第四章原子吸收光谱法与-原子荧光光谱法

TECHNOLOGY WIND ［摘要]通过三种方法的比较，可以得知不同的分析方法所适用的元素。

本文主要从基本原理，研究对象及温度三个方面进行比较。

［关键词原子发射光谱法；原子吸收光谱法；原子荧光光谱法原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法的比较赫健（辽宁省有色地质局一0四队测试中心，辽宁营口115007）1基本原理三者从基本原理来看其相同点是：相应能级间的跃迁所得的3种光谱，波长或频率完全相同，而且发射强度、吸收强度、荧光强度与元素性质、谱线特征及外界条件间的依赖有关系基本类似。

因此，原子发射光谱法中的问题，在原子吸收和原子荧光法中也大多同样存在。

2研究对象三者之间也存在根本区别：从3种方法的研究对象来看是有区别的：原子发射光谱法是研究待测元素激发的辐射强度；原子吸收光谱法是研究待测原子蒸气对光源共振线的吸收强度，是属吸收光谱；原子荧光光谱法是研究待测元素受激发跃迁所发射的荧光强度，虽然激发主式与发射光谱法不同，但仍然是属发射光谱。

而原子荧光光谱法既具有发射光谱分析的特点，以与原子吸收法有许多相似之处，因此，介于两者之间，在某些方面兼具两者的优点。

谱线数目不同，复杂程度不同，光谱干扰程度也有很大差别：发射光谱谱线多，由谱线重叠引起的光谱干扰较严重。

由于基态原子密度较其他能级原子密度大，受激吸收机会占优势，因此原子吸收线多限于一些以基态为低能级的共振吸收线，其谱线数目远比发射线少，谱线重叠引起光谱干扰也较少。

由于只有产生受激吸收之后才能产生荧光，因此荧光谱线大多是强度较大的共振线，其谱线数目更少，相对光谱干扰也少。

3温度温度变化对原子发射强度、吸收强度、原子荧光强度的影响不同：激发态原子随温度变化是以指数形式变化，而基态原子数因温度变化引起的变化是很小的，实际上接近于恒定值。

这是由于参加跃迁的低能级的激发能一般很小（基态激发能等于零），玻尔慈曼因子近似等于1，因此原子吸收强度受原子化温度变化的影响，比发射光谱受激发温度影响小。

原子吸收法和原子荧光法的异同比较原子吸收法和原子荧光法是分析化学中常用的两种技术手段，用于测定物质中微量元素的含量。

尽管它们有着相似的应用领域，但在原理、仪器和操作上存在一些显著的差异。

在本文中，我将深入研究原子吸收法和原子荧光法，并比较它们之间的异同点。

一、原子吸收法原子吸收法（Atomic Absorption Spectroscopy, AAS）通过测量物质中特定元素在特定波长下吸收可见光的量，来确定该元素的含量。

其基本原理是根据原子吸收特定波长的光，但过渡态或分解态的离子并不吸收该波长的光，从而可以利用这一特性分析样品中特定元素的含量。

原子吸收法可以测定多种元素，包括金属和非金属元素。

1. 仪器和工作原理：在原子吸收法中，主要使用的仪器是原子吸收光谱仪。

该仪器包括光源、样品室、光学系统、检测器和数据处理系统。

其工作原理是将样品中的元素化合物转化为原子态，通过中空阴极放电灯或石墨炉技术，产生特定元素的原子吸收光谱，再通过光谱仪测量吸收光强度，最终计算出元素的浓度。

2. 优点和应用：原子吸收法具有高选择性、良好的线性范围和较低的检测限等优点。

它被广泛应用于环境监测、冶金、食品安全等领域。

可用原子吸收法测定土壤中的重金属含量、水中的污染物浓度以及食品中的微量元素含量。

二、原子荧光法原子荧光法（Atomic Fluorescence Spectroscopy, AFS）是一种利用原子或离子在受激发后发射荧光的现象来分析物质中元素含量的技术。

原子荧光法需要源于样品的非分解态的离子或原子进行测定。

它可以测定只能被激发成原子态的元素或离子。

1. 仪器和工作原理：在原子荧光法中，主要使用的仪器是原子荧光光谱仪。

该仪器包括光源、样品室、分光系统、荧光检测器和数据处理系统。

其工作原理是将样品中的元素通过光源激发成原子态并发射荧光，再将荧光信号由光谱仪检测并进行分析。

2. 优点和应用：原子荧光法具有高选择性、较低的检测限和较宽的线性范围等特点。

一、选择题1．原子吸收分析中，发射线的宽度（）。

A．比吸收线的宽B．比吸收线的窄C．与吸收线一样宽窄【答案】B【解析】这是实现峰值吸收的基本条件之一。

2．在原子吸收光谱中，火焰的作用是（）。

A．提供能量使试样蒸发并离解成基态原子B．发射待测原子的特征谱线C．提供能量使试样蒸发，离解并进一步使被测原子激发D．提供连续光源【答案】A3．原子吸收光谱分析中，测量的是（）。

A．峰值吸收B．积分吸收C．分子吸收D．连续光谱4．原子吸收分析中，与火焰原子化法相比，无火焰原子化法的（）。

A．原子化效率高，灵敏度高B．原子化效率低，灵敏度高C．原子化效率高，灵敏度低D．原子化效率低，灵敏度低【答案】A5．由于原子无规则的热运动所引起的变宽是（）。

A．多普勒变宽B．劳伦兹变宽C．赫鲁茨马克变宽D．自然变宽【答案】B【解析】劳伦兹和赫鲁茨马克变宽是压力变宽，自然变宽是在无外界影响的情况下，谱带的自然宽度。

6．原子吸收分光光度法中，常在试液中加入KCl，是作为（）。

A．释放剂B．缓冲剂C．保护剂D．消电离剂【答案】D【解析】由于原子的电离而引起的干扰为电离干扰，常加入易电离元素作为消电离剂。

7．若a和b两组分的吸收光谱互相重叠，干扰组分b的吸收光谱仅有一个吸收峰。

测定a时，用（）。

A．解线性方程组法B．等吸收双波长消去法C．系数倍率法D．以上全部方法都可使用【答案】D【解析】解线性方程组法适合于光谱相互重叠的各种情况；因为干扰组分b的吸收光谱有一个吸收峰，可以找到等吸收的双波长，所以可以选用等吸收双波长消去法；干扰组分无论是否存在等吸收，都可以用系数倍率法消除干扰组分的干扰。

8．关于荧光，正确的叙述是（）。

A．受激分子从激发的各个振动能级返回至基态时所发射出的光为荧光B．荧光波长大于激发光波长C．磷光波长小于荧光波长D．温度升高，溶液中荧光物质的荧光强度增强【答案】B【解析】A项，受激分子从激发态的最低振动能级返回至基态时所发出的光为荧光。

原子荧光光谱和原子吸收光谱的区别
原子荧光光谱和原子吸收光谱是两种常见的光谱分析方法，它们的区别主要在于测量原理和应用领域。

原子荧光光谱是通过激发原子内部能级，使得原子中的电子跃迁到较高的能级，然后再回到基态时放出光子，从而形成光谱。

这种光谱具有独特的谱线，每个谱线对应着原子中某个特定的能级跃迁所释放出的能量。

原子荧光光谱常用于分析金属、非金属元素和稀土元素等化学元素的含量和化学结构。

原子吸收光谱则是通过测量样品中的元素吸收特定波长的光线，来推断该元素的含量。

原子吸收光谱要求样品经过化学处理，使得其中的元素以单质或者化合物的形式存在，并且必须具有一定的浓度。

在测量过程中，光源会发射特定波长的光线，这些光线会穿过样品，被吸收掉一部分，未被吸收的光线会被检测器测量。

吸收光线的强度与样品中元素的含量成正比，因此可以通过测量吸收光线的强度来推断样品中元素的含量。

原子吸收光谱常用于分析金属、非金属元素以及汞、铅等有毒元素的含量。

总之，原子荧光光谱和原子吸收光谱各有优缺点，应根据具体需要选择合适的方法进行分析。

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第4章　原子吸收光谱法与原子荧光光谱法4-1 Mg 原子的核外电子跃迁时吸收共振线的波长为285.21nm ，计算110133S P →在2500K 时其激发态和基态原子数之比。

解：已知231341.3810, 6.62610k J K h J s---=⨯⋅=⨯⋅由于/0/i E kT i g g e-∆i 0N /N =00/(21)/(21),i i g g J J J L S=++=+又根据题意可得00,1i J J ==所以0/3/1i g g =348919/ 6.62610 3.010/285.2110 6.97410i E hc Jλ---∆==⨯⨯⨯⨯=⨯1923i 0N /N =10103exp[ 6.974/(1.382500)]---⨯⨯⨯⨯-9i 0N /N =5.06104-2 原子吸收分光光度计单色器的倒线色散率为1.6nm/mm ，欲测定Si251.61nm 的吸收值，为了消除多重线Si251.43nm 和Si251.92nm 的干扰，应采取什么措施？答：由题意知属于谱线干扰，可采用的措施是减小单色器狭缝。

Si251.61nm 与Si251.92nm 、Si251.43nm 分别相差0.31nm 和0.18nm ，单色器的倒线色散率为1.6nm/mm ，所以应选用的狭缝宽度s≤（0.18/1.6）mm ＝0.1125mm 。

4-3 简述原子吸收光谱产生的原理，并比较与原子发射光谱有何不同？答：（1）原子吸收光谱产生的原理：处于基态原子核外层电子，如果外界所提供特定能量的光辐射恰好等于核外层电子基态与某一激发态之间的能量差时，核外层电子将吸（2）原子吸收光谱与原子发射光谱的不同之处为：原子吸收光谱是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸收作用来进行定量分析的方法；原子发射光谱是基于原子的发射现象来进行定量分析的方法。

4-4 简述原子吸收光谱法进行定量分析的依据及其定量分析的特点。

原子吸收光谱,原子发射光谱,原子荧光光谱
原子吸收光谱（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）：
原子吸收光谱是一种分析技术，用于测量样品中特定金属元素的浓度。

这种技术基于原子在特定波长的光线下吸收能量的原理。

在原子吸收光谱中，样品首先被转化为气态原子，然后通过将样品暴露在特定波长的光下，测量吸收的光强度来确定金属元素的浓度。

该技术常用于环境、食品、生物、地质等领域的元素分析。

原子发射光谱（Atomic Emission Spectroscopy，AES）：
原子发射光谱是一种分析技术，用于测量样品中特定金属元素的浓度。

在原子发射光谱中，样品首先被转化为气态原子，然后通过将样品激发至高能级，测量由于电子跃迁而释放的特定波长的光来确定金属元素的浓度。

原子发射光谱可用于元素分析，其应用广泛，包括金属工业、环境监测、地质研究等领域。

原子荧光光谱（Atomic Fluorescence Spectroscopy，AFS）：
原子荧光光谱是一种分析技术，也用于测量样品中的金属元素浓度。

在原子荧光光谱中，样品首先被转化为气态原子，然后通过特定波长的激发光将原子激发至高能级，然后测量由于电子跃迁而释放的荧光来确定金属元素的浓度。

原子荧光光谱常用于分析痕量金属元素，如汞、砷等，其敏感性高，适用于环境、生物等领域的分析。

第四章原子吸收光谱法与原子荧光光谱法4-1 . Mg原子的核外层电子31S0→31P1跃迁时吸收共振线的波长为285.21nm,计算在2500K 时其激发态和基态原子数之比.解:Mg原子的电子跃迁由31S0→31P1 ,则g i／g0=3跃迁时共振吸收波长λ=285.21nmΔEi=h×c／λ=（6.63×10-34）×（3×108）÷（285.31×10-9）=6.97×10-19J激发态和基态原子数之比：Ni／N0＝（g i／g0）×e-ΔEi／kT其中:g i／g0=3ΔEi／kT=-6.97×10-19÷〔1.38×10-23×2500〕代入上式得：Ni／N0＝5.0×10-94-2 .子吸收分光光度计单色器的倒线色散率为1.6nm／mm，欲测定Si251.61nm的吸收值，为了消除多重线Si251.43nm和Si251.92nm的干扰，应采取什么措施？答：因为: S1 =W1/D= (251.61-251.43)/1.6= 0.11mmS2 =W2/D=（251.92-251.61）/1.6=0.19mmS1＜S2所以应采用0.11mm的狭缝.4-3 .原子吸收光谱产生原理，并比较与原子发射光谱有何不同。

答：原子吸收光谱的产生：处于基态原子核外层电子，如果外界所提供特定能量（E）的光辐射恰好等于核外层电子基态与某一激发态（i）之间的能量差（ΔEi）时，核外层电子将吸收特征能量的光辐射有基态跃迁到相应激发态，从而产生原子吸收光谱。

原子吸收光谱与原子发射光谱的不同在于：原子吸收光谱是处于基态原子核外层电子吸收特定的能量，而原子发射光谱是基态原子通过电、热或光致激光等激光光源作用获得能量；原子吸收光谱是电子从基态跃迁至激发态时所吸收的谱线，而原子发射光谱是电子从基态激发到激发态，再由激发态向基态跃迁所发射的谱线。

原子荧光光光谱（AFS）和原子吸收光谱（AAS）是用于确定各种样品中的痕量金属离子的两种重要分析技术。

尽管两者在基于原子过渡原理和使用原子蒸汽作为样本方面有相似之处，但两种方法之间还是有一些不同之处。

AFS和AAS的主要区别之一是检测原则。

在AFS中，分析原子通过一级辐射源被激发到更高的能量水平，然后在返回地面状态时释放出特性荧光辐射。

然后测量这种辐射，以确定分析仪的浓度。

另在AAS 中，analyte原子吸收了光的特征波长，然后通过量测来测定analyte 的浓度。

另一个关键区别在于这两种技术的敏感性。

AFS一般比AAS更敏感，因此它是在复杂矩阵中确定痕量金属离子的首选方法。

这是因为与AAS的吸收信号相比，AFS的排放量受到背景干扰的强度更大，影响较小。

当分析物的浓度非常低或当样品基质的干扰引起关注时，常使用AFS。

美国战地服务团和澳大利亚战地服务团的样本编制可能有所不同。

在AFS中，样本一般被原子化，并被引入到石英细胞中使用火焰，等离子体或其他原子化源的兴奋状态。

这一过程导致特异性荧光辐射的排放，然后加以测量。

相比之下，AAS往往涉及在加热的石墨炉或火焰内对样品进行原子化，然后测量光的吸收。

美国战地服务团和澳大利亚战地服务团所使用的仪器也可能有所不同。

美国战地服务团通常使用荧光光谱仪和单色仪进行波长选择和光倍数管检测。

相比之下，AAS使用火焰或石墨炉的原子分解系统加上光源、单色器和光检测器来测量吸收。

尽管有这些差异，美国战地服务团和澳大利亚战地服务团都有各自的优势和应用。

AAS由于其简便和坚固性，在环境，临床和工业样品中广泛用于金属的常规分析。

另美国战地服务团在分析水和生物样品等高度敏感和选择性金属的痕量分析方面特别有用。

虽然美国战地服务团和AAS共同的原则是利用原子过渡来确定痕量金属离子，但它们在探测原则，灵敏度，样品制备和仪器化方面却有所不同。

了解这些差异对于选择具体分析任务的最适当技术至关重要。

原子吸收光谱法与原子荧光光谱法1．试比较原子吸收分光光度法与紫外-可见分光光度法有哪些异同点？2．试比较原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法有哪些异同点？3.原子吸收光谱是由下列那种粒子产生的？（）A.固体物质中原子的外层电子B.气态物质中基态原子的外层电子C.气态物质中激发态原子的外层电子D.气态物质中基态原子的内层电子4. 在原子吸收法中, 由于吸收线半宽度很窄, 因此测量 _ 有困难, 所以用测量来代替.5. 原子吸收是如何进行测量的？为什么要使用锐线光源？6 原子吸收光谱法对光源的要求是；, 符合这种要求的光源目前有__。

7. 在原子吸收分析的理论中, 用峰值吸收代替积分吸收的基本条件之一是( )(1)光源发射线的半宽度要比吸收线的半宽度小得多(2)光源发射线的半宽度要与吸收线的半宽度相当(3)吸收线的半宽度要比光源发射线的半宽度小得多(4)单色器能分辨出发射谱线, 即单色器必须有很高的分辨率8. 原子吸收法测量时, 要求发射线与吸收线的一致,且发射线与吸收线相比, 要窄得多. 产生这种发射线的光源, 通常是。

9. 在原子吸收法中, 提高空心阴极灯的灯电流可增加 ,但若灯电流过大,则. 随之增大, 同时会使发射线。

10. 原子吸收分析中光源的作用是 ( )A.提供试样蒸发和激发所需的能量B.产生紫外光C.发射待测元素的特征谱线D.产生足够浓度的散射光11.空心阴极灯中对发射线宽度影响最大的因素是 ( )A.阴极材料B.阳极材料C.填充气体D.灯电流12. 原子吸收分光光度法所用仪器有哪几部分组成，每个主要部分的作用是什么？13. 单道单光束火焰原子吸收分光光度计主要有四大部件组成, 它们依次为和 .14. 原子吸收分析常用的火焰原子化器是由组成的.15. 非火焰原子吸收法的主要优点 ( )A.谱线干扰少B.稳定性好C.背景低D.试样用量少16. 原子吸收光谱分析过程中，被测元素的相对原子质量愈小，温度愈高，则谱线的热变宽将是( )(1) 愈严重 (2) 愈不严重 (3) 基本不变(4) 不变17. 原子吸收光谱仪与原子发射光谱仪在结构上的不同之处是( )(1)透镜 (2)单色器 (3)光电倍增管(4)原子化器18．在原子吸收分析中为什么要使用空心阴极灯光源？为什么光源要进行调制？19. 原子吸收光谱线为什么是有一定宽度的谱线而不是波长准确等于某一值的无限窄谱线，试分析分析谱线宽度变宽的原因。

原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法的比较原子发射光谱法、原子吸收光谱法和原子荧光光谱法都是用于分析原子化学成分的重要方法。

这些方法都基于原子的能级结构和电子跃迁现象，但它们之间有几个重要的区别。

原子发射光谱法 (AES) 是一种能够确定元素种类和测量元素浓度的方法，该方法利用激发原子发出特定波长的光来分析样品。

具体来说，AES使用能够将样品中的原子激发到高能级状态的能量源，例如电弧或激光。

一旦被激发，原子会发出能量差等于跃迁能量的光，这些光被收集并分析以确定样品中存在的元素和它们的浓度。

原子吸收光谱法 (AAS) 也是一种测量元素浓度的方法，但它通过测量样品中原子吸收特定波长的光来分析元素。

具体来说，AAS使用一个光源，发射出特定波长的光通过样品，如果存在原子吸收了这些光，那么就会观察到减少的光强度。

这个减少的光强度与样品中元素的浓度成正比，因此可以用来测量元素浓度。

原子荧光光谱法 (AFS) 利用荧光现象来分析样品中的元素。

具体来说，AFS使用一个光源激发样品中的原子，当原子回到低能级时会发出荧光。

这个荧光可以被收集并分析以确定样品中存在的元素和它们的浓度。

这些方法各自有其优点和缺点。

AES具有高分辨率和广泛的元素应用范围。

AAS对低浓度的元素具有高灵敏度。

AFS对某些元素具有更高的选择性和灵敏度。

因此，根据不同的应用场景和需要，可以选择不同的方法来进行分析。

原⼦吸收法和原⼦发射光谱法的区别
原⼦发射需要⽤强⼤的能量去⽓化，并激发，原⼦外层电⼦被激发后，返回较低能态就会产⽣发射光谱。

所以原⼦发射⾸先需要激发源，⽐如电⽕花、激光、等离⼦体等，使原⼦⽓化，再被激发。

图⽚来源⽹络
原⼦荧光是⽤该原⼦的特征光去激发原⼦外层电⼦，显然光能⽐等离⼦体的能量弱很多，但是现在因为使⽤空⼼阴极灯，⼤⼤提⾼了光的能量，⽽且是锐线光，使部分元素的激发变得容易了许多，因此原⼦荧光可以⽐较容易滴应⽤到汞、砷、硒这⼀类低沸点元素上。

然后被激发的原⼦外层电⼦返回低能态，产⽣发射光谱，这个发射光谱和原⼦发射光谱是⼀样的，但是因为是被光激发出来的光，是⼀种⼆次发光，所以被称作荧光。

为了避免被⼀次光（激发光）⼲扰，荧光的检测器都是设在光路的直⾓⽅向。

⽐较特别的，X-射线原⼦荧光，激发的是内层电⼦，产⽣空⽳，外层电⼦进去补空时，发射出X-射线原⼦荧光，因为X-射线不可以⽤普通⽯英玻璃去做光窗，⼀般会使⽤某些⾦属⽚做窗户，⽐如铍。

所以两个光谱法的区别就是：
发射光谱 —— 荧光光谱
1 光源：复杂的激发装置 -------空⼼阴极灯
2 ⽓化：与激发装置相同 -------直接挥发或者产⽣氢化物
3 光路：直线光路 ——— 直⾓光路
4 光栅：需要单⾊器 —— ⽆需单⾊器。

原子吸收光谱法与原子荧光光谱法区别在分析化学中，原子吸收光谱法和原子荧光光谱法是两种常用的方法，它们在分析物质中的微量金属元素时非常有用。

这两种方法都是基于原子能级的不同特性来进行分析，但是它们之间有很大的区别。

原子吸收光谱法是利用原子吸收特定波长的光线来分析物质中
的金属元素。

当特定波长的光线通过物质时，物质中的金属元素会吸收这些能量，并跃迁到高能级。

然后，仪器会测量金属元素从高能级返回到低能级时所放出的能量，从而确定物质中的金属元素浓度。

这种方法可以分析多种金属元素，并且可以测量非常低的浓度。

相反，原子荧光光谱法则是利用原子在受到能量激发后，重新释放能量的特性来进行分析。

当物质中的金属元素受到能量激发时，它们会释放出能量，产生独特的荧光光谱。

仪器会测量这些光谱来确定金属元素的浓度。

原子荧光光谱法比原子吸收光谱法更加灵敏，可以检测到更低的金属元素浓度。

总之，原子吸收光谱法和原子荧光光谱法在分析金属元素方面是非常有用的。

它们之间的区别在于原子能级的不同特性，分析原理和灵敏度也有所差异。

根据不同的分析需求，可以选择使用适合的方法来进行分析。

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