分析化学课件：第8章原子吸收光谱法

《分析化学课件：第8章原子吸收光谱法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分析化学课件：第8章原子吸收光谱法（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2第八章第八章 原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectrometry，AAS） 8.1 概述（概述（General） 8.2 基本原理（基本原理（Basic Principles） 8.3 仪器装置（仪器装置（Instrument） 8.4 干扰及消除（干扰及消除（Interferences and Its Elimination) 8.5 分析方法（分析方法（Analytical Techniques） 上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主

2、目录2024/8/2基态基态(ground state)能量最低，最稳定的能量状态；能量最低，最稳定的能量状态；光谱学规定基态的能量为；光谱学规定基态的能量为；共振线共振线(resonance line)由激发态向基态跃迁所发射由激发态向基态跃迁所发射的谱线称为共振线；的谱线称为共振线；主共振线主共振线由第一激发态向基态跃迁所发射的谱线称由第一激发态向基态跃迁所发射的谱线称为主共振线；为主共振线；共振辐射共振辐射由激发态向基态跃迁所发出的辐射由激发态向基态跃迁所发出的辐射激发态激发态(excitation state)所有高于基本态的能量状态所有高于基本态的能量状态激发能激发能(excitat

3、ion energy)从基态跃迁到某一激发态从基态跃迁到某一激发态所需要的能量。所需要的能量。基基 本本 概概 念念上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/28.1 概述概述定义定义: 原子吸收光谱法是通过测量分原子吸收光谱法是通过测量分析物气态自由原子对特征辐射的吸析物气态自由原子对特征辐射的吸收程度进行定量分析的仪器分析方收程度进行定量分析的仪器分析方法法。 上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2u1802年：年： Wollaston 在研究太阳连续光谱时发现在光在研究太阳连续光谱时

4、发现在光谱中出现暗线；谱中出现暗线；u1860年：年： G R Kirchhoff和和 R Bunsen 证明了太阳光证明了太阳光谱中的暗线是太阳大气圈中钠原子对太阳光谱中钠谱中的暗线是太阳大气圈中钠原子对太阳光谱中钠辐射吸收的结果；辐射吸收的结果；u1955年：澳大利亚的年：澳大利亚的Walsh发表了著名论文发表了著名论文原子吸原子吸收光谱在化学分析中的应用收光谱在化学分析中的应用，奠定了原子吸收光，奠定了原子吸收光谱法的理论基础；谱法的理论基础；发展简史发展简史上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2u1961年：年：Lvov(原苏联原

5、苏联)发表了电热原子吸收发表了电热原子吸收法的研究工作。此法的绝对灵敏度可达法的研究工作。此法的绝对灵敏度可达10-12 10-14 g；u1965年：年：Willis 将氧化亚氮将氧化亚氮乙炔火焰成功应乙炔火焰成功应用于火焰原子吸收法中，大大地扩大了所能用于火焰原子吸收法中，大大地扩大了所能测定元素的范围，使能测定的元素达到测定元素的范围，使能测定的元素达到 70 多多个。个。发展简史发展简史上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/21）精密度高；）精密度高；2）检出限低；）检出限低；3）光谱干扰小，选择性好；）光谱干扰小，选择性好；4）测

6、定范围广，可测）测定范围广，可测70多多 种元素；种元素；5）操作简便、快速。）操作简便、快速。不足：不足：多元素同时测定有困难；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；对非金属及难熔元素的测定尚有困难；石墨炉原子吸收分析的重现性较差。石墨炉原子吸收分析的重现性较差。AAS的特点的特点上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2(1) 原子吸收的测量原子吸收的测量根据吸收定律根据吸收定律,则则:原子蒸气原子蒸气LhI0 I 8.2 基本原理基本原理上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录20

7、24/8/2 实验证明实验证明, 光谱线并不是一条几何线，而是光谱线并不是一条几何线，而是具有一定的宽度，即具有一定的轮廓。具有一定的宽度，即具有一定的轮廓。谱线轮廓谱线轮廓(line profile) 谱线强度或吸收系谱线强度或吸收系数随频率或波长的数随频率或波长的分布分布。(2) 原子吸收线的轮廓原子吸收线的轮廓上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2描述谱线轮廓特征的物理量是：描述谱线轮廓特征的物理量是：中心波长中心波长 (频率频率)(central wavelength(frequency) 谱线峰值强度或峰值吸收系数所对应的频率谱

8、线峰值强度或峰值吸收系数所对应的频率(波长波长)。中心频率由原子能级决定。中心频率由原子能级决定。半宽度半宽度(line half-width) 谱线峰值强度或峰值吸谱线峰值强度或峰值吸收系数一半所对应的频率收系数一半所对应的频率(波长波长)范围。范围。(2) 原子吸收线的轮廓原子吸收线的轮廓上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2谱线宽度谱线宽度(line width)由以下几部分构成：由以下几部分构成：) 自然宽度自然宽度(natural width)不受外界条件影不受外界条件影响的谱线固有宽度。响的谱线固有宽度。 自然宽度与激发态原子

9、的平均寿命有自然宽度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，多数情况下同谱线有不同的自然宽度，多数情况下约为约为10-5nm数量级。与其它变宽相比，数量级。与其它变宽相比，可忽略不计。可忽略不计。（3）原子吸收线的宽度）原子吸收线的宽度上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/22)多普勒变宽多普勒变宽(Doppler broadening)多普勒变宽多普勒变宽原子在空间作相对热运动原子在空间作相对热运动引起的谱线变宽。引起的谱线变宽。由于辐射原子作无规则的热运动，它与

10、位由于辐射原子作无规则的热运动，它与位置固定的观测器间便产生相对的位移，从而发置固定的观测器间便产生相对的位移，从而发生多普勒效应，使谱线变宽。这种谱线变宽由生多普勒效应，使谱线变宽。这种谱线变宽由于是热运动产生的，所以又称为热变宽。一般于是热运动产生的，所以又称为热变宽。一般可达可达10-3nm，是谱线变宽的主要因素。，是谱线变宽的主要因素。（3）原子吸收线的宽度）原子吸收线的宽度上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2 3)压力变宽压力变宽(pressure boradening) 由于辐射原子与其它粒子（分子、原子、离子由于辐射原子与

11、其它粒子（分子、原子、离子和电子等）间的相互作用而产生的谱线变宽，统称和电子等）间的相互作用而产生的谱线变宽，统称为压力变宽。为压力变宽。 压力变宽有两种：压力变宽有两种： 罗伦兹罗伦兹(Lorentz )变宽变宽不同粒子碰撞不同粒子碰撞引起的谱引起的谱线变宽；线变宽；赫芝马赫芝马(Holtzmark)变宽变宽 同种粒子碰撞同种粒子碰撞引起的引起的谱线变宽。谱线变宽。（3）原子吸收线的宽度）原子吸收线的宽度上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/24) 场致变宽场致变宽(field broadening) 由于磁场和电场的作用所引起的谱线变宽

12、。由于磁场和电场的作用所引起的谱线变宽。5) 自吸变宽自吸变宽(self-absorption broadening) 由于自吸效应所引起的谱线变宽。由于自吸效应所引起的谱线变宽。（3）原子吸收线的宽度）原子吸收线的宽度上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2K 在吸收线轮廓内，吸收在吸收线轮廓内，吸收系数的积分称为积分吸收系系数的积分称为积分吸收系数，简称为积分吸收，它表数，简称为积分吸收，它表示吸收的全部能量。从理论示吸收的全部能量。从理论上可以得出，积分吸收与原上可以得出，积分吸收与原子蒸气中吸收辐射的原子数子蒸气中吸收辐射的原子数成

13、正比。数学表达式为：成正比。数学表达式为：（4） 积分吸收积分吸收上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2（5） 峰值吸收峰值吸收所谓峰值吸收，便是峰所谓峰值吸收，便是峰值吸收系数。峰值吸收值吸收系数。峰值吸收系数系数K0与单位体积原子与单位体积原子蒸气中待测元素的基态蒸气中待测元素的基态原子数原子数N0的关系如下：的关系如下：上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2 当使用一个锐线光源通过原当使用一个锐线光源通过原子蒸气时子蒸气时,则吸收只限于在发则吸收只限于在发射线轮廓内进行。这时发

14、射射线轮廓内进行。这时发射线轮廓可以看作一个很窄的线轮廓可以看作一个很窄的矩形，各波长的吸收系数近矩形，各波长的吸收系数近似相等。因此可以用峰值吸似相等。因此可以用峰值吸收系数收系数K0代替代替K ，即，即： K bK0，又又K0 k N0 而而0.434 K L 则：则：0.434bK0l=KLc KcK0（5） 峰值吸收峰值吸收上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2峰值吸收测量技术的要点：峰值吸收测量技术的要点：发射线与吸收线的中心频率一致且发射发射线与吸收线的中心频率一致且发射线宽度比吸收线宽度要窄得多。线宽度比吸收线宽度要窄得多。

15、要满足此要点，必须要求光源为：要满足此要点，必须要求光源为：锐线光源；锐线光源；发射元素与待测元素相同。发射元素与待测元素相同。（5） 峰值吸收峰值吸收上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2注意：注意：在导出峰值吸收测量公式时，还作了如下假设：在导出峰值吸收测量公式时，还作了如下假设：在原子化器中的原子浓度的分布是均匀的；在原子化器中的原子浓度的分布是均匀的；火焰温度是不变的；火焰温度是不变的；单色器通带远大于吸收线的半宽度。单色器通带远大于吸收线的半宽度。（5） 峰值吸收峰值吸收上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回

16、返回回主目录回主目录2024/8/2基态原子与激发态原子的关系基态原子与激发态原子的关系 基态原子吸收其共振辐射后，外层电子基态原子吸收其共振辐射后，外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱。由基态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱。 在通常的原子吸收测定条件下，根据热在通常的原子吸收测定条件下，根据热力学原理，在原子蒸气中力学原理，在原子蒸气中(包括被测元素原子包括被测元素原子)，可能会有基态与激发态存在。在一定温度，可能会有基态与激发态存在。在一定温度下达到热平衡时，基态与激发态原子数的比下达到热平衡时，基态与激发态原子数的比例遵循例遵循Boltzman分布定律。分布定律。上一内容上一内容

17、下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2 Ni / N0 = gi / g0 exp(- Ei / kT) 式中式中, Ni与与N0 分别为激发态与基态的原子分别为激发态与基态的原子数；数； gi / g0为统计权重，它表示能级的简并为统计权重，它表示能级的简并度；度；T为热力学温度；为热力学温度； k为为Boltzman常数；常数；Ei为激发能。为激发能。基态原子与激发态原子的关系基态原子与激发态原子的关系上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2 从上式可知，温度越高，从上式可知，温度越高， Ni /

18、 N0值越大，即激发值越大，即激发态原子数随温度升高而增加，而且按指数关系变化；态原子数随温度升高而增加，而且按指数关系变化；在相同的温度条件下，激发能越小，吸收线波长越长，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中，原子化温度一般小于3000K，大多数元素的最强，大多数元素的最强共振线都低于共振线都低于 600 nm， Ni / N0值绝大部分在值绝大部分在10-3以下，以下，激发态和基态原子数之比小于千分之一，激发态原子激发态和基态原子数之比小于千分之一，激发态原子数可

19、以忽略。因此。数可以忽略。因此。基态原子数基态原子数N0可以近似等于总原可以近似等于总原子数子数NNi / N0 = gi / g0 exp(- Ei / kT)基态原子与激发态原子的关系基态原子与激发态原子的关系上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2吸光度与待测元素浓度的关系吸光度与待测元素浓度的关系在锐线光源的条件下，在锐线光源的条件下，K=K0 A=0.434k0L N0将将N N0 0= N= N代入上面得到的式子可代入上面得到的式子可以得到以得到A与单位体与单位体积原子蒸气中待测元素原子数积原子蒸气中待测元素原子数N与试样中待测

20、元与试样中待测元素的浓度素的浓度c成正比。成正比。A=0.434kL N=Kc (当原子蒸气厚度当原子蒸气厚度L一定时一定时) 这就是原子吸收法定量分析的基础这就是原子吸收法定量分析的基础上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/28.3 仪器装置仪器装置原子吸收光谱仪又称原子吸收分光光度计，由光源、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。原子化器、单色器和检测器等四部分组成。上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/28. 3 仪器装置仪器装置上一内

21、容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2（1） 光源光源 光源的作用是光源的作用是发射被测发射被测元素的特征共振辐射元素的特征共振辐射。 对光源的基本要求：对光源的基本要求：发射锐线光谱；发射锐线光谱；辐射的强度大；辐射的强度大；辐射光强稳定；辐射光强稳定；使用寿命长等。使用寿命长等。 空心阴极灯空心阴极灯是符合上述是符合上述要求的理想光源，应用最广。要求的理想光源，应用最广。上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2 1) 1) 空心阴极灯的结构空心阴极灯的结构 由封在玻璃中的一由封在玻璃中的

22、一个钨丝阳极和一个圆柱个钨丝阳极和一个圆柱形阴极所组成。形阴极所组成。 阴极材料是由阴极材料是由待测待测元素或含有待测元素的元素或含有待测元素的合金合金。空心阴极灯空心阴极灯上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/22)空心阴极灯的工作原理空心阴极灯的工作原理当当在在两两电电极极之之间间加加上上100400V的的直直流流电电压压时时，便便会会产产生生放电。放电。 阴阴极极发发射射的的电电子子在在电电场场作作用用下下迅迅速速向向阳阳极极运运动动，途途中中与与管管内的惰性气体发生碰撞，使之电离。内的惰性气体发生碰撞，使之电离。 阳阳离离子子在在电

23、电场场中中获获得得能能量量轰轰击击阴阴极极表表面面，使使一一些些金金属属原原子子从其表面溅射出来聚集在空心阴极内从其表面溅射出来聚集在空心阴极内 其其中中一一部部分分金金属属原原子子再再与与电电子子、惰惰性性气气体体的的原原子子、离离子子等等碰撞而获得能量被激发，发射出相应元素的碰撞而获得能量被激发，发射出相应元素的特征谱线。特征谱线。 实际测定时，利用空心阴极灯发出的特征谱线中的共振线。实际测定时，利用空心阴极灯发出的特征谱线中的共振线。空心阴极灯空心阴极灯上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2 为什么空心阴极灯能发射锐线光谱？为什么空

24、心阴极灯能发射锐线光谱？ 由于灯的工作电流不大（由于灯的工作电流不大（mA级），阴极温度不高，级），阴极温度不高，多普勒变宽不明显，自吸效应小多普勒变宽不明显，自吸效应小 灯内的气压很低，罗伦兹变宽可忽略灯内的气压很低，罗伦兹变宽可忽略 电场强度不大，场致变宽也可忽略电场强度不大，场致变宽也可忽略 因此，在正常工作条件下，空心阴极灯能发因此，在正常工作条件下，空心阴极灯能发射锐线光谱射锐线光谱。空心阴极灯空心阴极灯上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2 空心阴极灯的特点：空心阴极灯的特点：发射的谱线窄；发射的谱线窄；发射强度较大；发射强度

25、较大；光源稳定性好；光源稳定性好；使用寿命长。使用寿命长。缺陷：缺陷：单元素灯。单元素灯。空心阴极灯空心阴极灯上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2 光源调制光源调制： 来自火焰的辐射背景（连续光谱，直流信号）可与待测物来自火焰的辐射背景（连续光谱，直流信号）可与待测物吸收线一同进入检测器，尽管单色器可滤除一部分背景，但仍吸收线一同进入检测器，尽管单色器可滤除一部分背景，但仍不能完全消除这些背景对测定的干扰。为此，必须对光源进行不能完全消除这些背景对测定的干扰。为此，必须对光源进行“调制调制”。光源调制定义：光源调制定义：将入射光所产生的

26、直流信号转换成交流信号，通将入射光所产生的直流信号转换成交流信号，通过电学方法将其与来自火焰的直流信号滤掉（过电学方法将其与来自火焰的直流信号滤掉（RC电路），从电路），从而避免火焰背景干扰。而避免火焰背景干扰。光源调制方法：光源调制方法：1）机机械械调调制制在在光光源源和和火火焰焰之之间间加加一一切切光光器器（分分成成四四个个扇扇形形，其其中中对对角角的的两两个个扇扇形形可可让让入入射射光光通通过过）并并以以一一定定的的速速度度（频频率率）旋转，入射光被旋转，入射光被“切切”成交变的光。成交变的光。2）电学调制：通过脉冲方式给光源供电，直接产生）电学调制：通过脉冲方式给光源供电，直接产生“脉

27、冲脉冲”光。光。光源调制光源调制上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2 (2) (2) 原子化器原子化器( (吸收池吸收池) ) 原子化器原子化器将样品中的待测组份转化为基态原子将样品中的待测组份转化为基态原子的装置。的装置。功能功能提供能量，使试样干燥、蒸发和原子化提供能量，使试样干燥、蒸发和原子化。对原子化器的基本要求：对原子化器的基本要求：有足够高的原子化效率；有足够高的原子化效率；有良好的稳定性；有良好的稳定性；操作简单。操作简单。 常用的原子化器有常用的原子化器有: :火焰原子化器火焰原子化器和和非火焰原子化器非火焰原子化器。（

28、2）原子化器）原子化器上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2 1）火焰原子化器）火焰原子化器(Flame Atomizer) 火焰原子化法火焰原子化法由化由化学火焰提供能量使试样原学火焰提供能量使试样原子化的方法。子化的方法。是目前广泛应用的一种是目前广泛应用的一种方式。常用的是方式。常用的是预混合型预混合型原子化器。原子化器。特点：特点：稳定性好，操作简稳定性好，操作简便。便。火焰原子化器火焰原子化器上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2预混合型火焰原预混合型火焰原子化器的组成：子

29、化器的组成：雾化器；雾化器；雾化室；雾化室；燃烧器燃烧器。火焰原子化器火焰原子化器上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2a）喷雾器喷雾器：将试样溶液转为雾状气溶胶。：将试样溶液转为雾状气溶胶。要要求求：稳稳定定、雾雾粒粒细细而而均均匀匀、雾雾化化效效率率高高、适适应应性性强强（可可用用于不同比重、不同粘度、不同表面张力的溶液）。于不同比重、不同粘度、不同表面张力的溶液）。主要有主要有气动雾化气动雾化和和超声雾化超声雾化两大类。两大类。b）雾雾化化室室：内内装装撞撞击击球球和和扰扰流流器器（去去除除大大雾雾滴滴并并使使气气溶溶胶胶均均匀匀）

30、。将将雾雾状状溶溶液液与与各各种种气气体体充充分分混混合合而而形形成成更更细细的的气气溶胶并进入燃烧器。溶胶并进入燃烧器。c）燃燃烧烧器器：产产生生火火焰焰并并使使试试样样蒸蒸发发和和原原子子化化的的装装置置。有有单单缝缝和和三三缝缝两两种种形形式式，其其高高度度和和角角度度可可调调（让让光光通通过过火火焰焰适适宜的部位并有最大吸收）。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、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）。回火、堵塞、耗气量）。火焰原子化器火焰原子化器上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回

31、主目录2024/8/2预混合火焰的结构：预混合火焰的结构：预热区预热区火焰开始燃烧，温火焰开始燃烧，温度低，起干燥作用。度低，起干燥作用。第一反应区第一反应区火焰燃烧不充火焰燃烧不充分，起熔融、蒸发作用。分，起熔融、蒸发作用。中间区中间区燃烧完全，温度最燃烧完全，温度最高，起原子化作用，是重要高，起原子化作用，是重要的光谱观察区。的光谱观察区。第二反应区第二反应区温度逐渐下降。温度逐渐下降。一些化合物重新复合。一些化合物重新复合。火焰原子化器火焰原子化器上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2火焰的燃烧特性：火焰的燃烧特性：燃烧速度燃烧速度

32、火焰温度火焰温度氧化还原性质氧化还原性质天然气天然气- -空气火空气火焰焰火焰原子化器火焰原子化器上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2火焰原子化器火焰原子化器上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2火焰的类型火焰的类型： 任任何何一一种种火火焰焰均均可可按按燃燃气气与与助助燃燃气气的的比比例例分分为为三类具有不同性质的火焰：三类具有不同性质的火焰：化化学学计计量量型型：指指燃燃助助比比近近似似于于二二者者反反应应的的计计量量关关系系，又又称称中中性性火火焰焰。温温度度高高、稳稳定定、

33、干干扰扰小小、背背景景低低，知知适适于于大大多多数元素分析；数元素分析；富富燃燃火火焰焰：燃燃气气比比例例较较大大的的火火焰焰（燃燃助助比比大大于于化化学学计计量量比比）。燃燃烧烧不不完完全全、温温度度略略低低，具具还还原原性性，适适于于难难分分解解的的氧氧化化物物的元素分析。但干扰较大、背景高。的元素分析。但干扰较大、背景高。贫贫燃燃火火焰焰：助助燃燃气气大大于于化化学学计计量量的的火火焰焰。温温度度最最低低，具具氧氧化性，适于易解离和易电离的元素，如碱金属。化性，适于易解离和易电离的元素，如碱金属。火焰原子化器火焰原子化器上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目

34、录回主目录2024/8/2火焰的背景吸收光谱特征火焰的背景吸收光谱特征火焰原子化器火焰原子化器上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2 常用的火焰常用的火焰：空气空气- -乙炔乙炔火焰火焰 是原子吸收测定中最常用的火焰，该火焰是原子吸收测定中最常用的火焰，该火焰燃烧稳定，重现性好，噪声低，温度高，对大多数元素有燃烧稳定，重现性好，噪声低，温度高，对大多数元素有足够高的灵敏度，但它在短波紫外区有较大的吸收。足够高的灵敏度，但它在短波紫外区有较大的吸收。氧化亚氮氧化亚氮- -一乙炔一乙炔火焰火焰 的优点是火焰温度高，而燃烧速度的优点是火焰温度高

35、，而燃烧速度并不快，适用于难原子化元素的测定，用它可测定并不快，适用于难原子化元素的测定，用它可测定7070多种多种元素。元素。空气空气- -氢氢火焰火焰 是氧化性火焰，燃烧速度较乙炔是氧化性火焰，燃烧速度较乙炔- -空气空气 火焰火焰高，但温度较低，优点是背景发射较弱，透射性能好。高，但温度较低，优点是背景发射较弱，透射性能好。火焰原子化器火焰原子化器上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2火焰原子化器特点：火焰原子化器特点： 优优点点：简简单单，火火焰焰稳稳定定，重重现现性性好好，精精密密度高，应用范围广度高，应用范围广。缺点缺点：原子

36、化效率低，只能液体进样。：原子化效率低，只能液体进样。火焰原子化器火焰原子化器上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/22) 非火焰原子化器非火焰原子化器 利用电热、阴极溅射、等离子体和激光利用电热、阴极溅射、等离子体和激光等方法使试样原子化的装置称为非火焰原等方法使试样原子化的装置称为非火焰原子化器（或子化器（或无火焰原子化器无火焰原子化器）。目前广泛）。目前广泛使用的有使用的有石墨炉原子化器石墨炉原子化器和和低温原子化器。低温原子化器。非火焰原子化器非火焰原子化器上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目

37、录2024/8/2石墨炉原子化石墨炉原子化器器（Graphite furnace Atomizer） 石墨炉组成石墨炉组成 : 电电源源、保保护护系系统统和和石石墨墨管管三部分。三部分。石墨炉原子化器石墨炉原子化器上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2电源：电源：1025V，500A。用于产生高温。用于产生高温。保护系统：保护系统： 保护气（保护气（Ar）分成两路）分成两路 管管外外气气防防止止空空气气进进入入，保保护护石石墨墨管管不不被被氧氧化化、烧烧蚀。蚀。 管管内内气气流流经经石石墨墨管管两两端端及及加加样样口口，可可排排出出空空气

38、气并并驱除加热初始阶段样品产生的蒸汽驱除加热初始阶段样品产生的蒸汽 冷却水冷却水金属炉体周围通水，以保护炉体。金属炉体周围通水，以保护炉体。石墨管：试样原子化。石墨管：试样原子化。石墨管改进技术：石墨管改进技术：石墨平台技术石墨平台技术在管内置一放样品的石墨片。在管内置一放样品的石墨片。涂层石墨管技术涂层石墨管技术在管壁涂敷一层难溶化合物。在管壁涂敷一层难溶化合物。石墨炉原子化器石墨炉原子化器上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2石墨炉升温程序：干燥、灰化、原子化和净化。石墨炉升温程序：干燥、灰化、原子化和净化。干燥干燥温温度度oC时间时

39、间t净化净化原子化原子化灰化灰化虚线：阶梯升温虚线：阶梯升温实线：斜坡升温实线：斜坡升温干干 燥：去除溶剂，防样品溅射；燥：去除溶剂，防样品溅射；灰灰 化：使基体和有机物尽量挥发除去；化：使基体和有机物尽量挥发除去；原原子子化化：待待测测物物化化合合物物分分解解为为基基态态原原子子，此此时时停停止止通通 Ar，延长原子停留时间，提高灵敏度；延长原子停留时间，提高灵敏度；净净 化：样品测定完成，高温去残渣，净化石墨管。化：样品测定完成，高温去残渣，净化石墨管。石墨炉原子化器石墨炉原子化器上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2石墨炉原子化的特

40、点：石墨炉原子化的特点：灵敏度高；灵敏度高；试样用量少；试样用量少；固体样品分析；固体样品分析；可通过程序升温预处理试样。可通过程序升温预处理试样。缺陷：缺陷：精密度较差；精密度较差；基体效应严重。基体效应严重。石墨炉原子化器石墨炉原子化器上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2 低低温温原原子子化化（化化学学原原子子化）：化）：1）原子蒸气还原法原子蒸气还原法 将将试试样样中中的的化化合合物物用用还还原原剂剂还还原原为为原原子子蒸蒸气气，并并通通过过Ar 或或N2 将其带入吸收池进行测定。将其带入吸收池进行测定。2）氢化物发生氢化物发生

41、在在一一定定酸酸度度条条件件下下，将将试试样样以以还还原原剂剂（NaBH4）还还原原为为元元素素气气态态氢氢化化物物，并并通通过过Ar或或N2将将其其带带入入热热的的石石英英管管内内原原子子化并测定。化并测定。低温原子化低温原子化上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2特点：灵敏度高；选择性好。特点：灵敏度高；选择性好。缺陷：测定元素有限。缺陷：测定元素有限。低温原子化低温原子化上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2 同同其其它它光光学学分分光光系系统统一一样样，原原子子吸吸收收光光度

42、度计计中中的的分光系统亦包括出射、入射狭缝、反射镜和色散原件。分光系统亦包括出射、入射狭缝、反射镜和色散原件。 单单色色器器的的作作用用在在是是将将被被测测元元素素的的特特征征谱谱线线与与其其它它谱线分离开来。谱线分离开来。由由于于锐锐线线光光源源的的谱谱线线简简单单，故故对对单单色色器器的的色色散散率率要要求求不高不高(线色散率为线色散率为1030/mm)。 (4) 检测器检测器 使用光倍增管并可直接得到测定的吸收度信号。使用光倍增管并可直接得到测定的吸收度信号。（3）分光系统）分光系统上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2单光束：单光

43、束：1）结构简单，体积小，）结构简单，体积小， 价格低；价格低；2）易发生零漂移，空）易发生零漂移，空 心阴极灯要预热心阴极灯要预热 。双光束：双光束：1）零漂移小，空心阴）零漂移小，空心阴 极灯不需预热。极灯不需预热。2）仍不可消除火焰的）仍不可消除火焰的 波动和背景的影响波动和背景的影响 原子吸收仪器类型原子吸收仪器类型上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/28.4 干扰及消除干扰及消除 干扰的类型干扰的类型光谱干扰光谱干扰分析物与干扰物信号分辨不开分析物与干扰物信号分辨不开所造成的干扰效应。所造成的干扰效应。非光谱干扰非光谱干扰由于干

44、扰物的存在使已经分由于干扰物的存在使已经分辨开的信号造成差错的干扰效应。辨开的信号造成差错的干扰效应。上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2q物物理理干干扰扰试试液液与与标标准准溶溶液液物物理理性性质质差差异异所所产产生生的干扰。的干扰。来来源源：试试样样粘粘度度、表表面面张张力力使使其其进进入入火火焰焰的的速速度度或或喷雾效率改变引起的干扰。喷雾效率改变引起的干扰。消消除除：可可通通过过配配制制与与试试样样具具有有相相似似组组成成的的标标准准溶溶液液或标准加入法来克服。或标准加入法来克服。8.4 干扰及消除干扰及消除上一内容上一内容下一

45、内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2q化化学学干干扰扰由由于于被被测测元元素素原原子子与与共共存存组组分发生化学反应造成的干扰。分发生化学反应造成的干扰。来来源源：分分析析物物与与共共存存元元素素发发生生化化学学反反应应生生成成难难挥挥发发的的化化合合物物从从而而影影响响原原子子化化效效率率，使使待待测元素的吸光度降低。测元素的吸光度降低。8.4 干扰及消除干扰及消除上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2消除：消除：选择合适的原子化方法选择合适的原子化方法温度、还原性质等温度、还原性质等增加观察高度增

46、加观察高度增加受热时间增加受热时间加加入入释释放放剂剂PO43-对对Ca2+的的干干扰扰：加加入入La(III)、Sr(II)-释放释放Ca2+加加入入保保护护剂剂 Mg 和和Al 形形成成难难溶溶MgAl2O4-加加8-羟基喹啉作保护剂羟基喹啉作保护剂加加入入缓缓冲冲剂剂或或基基体体改改进进剂剂主主要要对对GFAAS。加加入入EDTA可使可使Cd的原子化温度降低的原子化温度降低化学分离化学分离：溶剂萃取、离子交换、沉淀分离等：溶剂萃取、离子交换、沉淀分离等8.4 干扰及消除干扰及消除上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2q电离干扰电离干

47、扰来来源源：高高温温导导致致原原子子电电离离，从从而而使使基基态态原原子子数数减少，吸光度下降。减少，吸光度下降。消消除除：加加入入消消电电离离剂剂(主主要要为为碱碱金金属属元元素素)，产产生生大大量量电电子子，从从而而抑抑制制待待测测原原子子的的电电离离。如大量如大量KCl 的加入可抑制的加入可抑制Ca的电离。的电离。8.4 干扰及消除干扰及消除上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2q光谱干扰光谱干扰光谱干扰包括光谱干扰包括: 谱线干扰和背景干扰。谱线干扰和背景干扰。谱谱线线干干扰扰：干干扰扰物物与与分分析析物物谱谱线线分分辨辨不不开开

48、所所 造成的干扰。造成的干扰。来源来源：a) 在光谱通带内有一条以上的吸收线；在光谱通带内有一条以上的吸收线； b) 在光谱通带内有一条以上的发射线；在光谱通带内有一条以上的发射线； c) 在光谱通带内有吸收线重叠。在光谱通带内有吸收线重叠。消除消除：减小出射狭缝；：减小出射狭缝；另选分析线；另选分析线；分离干扰元素。分离干扰元素。8.4 干扰及消除干扰及消除上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2q背景干扰背景干扰由于火焰分子发射、分子吸收和光由于火焰分子发射、分子吸收和光散射所引起的光谱干扰。散射所引起的光谱干扰。v分子发射背景干扰分子

49、发射背景干扰来源来源：由火焰分子所发射的分子光谱所造成。由火焰分子所发射的分子光谱所造成。消除消除：光源调制。光源调制。8.4 干扰及消除干扰及消除上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2v分子吸收分子吸收火焰中生成的氧化物等气体分子吸收火焰中生成的氧化物等气体分子吸收光源辐射所引起的干扰。光源辐射所引起的干扰。v光散射光散射火焰中固体微粒对光的散射所造成的假火焰中固体微粒对光的散射所造成的假吸收现象。吸收现象。8.4 干扰及消除干扰及消除上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2连续光源

50、背景校正连续光源背景校正（The continuum-source correction method）校校正正原原理理：利利用用锐锐线线源源和和连连续续光光源源交交替替通通过过原原子子化化器分别测定吸光值，器分别测定吸光值，然后通过差减进行然后通过差减进行校正：校正： AH=Aa+Ab AD=Aa+Ab=Ab则则 A=AH-AD=Aa8.4 干扰及消除干扰及消除上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2塞塞曼曼效效应应背背景景校校正正（The background correction based Zeeman on the effect）

51、 校校正正原原理理：根根据据原原子子谱谱线线的的磁磁效效应应和和偏偏振振特特性性使使原原子子吸吸收收和和背背景景吸吸收收分分离离来来进进行行校校正正。对对单单重重线线而而言言，分分裂裂成成振振动动方方向向平平行行于于磁磁场场的的 线线（波波长长不不变变）和和垂垂直直于于磁磁场场的的 线线（波波长长增增加加或或降降低低，并并呈呈对对称称分分布布）由由谱谱线线的的磁磁特特性性和和偏偏振振特特性来区别被测元素吸收和背景吸收。性来区别被测元素吸收和背景吸收。8.4 干扰及消除干扰及消除上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2塞曼效应校正背景的方法可

52、分为两大类塞曼效应校正背景的方法可分为两大类：光源调制法光源调制法和吸收线调制法吸收线调制法。 由于施加磁场的方式不同，每一类又可分为由于施加磁场的方式不同，每一类又可分为恒定磁场恒定磁场和和交变磁场交变磁场两类。两类。8.4 干扰及消除干扰及消除上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2优点优点：波长范围宽波长范围宽（190900nm）；两两条条光光束束通通过过吸吸收收区区的的部部位位完完全全一一致致，校校正准确度较高；正准确度较高；可用于强背景校正（可用于强背景校正（Ab可高达可高达1.52.0）；）；只用一个光源，仪器结构简单。只用一个

53、光源，仪器结构简单。不足不足：因为入射线分裂，使其光强下降；因为入射线分裂，使其光强下降； 对对有些元素不适用；有些元素不适用；具有塞曼效应的分子光谱背景不能校正。具有塞曼效应的分子光谱背景不能校正。8.4 干扰及消除干扰及消除上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2自吸效应扣背景自吸效应扣背景校正原理：利用自吸效应使吸收线与背景分离来校正原理：利用自吸效应使吸收线与背景分离来扣除背景。扣除背景。低电流低电流-锐线光谱锐线光谱 Aa+b 高电流高电流-自蚀光谱自蚀光谱 Ab8.4 干扰及消除干扰及消除上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目

54、录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2 优点优点：只用一个光源，且不用磁场和偏光系统，仪器只用一个光源，且不用磁场和偏光系统，仪器结构更简单；结构更简单；光能量无损失。光能量无损失。 不足不足：扣背景时使灵敏度降低；扣背景时使灵敏度降低；无自吸的谱线不适用。无自吸的谱线不适用。8.4 干扰及消除干扰及消除上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/28.5 分析方法分析方法(1)(1)分析条件的选择分析条件的选择 1 1）分分析析线线的的选选择择通通常常为为主主共共振振线线，但但应应根根据据实际确定。实际确定。 2 2）狭缝宽度选

55、择狭缝宽度选择信号大且噪音低。信号大且噪音低。 3 3）灯灯电电流流选选择择在在保保证证光光源源稳稳定定且且有有足足够够光光输输出时，选用最小灯电流。出时，选用最小灯电流。 4 4）原子化条件原子化条件火火焰焰原原子子化化: : 火火焰焰类类型型（温温度度- -背背景景- -氧氧还还环环境境）；燃燃助助比比（温度（温度- -氧还环境氧还环境) )；燃烧器高度；燃烧器高度（火焰部位（火焰部位- -温度）温度）。石石墨墨炉炉原原子子化化: : 升升温温程程序序的的优优化化。具具体体温温度度及及时时间间通通过实验确定。过实验确定。 上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目

56、录回主目录2024/8/21) 标准曲线法标准曲线法i）讨论高浓度时，标准曲线向浓度轴弯曲的原因！）讨论高浓度时，标准曲线向浓度轴弯曲的原因！ii）标标液液配配制制注注意意事事项项：合合适适的的浓浓度度范范围围；扣扣除除空空白白；标标样样和和试试样的样的 测定条件相同；每次测定重配标准系列。测定条件相同；每次测定重配标准系列。2) 标准加入法：标准加入法： 主主要要是是为为了了克克服服标标样样与与试试样样基基体体不不一一致致所所引引起起的的误误差差（基基体体效应）。效应）。注注意意事事项项：须须线线性性良良好好；至至少少四四个个点点（在在线线性性范范围围内内可可用用两两点点直直接接计计算算）；只只消消除除基基体体效效应应，不不消消除除分分子子和和背背景景吸吸收收；斜斜率率小小时时误差大。误差大。3) 内标法内标法优优点点：消消除除气气体体流流量量、进进样样量量、火火焰焰温温度度、雾雾化化率率、溶溶液液粘粘度度以以及表面张力等的影响，适于双波道和多波道的及表面张力等的影响，适于双波道和多波道的AAS。(2) 测量方法测量方法上一内容上一内容下一内容下一内容回本章目录回本章目录O返回返回回主目录回主目录2024/8/2第八章第八章 作作 业业P154 8.14、 8.15、 8.17、 8.20