原子吸收光谱分析仪器原理及组成
摘要
论述了原子吸收光谱分析的基本原理及仪器的主要构成，仪器主要有5部分组成：(1)光源：发射待测元素的锐线光谱：(2)原子化器：产生待测的原子蒸汽；(3)光禄系统：分光、分出共振线波长；(4)电路系统：包括信号变成电信号的转换器．放大电路．计算处理等电路；(5)显示系统等，旨在该类仪器用户逐渐增多的情况下，获得交流和提高。
原子吸收光谱分析仪器具有灵敏度高(町达到10一～10 g／L)重复性和选择性好．操作简便、快速．结果准确、可靠。检测时样品用量少(在几微升至儿十微升之间)，测量范同广(几乎能用来分析所有的金属元素和类金属元素元件)等优点。其可应用于冶金、化工、地质、农业及医药卫生等许多方面；在环境监测、食品卫生和生物机体内微量金属元素的测定以及医学和生物化学检验等应用也口益广泛。
人体中含有许多对维持正常生理过程有审要意义的金属元素，如钾、钠、钙、镁、铁、铜、锌、锰、钼和钴等。人体的血液、汗液、尿液、头发及机体组织。由于受环境和饮食污染会引进体内铅、汞、镉和砷等有害元素。埘这些金属元素的分析结果，可以反映机体内的生理过程及受环境污染中毒的情况。原子吸收光谱分析仪器既可用于血液、尿液、粪便及生物组织中微量元素的分析．也可对内脏、毛发、骨骼等经一定处理后，进行分析测定
1 原子吸收光谱分析方法的基本原理
在自然界中．一切物质的分子均由原子组成，而原于是由一个原子核和核外电子构成。原子核内有中子和质子，质子带正电．核外电予带负电；其电子的数日和构型决定了该元素的物理和化学性质。电了按一定的轨道绕核旋转；根据电子轨道离核的距离，有不同的能量级，可分为不同的壳层。每一壳层所允许的电子数是一定的。当原子处于正常状态时．每个电子趋向占有低能量的能级，这时原子所处的状态叫基态(E0)。在热能、电能或光能的作用下，原子中的电子吸收一定的能量．处于低能态的电子被激发跃迁到较高的能态。原子此时的状态叫激发态(Eq)。原子从基态向激发态跃迁的过程是吸能的过程。处于激发态的原子是不稳定的，一般在10-10 ~-10-8s 内就要返回到基态(E0)或较低的激发态(Ep )。此时，原子释放出多余的能量，辐射出光子束，其辐射能量的大小由下列公式表示：AE=Eq-Ep(或E0)=hf=hc／λ (1)式中：h— — 普朗克常数为6．6234x10-27erg.s;f和λ —— 电子从Eq能级返回到Ep(或E0)能级时所发射光谱的频率和波长；C— — 光速。Eq 、Ep 或E0。值的大小与原子结构有关，不同元素，其Eq、Ep 和E0。不相同，一般元素的原子只能发射由其Eq Ep 或Eo。决定的特定波长或频率的光，即：f=Eq。一E p(或E0)/h (2)每种物质的原子都具有特定的原子结构和外层电子排列，因此不同的原子被激发后．其电子具有不同的跃迁。能辐射出不同波长光，就是说．每种元素都有其特征的光谱线。由于谱线的强度与元素的含量成正比，以此可测定元素的含量，作定量分析。 当某种元素被激发后，核外电予从基态E激发到最接近基态的最低激发态E1叫共振激发。当其叉回到E。时发出的辐射光线即为其振线。而基态原子吸收共振线辐射也可以从基态上升至最低激发态，由于各种元素的共振线不相同，并具有一定的特征性．所以原子吸收仪能在同种元素的一定特征波长中观察到．当光源发射的某一特征波长的光通过待测样品的原于蒸气时．原子中的外层电子将选择性地吸收其同种元素所发射的特征谱线，使光源发出的入射光减弱，可以将特征谱线因吸收而减弱的程度用吸光度A表示，A与被测样品中的待测元素含最成正比；即基态原子的浓度越大，吸收的光量越多．通过测定吸收的光量，就可以求出样品中待测的金属及类金属物质的含晕。对于大多数金属元素而言，共振线是该元素所有谱线中最灵敏的谱线．这就是原子吸收光谱分析法的原理，也是该法之所以有较好的选择性．可以测定微量元素的根本原因。
浅谈石墨炉原子吸收光谱分析仪器技术的现状与发展
【摘 要】石墨炉原子吸收光谱分析仪器用于对矿石的分析中，可以分析出60多种元素，是认为在采矿时的最佳分析仪器。在本文中，笔者就石墨炉原子吸收光谱分析仪器得现状与发展进行研究，其中就包括对石墨炉原子化器的发展和非热方式原子化器的发展的了解，在此基础上，有自己对于石墨炉原子吸收光谱分析仪器发展的概念。
【关键词】石墨炉；原子化器 ；分析仪器
引言
随着科学技术的发展，人们用于矿石分析的仪器越来越先进，而石墨炉原子吸收光谱分析仪器已经成为了最首要的选择。世界上第一台石墨炉原子吸收光谱分析仪器是由美国PE公司在1970年推出的，在1959年由B.利沃夫提出石墨炉原子吸收光谱分析法，就是这部仪器的理论基础。石墨炉原子吸收光谱分析仪器可以测定出矿石中的60多种元素，具有较高的灵敏度，而且制造仪器的费用低，仪器构造比较简单。就是这些优势使石墨炉原子吸收光谱分析仪器在越来越多的领域中发挥了作用，其中就包括冶金、地质、环境以及半导体材料分析，而且在对超痕分析中有重要作用。
1 石墨炉原子化器的发展
1.1 对石墨炉进行横向加热
B.利沃夫所提出石墨炉原子吸收光谱分析法，就是岩石在恒温条件下产生原子化或者是样品进行完全原子化。而为了将石墨炉原子化器推向市场，马斯曼提出了在炉中放置平台，即对石墨炉进行横向加热，使分析物体能够在恒温条件下实现原子化，而这一构想得到了B.利沃夫的支持。马斯曼的构想使石墨炉原子化器的发展上升了一个空间。对石墨炉进行横向加热就是对分析物体与石墨管垂直的方向进行加热，让电流流向与石墨管方向相垂直。对横向加热石墨炉这个课题研究成功的有瑞典Frech 教授和荷兰de Galan 教授。世界上第一台石墨炉原子吸收光谱分析仪器就是在这两位教授的研究成果上研发出来的。
1.2 对石墨炉进行纵向加热
纵向加热是相对于横向加热而言的，纵向加热之所以不被大众所接受，没有成为社会普遍产品，是因为纵向加热石墨炉必须在升温的条件下才能进行原子化，而且还会有严重的温度梯度。
绪论
1、分子光谱：分子从一种能态改变到另一种能态时的吸收或发射光谱。
2、原子光谱：由气态原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的
光谱。
3、连续光谱：由连续光组成的光谱。
4、原子吸收光谱法：根据特定物质基态原子蒸气对特征辐射的吸收来对元素进行定量分析的方法。
判断题
1）不同物质在产生能级跃迁的频率相同。错
2）太阳光是复合光，其他光是单色光。错
3）不同物质其组成不同，结构不同，其特征光谱不同，可根据其特征光谱判断物质的结构。对
4）基态时能量为零，是零点能。错
5、原子由高能态向低能态跃迁，以光辐射多余的能量建立的光谱分析方法属于（原子发射光谱分析法）。
6、波长小于10nm，能量大的原子光谱离子性明显，称为（能谱），由此建立的分析方法为（能谱光能分析）。
7、依光栅的（衍射和干涉）作用可色散分光。
8、原子光谱和分子光谱的比较：
原子光谱是线性光谱；
分子光谱是带状光谱。
9、原子吸收光谱和原子发射光谱的比较：
原子吸收光谱是由低能态跃迁到高能态辐射的特征光谱；
原子发射光谱是由高能态返回低能态时辐射的特征光谱。
10、复合光和单色光的区别：
复合光是包含多种波长或频率的光；
单色光是仅有一种波长或频率的光。
11、利用棱镜或光栅对复合光分光可获得单色光
12、紫外可见分光光度计的组成：
光源、单色器、样品室、检测器、显示器
（熟悉绪论中十三种光分析法）
原子发射光谱分析法
1、发射光谱中的共振线：激发态返回到基态时的发射的谱线。
2、灵敏线：最易激发的能级所产生的谱线
3、分析线：复杂元素的谱线可多至数条，只选择其中几条特征线检验，称为分析线。
4、分析线对：内标法中，待测元素的分析线与加入内标元素的分析线组成的线对。
5、内标元素和分析线对的选择条件：.
1）内标元素可以选择基体元素，或另外加入，含量固定；
1第十章红外吸收光谱法
(Infrared Absorption Spectroscopy, IR)
§10-1 红外吸收光谱分析概述
红外吸收光谱又称为分子振动转动光谱，
是由于分子振动能级的跃迁（同时伴随转动能级跃
迁）而产生的。红外光谱的两大应用
1.分子结构的基础研究
a.可测定分子键长、键角，以此推断出分子的立体构
型；
b.根据所得的力常数可以知道化学键的强弱；
c.由简正频率来计算热力学函数.
2.化学组成的分析
a.根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物结构；
b.依照特征吸收峰的强弱来测定混合物中各组分含量.
近红外（12820~4000）、中红外
（4000~400）、远红外（400~33）
中红外区是研究、应用得最多的区域
波数σ：波长的倒数，表示每厘米长光波中波的数目.
常用来表征红外光谱的参数.
σ/cm-1= 1/（λ/cm）= 104/（λ/μm）
例如：λ= 5μm的红外线，它的波数为：
σ= 104/5= 2000 cm-1红外分区所有的标准红外光谱图中都标有
波数和波长两种刻度
红外吸收光谱的产生条件
物质吸收电磁辐射应满足两个条件：
1.辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需
的能量；
2.辐射与物质之间有偶合作用coupling
（相互作用）。红外吸收光谱图：若用连续改变频率的红外光照
射某试样，根据该试样对不同频率的红外光的吸
收与否，使通过试样后的红外光在一些波长范围
内变弱（被吸收），在另一些范围内则较强（不
吸收）。再将分子吸收红外光的情况用仪器记
录，就得到该试样的红外吸收光谱图。
2§10-3 分子振动
一、振动模型：分子中的原子以平衡点为中心，
以非常小的振幅（与原子核之间的距离相比）作
周期性的振动，即所谓简谐振动.
这种分子振动的模型,
用经典的方法可以看
作是两端联接着的
刚性小球的体系。二、注意点：
1. 真实分子的振动能量的变化是量子化的；
2. 实际上，在一个分子中，基团与基团间，基团
中的化学键之间都相互有影响；
