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第6章原子吸收光谱法PPT课件

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原子吸收光谱分析法PPT精品课程课件讲义

原子吸收光谱分析法PPT精品课程课件讲义

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二、测定条件的选择
1．分析线 一般选待测元素的共振线作为分析线，测量高浓度时，也 可选次灵敏线 2．通带（可调节狭缝宽度改变） 无邻近干扰线（如测碱及碱土金属）时，选较大的通带 ，反之（如测过渡及稀土金属），宜选较小通带。 3．空心阴极灯电流 在保证有稳定和足够的辐射光通量的情况下，尽量选较 低的电流。 4．火焰 依据不同试样元素选择不同火焰类型。 5．观测高度 调节观测高度（燃烧器高度），可使元素通过自由原子 浓度最大的火焰区，灵敏度高，观测稳定性好。
2.检出极限
在适当置信度下，能检测出的待测元素的最小浓度或最 小量。用接近于空白的溶液，经若干次（10-20次）重复测定 所得吸光度的标准偏差的3倍求得。 (1)火焰法
cDL=3Sb/Sc
(2)石墨炉法
单位：μgmL-1
mDL=3Sb/Sm
Sb：标准偏差
Sc（Sm）：待测元素的灵敏度，即工作曲线的斜率。
（一）特点
• 选择性高： • 准确度高： • 灵敏度高： • 应用广
• 难熔元素、非金属元素测定困难；
• 不能多元素同时测定。
（二）光源
提供待测元素的特征光谱。获得较高的 灵敏度和准确度。
（三）、原子化系统
1.作用
将试样中
离子转变成
原子蒸气。
2燃烧器
作用：支持火焰并通过火焰的作用使试样 原子化。
PPT内容可自行编辑
原子吸收光谱分析法
主讲：XX XX
凡大医治病，必当安神
定志，无欲无求，先发大慈恻 隐之心，誓愿普救含灵之苦。
- - 孙思邈
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一、特征参数

PPT原子吸收光谱法分析原理和方法PPT课件PPT54页

PPT原子吸收光谱法分析原理和方法PPT课件PPT54页
AAS 分析时，待测物浓度很低，该变宽可勿略。
❖ 外界压力增加——谱线中心频率0位移、形状和宽度发生变化—— 发射线与吸收线产生错位——影响测定灵敏度；
❖ 温度在1500-30000C之间，压力为1.01310-5Pa ——热变宽和压变宽 有相同的变宽程度；
❖ 火焰原子化器——压变宽为主要；石墨炉原子化器——热变宽为主 要。
第6页，共54页。
根据吸收定律的表达式，以 I~ 和 K- 分别作图得吸收强度与频 率的关系及谱线轮廓。可见谱线是有宽度的。
K0
K0/2 I0
I K
0
I~ （吸收强度与频率的关系）
0
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）；
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 体可防止与元素反应并减小碰撞变宽。 问题：为什么HCL会产生低背景的锐线光源？ 答：低压－原子密度低，Lorentz Broadening小；小电流－温度低Doppler Broadening 小，故产生锐线光源！惰性气体难于激发且谱线相对简单——低背景。
K0
1
D
ln 2 e2 mc
N0 f
1
D
ln 2 e2 (c) f mc
A KcL
上式表明，当用锐线光源作原子吸收测定时，所得A与原子蒸气中待测元素的基态 原子数成正比。
第15页，共54页。
3. 锐线光源 根据Walsh的两点假设，发射线必须是“锐线”（半宽度很小的谱线）。
发射线
吸收线
I
形式，其高度和角度可调（让光通过火焰适宜的部位并有最

第六章原子吸收光谱分析法课件

第六章原子吸收光谱分析法课件

仪器分析
生物与化学工程学院
第一节 原子吸收光谱分析基本原理
（二）、峰值吸收
1955年瓦尔西(Walsh)在他的经典论文 “原 子吸收光谱法在分析化学中的应用” 中提出：
锐线光源作为激发光源； 峰值吸收代替积分吸收。
解决了原子吸收光谱法在定量分析上的难题！
仪器分析
生物与化学工程学院
第一节 原子吸收光谱分析基本原理
仪器分析
生物与化学工程学院
第一节 原子吸收光谱分析基本原理
综合以上讨论：
只要所研究的体系是一个温度不太高的局部 热平衡体系、吸收介质均匀、入射光是严格的单 色辐射且入射光与吸收线的中心频率一致，则峰 值吸光度A与被测元素的浓度c有着确定的函数关 系。
仪器分析
生物与化学工程学院
第二节 原子吸收光谱仪结构流程
其作用是: 一方面被电离为正离子，才能引起阴极的溅射， 一方面是传递能量，使被溅射出的原子激发，发射 该元素的特征共振线。
仪器分析
生物与化学工程学院
第二节 原子吸收光谱仪结构流程
三、原子化系统
(一) 作用 提供能量使试样干燥、蒸发和原子化。
Mm Nn l 干燥 Mm Nn s 蒸发 Mm Nn g 解离 Mm Nn-
一、 结构流程 二、光源 三、原子化系统 四、单色器 五、检测器
仪器分析
生物与化学工程学院
第二节 原子吸收光谱仪结构流程
一、结构流程 火焰原子化器
单色器
空心阴极灯
空 心 阴 极 灯
原 子 化 器
仪器分析
雾化器和雾化室 光电倍增管
处
单
检理
色
测与
器
器控
制
数据处理和仪器控制

6第六章。原子吸收光谱法

6第六章。原子吸收光谱法

（一）火焰原子化器
预混合型原子化器，由雾化器（喷 雾器） 、雾化室和燃烧器组成。
将试液变成细雾
产生火焰，使细雾 滴蒸发和原子化
动画
除大雾滴，并使燃气
和助燃气充分混合
扰流器可使雾滴 变细，阻挡大的 雾滴进入火焰。
1，雾化器（喷雾器） 作用：将试液变成细雾，喷雾器喷出的雾滴碰到玻璃 球上，可产生进一步细化作用。 2，雾化室 作用：除大雾滴，并使燃气和助燃气充分混合，以便 在燃烧时得到稳定的火焰。其中的扰流器可使雾滴变 细，同时可以阻挡大的雾滴进入火焰。
第三节 原子吸收光谱仪 又称原子吸收分光光度计
组 成
锐线光源
原子化器 一、光源
单色器
检测器
能够发射被测元素的特征共振辐射的锐线光源。 对锐线光源的要求
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（又叫元素灯）产生锐线光源的原理
钨棒 由待测元素的高纯 金属和合金直接制 成，衬在阴极内壁。
能产生1%吸收（ A ＝0.0044 ）信号时所对应的被测 元 ρ V / A
mc：特征质量（ g / 1%或 g）
V：进样体积 mL
解：
S ＝ρ x ×0.0044 / A SCa ＝
SMg ＝ SMg＜ SCa
Ca的灵敏度高 -
( 二 ) 检测限 原子吸收法中的定义：检测限表示被测元素所产生的信 号为空白值标准偏差 3 倍时元素的质量浓度或质量
方法特点 准确度高 检测限低：ng /m L 选择性好、分析速度快； 应用广泛：用于70多种元素测定。
不足：测定难熔元素，如W、Nb、Ta、Zr、Hf、
稀土等及非金属元素分析结果不满意，不能同时对 多种元素进行分析。
第二节 AAS基本原理 一、原子吸收线 （一）产生

仪器分析第6章 原子吸收光谱

仪器分析第6章 原子吸收光谱
火焰类型正确。根据燃气与助燃气比例可将火焰 分为：化学计量火焰，富燃火焰，贫燃火焰。
化学计量火焰 由于燃气与助燃气之比与化学计量 反应关系相近，又称为中性火焰，这类火焰，温 度高、稳定、干扰小背景低，适合于许多元素的 测定。
富燃火焰 指燃气大于化学元素计量的火焰。其特 点是燃烧不完全，温度略低于化学火焰，具有还 原性，适合于易形成难解离氧化物的元素测定； 干扰较多，背景高。
（3）原子吸收法的选择性高，干扰较少且易于克服
（4）原子吸收条件下，原子蒸气中基态原子比激发 态原子数目多得多，所以测定的是大部分原子，这 就使得原子吸收法具有较高的灵敏度
原子吸收光谱的特点：
优点： (1) 检出限低，10-10～10-14g； (2) 准确度高，RSD约1%～5%； (3) 选择性高，一般情况下共存元素不干扰； (4) 应用广，可测定70多个元素（各种样品中） 局限性：难熔元素、非金属元素测定困难；不能同 时多元素测定
澳大利亚物理学家瓦尔西发表了著名论文：《原 子吸收光谱法在分析化学中的应用》奠定了原子吸收 光谱法的基础，之后原子吸收光谱法迅速发展。
原子吸收光谱与原子发射光谱的比较：
（1）原子吸收光谱分析利用的是原子吸收现象，而 发射光谱分析则基于原子发射现象
（2）原子吸收线比发射线的数目少的多，这样谱线 的重叠概率小
✓ 单道双光束型：利用参比光束补偿 光源引起的基线漂移。
1. 光源
作用：辐射待测元素的特征光谱（共振线和其它 非吸收谱线），以供测量之用。
要求： A. 能辐射锐线光源 B. 辐射的光强度必须足够、稳定且背景小 C. 灯供电稳定，以确保光强度稳定 空心阴极灯、蒸气放电灯、无极放电灯
空心阴极灯结构
♫ 干燥：试液随升温脱水干燥，由液体转化为固 体。一般情况下，90～120℃，15 ~ 30 s。

第6章 原子吸收光谱法课件环境BG101

第6章 原子吸收光谱法课件环境BG101

概述
原子吸收光谱法是一种基于待测基态原子蒸 气对特征谱线的吸收而建立的一种分析方法。 发展经历了3个发展阶段： 1、原子吸收现象的发现 –1802年Wollaston发现太阳光谱的暗线；
太阳光
暗 线
–1859年Kirchhoff和Bunson解释了暗线产生的原因： 是由于大气层中的钠原子对太阳光选择性吸收的结果。
如果采用发射线半宽度比吸收线半宽度小得多的锐 线光源，并且发射线与吸收线中心一致，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。
(二)峰值吸收测量法 1955年沃尔什提出以锐 线光源作为激发光源，用测 定峰值吸收代替积分值的方 法，使这一难题获得解决。 锐线光源——是指给出 的发射线宽度要比吸收线宽 度窄，即发射线的△e小于 吸收线的△a 。 ☺ 以峰值吸收测量代替积分吸收测量的必要条件：
A + h A
EA*
*
h E EA* EA A: 基态原子，A* 激发态原子
L
吸 收
hv
I0
It
EA
原子的能级与跃迁和元素的特征谱线
1. 基态第一激发态, 吸收一定频率的辐射能量。
产生共振吸收线（简称共振线） 2.第一激发态基态 吸收光谱 发射出同样频率的辐射。
产生共振发射线（也简称共振线） 发射光谱
好。
☺第三节 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，虽 然种类很多，但基本结构是一样的。 锐线光源 原子化器 主要组成部分 分光系统
检测系统 电源同步调制系统
原子吸收分光光度计按结构原理可分为单光束仪器和双光束仪器
单光束仪器
当空白溶液引入火焰或非火焰原子化器中燃烧时调节 透光率T至100％，然后以样品溶液代替空白测定透射率 特点：结构简单，但会因光源不稳定而引起基线漂移
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（ 2 ） 发 射 线 的 Δν1/2 小 于 吸 收 线的 Δν1/2。
提供锐线光源的方法：空心阴 极灯
12.11.2020
3.峰值吸收 采用锐线光源进行测量
，则Δνe<Δνa ，由图可见，在 发射线宽度范围内，Kν可近似 认为不变，并近似等于峰值 时的吸收系数K0
12.11.2020
峰值吸收
12.11.2020
现在的分光装置无法实现，在经过单色器 和狭缝分离后的入射光谱带，一般宽度为0.2 nm。 解决办法：
提供锐线光源，测定峰值吸收！
12.11.2020
2.锐线光源
在原子吸收分析中需要使用锐 线光源，测量谱线的峰值吸收， 锐线光源需要满足的条件：
（1）光源的发射线与吸收线 的ν0一致。
一、流程
general process
二、光源
light sources
三、原子化器
device of atomization
四、单色器
m2.11.2020
原子吸收仪器（1）
12.11.2020
原子吸收仪器（2）
12.11.2020
一、流程
同种原子碰撞。浓度高时起作用，在原子吸收中可忽略 （4）自吸变宽 影响较小； （5）场致变宽 影响较小；
在一般分析条件下以多普勒变宽ΔVD为主。
12.11.2020
四、原子吸收光谱的测量（积分吸收和峰值吸收） 1.积分吸收
Kvdv
π e2 mc
N0
f
在原子吸收分析中，将原子蒸气所吸收的全部 能量称为积分吸收。此公式表明，积分吸收与单 位体积原子蒸气中吸收辐射的原子数成正比。
在原子吸收中，谱线变宽主要受多普勒效应影响，则：
K0
2 πln2
D
e2 m cN0
f
2πln2 e2
A0.434D mN c0fLkL0N
上式的前提条件：
（1） Δνe<Δνa ； （2）辐射线与吸收线的中心频率一致。
12.11.2020
五、定量基础
当使用锐线光源时： A lg I I 0 0 .4K 3 0b 4 0 .42 3 π v 4 lD n 2m e2N 0 c fb 峰值吸收系数： K00.4324 πvlDn2m e2 N c0 f
12.11.2020
Ni / N0 = gi / g0 exp(- Ei / kT) 可见，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，Ni /N0值越大。 在原子吸收光谱中，Ni / N0值绝大部分在10-3以 下，即激发态和基态原子数之比小于千分之一。
原子吸收光谱法
atomic absorption spectrometry,AAS
第一节 基本原理
一、概述
generalization
二、原子吸收光谱的产生
formation of AAS
三、谱线轮廓与谱线变宽
shape and broadening of absorption line
四、积分吸收与峰值吸收
暂不能同时进行多元素分析
12.11.2020
二、原子吸收光谱的产生
formation of AAS 1.原子吸收光谱的产生
基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁 至激发态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位于 光谱的紫外-可见区。
电子从基态跃迁到能最低的激发态，称为第一激 发态。共振线：共振发射线-共振吸收线，也是元素 的特征谱线
A = k N0 b
N0 ∝N∝c
（ N0：基态原子数，N：总原子数，c 待测元素浓度）
所以：A = lg(I0/I) = K' c
12.11.2020
第六章 原子吸收光谱法
atomic absorption spectrometry,AAS
第二节 原子吸收光谱仪
及主要部件
atomic absorption spectrometer and main parts
12.11.2020
示意图
12.11.2020
2.基态原子数与激发态原子数的关系 在原子蒸气中，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 比例遵循Boltzman分布定律。
Ni / N0 = gi / g0 exp(- Ei / kT) Ni与N0 分别为激发态与基态的原子数； T为热 力学温度； k为Boltzman常数； Ei为激发能；gi / g0为能级的简并度。
因此，基态原子数N0可以近似等于总原子 数N （方法灵敏度高的原因所在）。
12.11.2020
三、谱线的轮廓与谱线变宽
实际上用特征吸收 频率辐射光照射时， 获得一峰形吸收(具有 一定宽度)。
表征吸收线轮廓(峰)的参数： 中心频率0(峰值频率) ：
最大吸收系数对应的频率；（与原子能级分布有关） 中心波长：λ(nm)
半 宽 度：Δ1/2 或Δλ1/2（谱线自然宽度、其它因素）
12.11.2020
吸收峰变宽原因：
（1）自然宽度
谱线本身具有一定的宽度，约为10-5nm数量级。
（2）多普勒变宽（热变宽） Δ D，可达10-3nm数量级
多普勒效应：一个运动着的原子发出的光，如果运动方
向离开观察者（接受器），则在观察者看来，其频率较静止
1.AAS的特点
(1)采用锐线光源 (2)单色器在火焰与 检测器之间 (3)有原子化系统 基态原子在这里吸 收入射光束，因此 也可把它视为“吸 收池”。
原子所发的频率低，反之，则高。与原子质量、温度和谱线
频率有关
D7.161070
T Ar
12.11.2020
（3）压力变宽（劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽）Δ L
由于原子相互碰撞使能量发生稍微变化。 劳伦兹（Lorentz）变宽：
待测原子和其他原子碰撞。随原子区压力增加而增大。 赫鲁兹马克（Holtsmark）变宽（共振变宽）：
integrated absorption and absorption in peak max
五、定量基础
quantitative
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一、概述
原子吸收光谱法：基于原子蒸气对其特征谱线吸收进行的定 量分析方法。 优点： (1) 检出限低，ngml-1（火焰原子吸收）；
10-13～10-14 g （石墨炉原子吸收） ； (2)选择性好，一般情况下共存元素不干扰； (3)准确度高，误差1%～5%； (4)分析速度快； (5)应用范围广，可测定70多种元素。 局限性：难熔元素、非金属元素测定困难；