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1、原子吸收分光光度计原理简介原子吸收分光光度计一、基本原理二、仪器构造三、应用领域一、基本原理 原子吸收光谱法是一种根据基态原子对特征波原子吸收光谱法是一种根据基态原子对特征波长光的吸收，测定试样中元素含量的分析方法。长光的吸收，测定试样中元素含量的分析方法。 由光源发出的被测元素的特征波长光（共振由光源发出的被测元素的特征波长光（共振线），待测元素通过原子化后对特征波长光产生线），待测元素通过原子化后对特征波长光产生吸收，通过测定此吸收的大小，来计算出待测元吸收，通过测定此吸收的大小，来计算出待测元素的含量。素的含量。一、基本原理遵循朗伯比尔定律：光度分析中定量分析的基本遵循朗伯比尔定律：光度
2、分析中定量分析的基本原理原理数学表达式：数学表达式：A AkbckbcA A 吸光度；吸光度；K K 比例常数；比例常数；B B 基态原子层的厚度（光程）；基态原子层的厚度（光程）；C C 蒸汽中基态原子的浓度。蒸汽中基态原子的浓度。朗伯定律：物质对光的吸收与物质的厚度成正比。朗伯定律：物质对光的吸收与物质的厚度成正比。比尔定律：物质对光的吸收与物质的浓度成正比。比尔定律：物质对光的吸收与物质的浓度成正比。比尔定律：物质对光的吸收与物质的浓度成正比。比尔定律：物质对光的吸收与物质的浓度成正比。一、基本原理原子发射原子发射原子吸收原子吸收 对于每种元素来说，它的原子核周围都有特对于每种元素来说，
3、它的原子核周围都有特定数量的电子。每种原子都有最常见和最稳定的定数量的电子。每种原子都有最常见和最稳定的轨道结构即：轨道结构即：“ “基态基态” ”；如果将能量加到原子上，；如果将能量加到原子上，能量会被吸收且外层电子将被激发到不稳定形态，能量会被吸收且外层电子将被激发到不稳定形态，即：即： “ “激发态激发态” ”。因为这种状态是不稳定的，原子。因为这种状态是不稳定的，原子最终会回到最终会回到“ “基态基态” ”，并放出光能。，并放出光能。一、基本原理原子发射过程图包括激发和衰变2个过程一、基本原理原子发射：样品在高能热环境中有助于产生激发态的原子，一般采用火焰或者等离子体（石墨炉）提供所需
4、要的热环境。尽管如此，激发状态是不稳定，原子将自动返回到基态，并发出光能。元素的发射光谱包含一系列发射波长，这些发射波长是不连贯的，即发射谱线；随被激发原子数量的增加，发射谱线就越强。一、基本原理原子吸收过程图一、基本原理原子吸收：基态原子吸收了特定波长的光的能量进入到激发态。随着光路中原子数目的增加，吸收光的量也会增加。通过测量被吸收的光的量，我们可以定量确定分析元素的含量。使用特定光源并选择适合的波长可以测定待检测物。一、基本原理原子发射与原子吸收原子发射与原子吸收原子发射与原子吸收有基本的区别，原子发射中，原子发射与原子吸收有基本的区别，原子发射中，火焰主要有火焰主要有2 2个作用：个作
5、用：1 1、火焰蒸发样品，形成气、火焰蒸发样品，形成气态原子；态原子；2 2、火焰使气态原子跃迁到激发态，原子、火焰使气态原子跃迁到激发态，原子回到激发态时会发光，这些光能被特定仪器检测回到激发态时会发光，这些光能被特定仪器检测到。释放的光强度与溶液中待测定元素的浓度有到。释放的光强度与溶液中待测定元素的浓度有关。关。原子吸收中，火焰的主要作用是使样品蒸发形成气原子吸收中，火焰的主要作用是使样品蒸发形成气态原子，气态原子可以吸收初始光源（空心阴极态原子，气态原子可以吸收初始光源（空心阴极灯或灯或EDLEDL）发出的光）发出的光二、仪器构造光源：发射能检测待测样品的光谱原子化器：火焰、石墨炉分析
6、器（单色器）：光散射检测器：测量光强度显示器：经过电子设备处理显示读数二、仪器构造光源：HCL 空心阴极灯EDL 无极空心灯 （PE产品）二、仪器构造光源：光源：HCL HCL 空心阴极灯：空心阴极灯：特点：卓越、明亮、稳特点：卓越、明亮、稳定的光源。可满足至定的光源。可满足至少少6060种以上元素的测种以上元素的测定，但是对于不稳定定，但是对于不稳定元素。元素。HCLHCL的低灵敏性的低灵敏性和较短的灯寿命是一和较短的灯寿命是一个问题个问题二、仪器构造光源：EDL 无极空心灯 （PE产品）特点：特别适合不稳定元素检测，光更亮，且有更高的灵敏度和更低的检测线。二、仪器构造光源：关于单元素灯和多
7、元素灯 阴极物质只含一种元素的则为单元素灯，若阴极物质还有多种元素则可制成多元素灯，但多元素灯的发光强度一般都低于单元素灯，所以在通常情况下都使用单元素灯。元素灯切换是否便利非常重要元素灯切换是否便利非常重要 二、仪器构造原子化器 主要分为火焰原子化器和电热原子化器。火焰通常使用乙炔火焰，可测试30多种元素；电热通常为石墨炉原子化器，一般可测试50多种元素，进样量少，灵敏度高、检测限低、干扰因素少。二、仪器构造原子化器：原子化器： 火焰原子化器：将液体试样经喷雾器形成雾火焰原子化器：将液体试样经喷雾器形成雾粒，这些雾粒在雾化室中与气体（燃气与助燃气）粒，这些雾粒在雾化室中与气体（燃气与助燃气）
8、均匀混合，除去大液滴后，再进入燃烧器形成火均匀混合，除去大液滴后，再进入燃烧器形成火焰。此时，试液在火焰中产生原子蒸气。焰。此时，试液在火焰中产生原子蒸气。 其中雾化器是火焰原子化器中的最重要的部其中雾化器是火焰原子化器中的最重要的部件，它的作用是将试液变成细雾。雾粒越细、越件，它的作用是将试液变成细雾。雾粒越细、越多，在火焰中生成的基态自由原子就越多，仪器多，在火焰中生成的基态自由原子就越多，仪器的灵敏度就越高。雾化器的雾化效果越稳定，火的灵敏度就越高。雾化器的雾化效果越稳定，火焰法测量的数据就越稳定。雾化器的雾化效率在焰法测量的数据就越稳定。雾化器的雾化效率在10%10%左右。左右。二、仪
9、器构造原子化器：原子化器： 石墨炉原子化器：石墨炉原子化法的过程是石墨炉原子化器：石墨炉原子化法的过程是将试样注入石墨管中间位置，用大电流通过石墨将试样注入石墨管中间位置，用大电流通过石墨管以产生高温使试样经过干燥、灰化和原子化。管以产生高温使试样经过干燥、灰化和原子化。根据石墨炉升温电流方向的不同，分为横向加热根据石墨炉升温电流方向的不同，分为横向加热石墨炉和纵向加热石墨炉。石墨炉和纵向加热石墨炉。 横向加热技术是最先进的石墨炉加热技术，横向加热技术是最先进的石墨炉加热技术，目前全世界只有五家公司掌握了横向加热技术，目前全世界只有五家公司掌握了横向加热技术，分别是分别是PEPE，Varian
10、,Varian,热电，热电，JenaJena，普析通用。，普析通用。 横向加热最大的特点在于温度变化均匀，横向加热最大的特点在于温度变化均匀，26502650C C 相当于纵向加热的相当于纵向加热的30003000C C 提高了原子化效率，提高了原子化效率，提高了仪器灵敏度，减少了化学干扰和记忆效应，提高了仪器灵敏度，减少了化学干扰和记忆效应，降低了加热温度，延长了石墨炉和石墨管的寿命降低了加热温度，延长了石墨炉和石墨管的寿命二、仪器构造分析器（单色器）将待测元素的共振线与邻近谱线分开。（有疑问）主要部件：光栅二、仪器构造分析器（单色器）：单光束与双光束(疑问)单光束：光源需要一个短暂的时间到
11、达稳定双光束：光源分为样品光束和基准光束，一基准光束会绕过样品池，且双光束仪器的读数为2者之间的比例，即光强度的波动不会影响读数的波动。相互间可增加稳定性。因此光源不需稳定时间便可测试。二、仪器构造分析器（单色器）：二、仪器构造二、仪器构造检测器 将单色器分出的光信号进行光电转换。在原子吸收分光光度计中常用光电倍增管作检测器。二、仪器构造显示器处理放大信号并以适当方式指示或记录下来三、应用领域三、应用领域1.在理论研究方面的应用 原子吸收可作为物理或者物理化学的一种实验手段，对物质的一些基本性能进行测定和研究，另外也可研究金属元素在不同化合物中的不同形态。三、应用领域2.2.在元素分析方面的应
12、用在元素分析方面的应用 原子吸收光谱法拼接其本身的特点，现已广泛应用于原子吸收光谱法拼接其本身的特点，现已广泛应用于 工业、农业、生化制药、地质、冶金、食品检验和环保领工业、农业、生化制药、地质、冶金、食品检验和环保领域。该法已成为金属元素分析的最有力手段之一。而且在域。该法已成为金属元素分析的最有力手段之一。而且在许多领域已作为标准分析方法，如化学工业中的水泥分析、许多领域已作为标准分析方法，如化学工业中的水泥分析、玻璃分析、石油分析、电镀液分析、食盐电解液中杂质分玻璃分析、石油分析、电镀液分析、食盐电解液中杂质分析、煤灰分析以及聚合物中无机元素分析；农业中的植物析、煤灰分析以及聚合物中无机
13、元素分析；农业中的植物分析、肥料分析、内脏以及试样分析、药物分析；冶金众分析、肥料分析、内脏以及试样分析、药物分析；冶金众多的钢铁分析、合金分析；地球化学中的水质分析、大气多的钢铁分析、合金分析；地球化学中的水质分析、大气污染分析、土壤分析、岩石矿物分析；食品中微量元素分污染分析、土壤分析、岩石矿物分析；食品中微量元素分析等析等三、应用领域应应应应用范用范用范用范围围围围实实实实例例例例冶金冶金冶金冶金铅钙锡铝铅钙锡铝铅钙锡铝铅钙锡铝合金合金合金合金钙钙钙钙和和和和锡测锡测锡测锡测定粗定粗定粗定粗杂铜杂铜杂铜杂铜中中中中锑锑锑锑铝铝铝铝合金中各微量元素合金中各微量元素合金中各微量元素合金中各微
14、量元素钢铁钢铁钢铁钢铁中的微量中的微量中的微量中的微量成分成分成分成分铅锑铅锑铅锑铅锑合金中的合金中的合金中的合金中的铅铅铅铅含量含量含量含量 锌锌锌锌精精精精矿矿矿矿中微量氧化中微量氧化中微量氧化中微量氧化钙钙钙钙重晶石中重晶石中重晶石中重晶石中锌铜铁锌铜铁锌铜铁锌铜铁铅钙铅钙铅钙铅钙合合合合金中金中金中金中钙钙钙钙测测测测量痕量金量痕量金量痕量金量痕量金 高高高高纯铅纯铅纯铅纯铅中砷中砷中砷中砷化工化工化工化工高高高高纯纯纯纯碳酸碳酸碳酸碳酸钡钡钡钡中的四种微量元素工中的四种微量元素工中的四种微量元素工中的四种微量元素工业业业业氟硅酸中氟硅酸中氟硅酸中氟硅酸中铜铜铜铜造造造造币镀币镀币镀币
15、镀液中微量液中微量液中微量液中微量铜铜铜铜的的的的测测测测定定定定 催化催化催化催化剂剂剂剂中高含量中高含量中高含量中高含量镍镍镍镍 氧化氧化氧化氧化铝铝铝铝中中中中杂质杂质杂质杂质元素氧化元素氧化元素氧化元素氧化铝铝铝铝中微量中微量中微量中微量Cr2O3Cr2O3调调调调和汽油中和汽油中和汽油中和汽油中铅铅铅铅 间间间间接接接接测测测测定定定定锆锆锆锆润润润润滑油中滑油中滑油中滑油中锌铅锌铅锌铅锌铅高高高高纯镍纯镍纯镍纯镍中痕量中痕量中痕量中痕量杂质杂质杂质杂质砷砷砷砷环环环环保水保水保水保水质质质质水中痕量水中痕量水中痕量水中痕量铜铜铜铜( ( ) ) 水水水水样样样样中痕量中痕量中痕量中
16、痕量铁铁铁铁土壤中的土壤中的土壤中的土壤中的CrCr污污污污泥中泥中泥中泥中铜锌铅镉镍铜锌铅镉镍铜锌铅镉镍铜锌铅镉镍有机残液有机残液有机残液有机残液中的中的中的中的铑铑铑铑空气中的空气中的空气中的空气中的锡锡锡锡水中痕量水中痕量水中痕量水中痕量Cr Cr 和和和和Cu Cu 水中痕量元素水中痕量水中痕量元素水中痕量水中痕量元素水中痕量水中痕量元素水中痕量银银银银水中水中水中水中超痕量超痕量超痕量超痕量铜铜铜铜 测测测测定大气中定大气中定大气中定大气中飘尘飘尘飘尘飘尘食品食品食品食品检验检验检验检验芝麻中芝麻中芝麻中芝麻中铜铁锰锌铜铁锰锌铜铁锰锌铜铁锰锌食食食食盐盐盐盐中的中的中的中的铅铅铅铅
17、罐罐罐罐头头头头中的痕量中的痕量中的痕量中的痕量锡锡锡锡食用食用食用食用L - L - 赖赖赖赖氨酸氨酸氨酸氨酸盐盐盐盐酸酸酸酸盐盐盐盐中的中的中的中的锌锌锌锌和和和和铁铁铁铁 食品中的碘白酒中微量食品中的碘白酒中微量食品中的碘白酒中微量食品中的碘白酒中微量铅铅铅铅 木耳中木耳中木耳中木耳中钾铜锌钾铜锌钾铜锌钾铜锌 茶叶中的茶叶中的茶叶中的茶叶中的铅铅铅铅酱酱酱酱油中油中油中油中的砷的砷的砷的砷生化制生化制生化制生化制药药药药化化化化妆妆妆妆品中品中品中品中铅铅铅铅砷汞砷汞砷汞砷汞 高高高高锌锌锌锌天麻中天麻中天麻中天麻中锌锌锌锌含量中草含量中草含量中草含量中草药药药药中微量中微量中微量中微量
18、铜铜铜铜芦芦芦芦荟荟荟荟中的微量元素中的微量元素中的微量元素中的微量元素 中中中中药药药药材中的材中的材中的材中的铅铅铅铅药药药药物中的物中的物中的物中的锰锰锰锰形形形形态态态态 生物生物生物生物样样样样品中微量品中微量品中微量品中微量锗锗锗锗麻黄素浸膏中的麻黄素浸膏中的麻黄素浸膏中的麻黄素浸膏中的12 12 种种种种元素元素元素元素临临临临床医学床医学床医学床医学人体指甲中微量人体指甲中微量人体指甲中微量人体指甲中微量镉镉镉镉尿尿尿尿样样样样中痕量中痕量中痕量中痕量锰锰锰锰人人人人发发发发中中中中钾钾钾钾和和和和锌锌锌锌人人人人发发发发中微量元素血清中中微量元素血清中中微量元素血清中中微量元
19、素血清中硒硒硒硒 血清中的血清中的血清中的血清中的铬铬铬铬同同同同时测时测时测时测定血清中定血清中定血清中定血清中锰锰锰锰和硒直接同和硒直接同和硒直接同和硒直接同时测时测时测时测定尿定尿定尿定尿样样样样中的四种元素中的四种元素中的四种元素中的四种元素三、应用领域3.在有机分析中的应用 使用原子吸收光谱仪利用间接方法可以测定多种有机物，如8-羟基喹啉、醇类、酯类、氨基酸、维生素C、含卤素的有机物等多种有机物，都可以通过与相应的金属元素之间的化学计量反应简介测定。三、应用领域4.原子吸收光谱法联用 分析化学中常采用不同分析手段的结合或者联用技术来提高分析灵敏度和检出限。火焰原子吸收联用也已成为有机金属化合物形态分析的重要方法。近些年，国外的科研人员仍在不断的尝试将一些特殊的分离与富集方法与原子吸收光谱法联用，从而解决了许多研究上的难题。
