率高，化
8、学干扰较小，试样用量少（1100L），可测固体及粘稠试样，灵敏度高，检测极限低（10-12 1014 g/L）。 缺点：精度较差，装置复杂、昂贵，操作不够简便，有时记忆效应较明显，背景干扰较大。,（ 三）冷原子吸收法测汞,253.7nm,汞灯,吸收池,检测器,N2 汞蒸气,原理：将试样中的汞离子用 SnCl2 或 盐酸羟胺完全还原为金属汞后，用气流将汞蒸气带入具有石英窗的气体测量管中进行吸光度测量。,冷原子吸收测汞法的特点：,常温测量； 灵敏度较高（可达10-8g 汞）； 准确度较高； 干扰较小； 应防止汞蒸气污染。,（四）氢化物原子化法,特点： 可测定Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se
9、、Te 等能生成氢化物的元素； 原子化温度低（约800C）； 灵敏度高（对砷、硒可达10-9g）； 基体干扰和化学干扰小。,氢化物原子化法的过程：,（1）生成气态氢化物： AsCl34KBH4HCl8H2O AsH34KCl4HBO213H2 （2）富集氢化物： （3）热解氢化物并测定：,N2,氢化物发生器,光束,石英管,火焰,橡皮球,4.3.3 分光系统（单色器）,（一）分光系统的作用：将待测元素的共振线与邻近线分开。 （二）分光系统的元件和光路：,光栅,狭缝,凸透镜,凸透镜,凹面镜,原子化器,检测器,空心阴极灯,（三）单色器性能参数 色散率、分辨率、集光本领。 （1）线色散率：将相邻单位波
10、长差的两条谱线分开后，投射到焦面上的距离的大小。 线色散率x / 在实际工作中，常用倒线色散率（D）来表征单色器的色散能力。 D /x （nmmm1）,（2）分辨率： 仪器分开相邻两条谱线的能力。 理论分辨率用满足“瑞利准则”的两条谱线的平均波长与其波长差的比值/表示。 实际分辨率用镍三线、汞三线、锰双线表示。 分辨率与仪器的色散率和狭缝宽度（S）有关。 S 的单位为 mm。,狭缝宽度（S）对 Ni 三线 的分辨情况的影响:,（3）集光本领： 反映了单位强度入射光通过单色器后的出射光的大小。 光谱通带（W ）：指通过单色器出射狭缝的光束的光谱区间的宽度。 当倒色散率（D）一定时，可通过选择狭缝
11、宽度（S）来调节光谱通带： W = D S （nm）,4.3.4 检测系统 主要由检测器、放大器、对数变换器、显示记录装置组成。,（一） 检测器将单色器分出的光信号转变成电信号的装置。 在原子吸收光谱仪中，采用光电倍增管作为光电转换元件。,光电倍增管的结构：,光,光敏阴极,打拿极（dynode）,阳极,分压电阻,电容,光电倍增管的工作原理： 分光后的光照射到光电倍增管的光敏阴极上；,光,光敏阴极,打拿极（dynode）,阳极,分压电阻,电容,轰击出的光电子又射向第一打拿极，轰击出更多的光电子，依次倍增；,光,光敏阴极,打拿极（dynode）,阳极,分压电阻,电容,最后在阳极上放出的光电子比最初
12、多到 106 倍以上，最大电流可达 10A。 该电流经负载电阻转变为电压信号送入放大器。,光,光敏阴极,打拿极（dynode）,阳极,分压电阻,电容,光电倍增管的疲劳现象：,长时间连续工作、光信号过强、阴极负高压过高，都会引起光电倍增管的灵敏度下降，这叫光电倍增管的疲劳现象。 怎样避免疲劳现象？ 操作时应注意那些问题？,（二）放大器-将光电倍增管输出的较弱信号，经电子线路进一步放大。 （三） 对数变换器-光强度与吸光度之间的转换。 （四） 显示、记录装置。,单光束原子吸收光谱仪主要部件及分析流程,空心阴极灯,双光束原子吸收光谱仪主要部件及分析流程,近年来使用连续光源和中阶梯光栅，结合使用光导摄像管、电荷偶合器件、电荷注入器、光电二极管阵列检测器等，设计出了微机控制的原子吸收仪，为解决多元素同时测定开辟了新的前景。 联用技术也日益受到重视。,
