第六章原子吸收光谱分析法课件.ppt

1、生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第六章第六章 原子吸收光谱分析法原子吸收光谱分析法第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制第四节第四节 分析条件的选择与定量分析分析条件的选择与定量分析生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理一、原子吸收光谱发展历程一、原子吸收光谱发展历程二、原子吸收光谱的产生原理二、原子吸收光谱的产生原理三、谱线轮廓与谱线变宽三、谱线轮廓与谱

2、线变宽四、四、原子吸收谱线的测量原子吸收谱线的测量生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理一、原子吸收光谱发展历程一、原子吸收光谱发展历程1.1802年，伍朗斯顿，年，伍朗斯顿，暗线暗线；2.1817年，福劳霍费再次发现暗线，年，福劳霍费再次发现暗线，福氏线福氏线；3.1860年，本生和基尔霍夫，年，本生和基尔霍夫，Na原子对所对应原子对所对应的的Na辐射线吸收辐射线吸收；4.1955年年,瓦尔西提出瓦尔西提出“峰值吸收理论峰值吸收理论”，奠，奠定了原子吸收光谱法的基础定了原子吸收光谱法的基础。5.近十几年来，多元素分析

3、检测器，联机技术。近十几年来，多元素分析检测器，联机技术。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理二、原子吸收光谱的产生原理二、原子吸收光谱的产生原理A:基态原子，基态原子，A*激发态原子激发态原子 *AAhEEE*A+Ah吸吸收收EAEA*hv基于物质所产生的原子蒸气对其特征谱线的吸收作用。基于物质所产生的原子蒸气对其特征谱线的吸收作用。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理必须明确如下几个问题：必须明确如下几个问题：1.基态原子所吸收的辐射是

4、该原子的基态原子所吸收的辐射是该原子的共振辐射线共振辐射线;2.光谱为光谱为线状光谱线状光谱,光谱位于光谱位于紫外和可见光区紫外和可见光区，其跃迁用其跃迁用光谱项符号光谱项符号表示表示;3.通常原子吸收的测量条件下，原子蒸汽中通常原子吸收的测量条件下，原子蒸汽中基态基态原子数原子数近似等于近似等于总原子数总原子数。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理三、谱线轮廓与谱线变宽三、谱线轮廓与谱线变宽（一）、谱线轮廓（一）、谱线轮廓 表征吸收线轮廓表征吸收线轮廓(峰峰)的的参数：参数：中心频率中心频率(波长波长)：半宽度：半

5、宽度：谱线中心频率谱线中心频率半宽度半宽度生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理（二）、引起谱线变宽因素（二）、引起谱线变宽因素1.自然宽度自然宽度 N 没有外界条件影响，谱线仍有一定的宽度。没有外界条件影响，谱线仍有一定的宽度。平均寿命愈长，谱线宽度愈窄。平均寿命愈长，谱线宽度愈窄。10-5nm数数量级，可以忽略。量级，可以忽略。N12激发态寿命激发态寿命生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理2.多普勤宽度多普勤宽度 D由原子无规则的由原子无

6、规则的热运动热运动引起引起,又称为热变宽。又称为热变宽。MTD0710162.7式中：式中：M-原子量；原子量；T-绝对温度；绝对温度；0-谱线中心频率谱线中心频率随随温度温度升高和升高和原子量原子量减小，多普勒宽度增加。减小，多普勒宽度增加。多普勒宽度一般为多普勒宽度一般为 D=10-3，是是谱线变宽的主要谱线变宽的主要因素。因素。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理3.压力变宽（碰撞变宽）压力变宽（碰撞变宽）原子与粒子（原子、离子、电子）相互碰撞而使原子与粒子（原子、离子、电子）相互碰撞而使谱线变宽，原子吸收区蒸

7、气压力愈大，谱线愈宽。谱线变宽，原子吸收区蒸气压力愈大，谱线愈宽。同种粒子碰撞同种粒子碰撞-赫鲁兹马克变宽；赫鲁兹马克变宽；不同种粒子碰撞不同种粒子碰撞-劳伦兹变宽。劳伦兹变宽。压力变宽（碰撞变宽）为压力变宽（碰撞变宽）为10-3，也是谱线变也是谱线变宽的主要因素。宽的主要因素。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理4.自吸变宽自吸变宽 由自吸现象引起的谱线变宽。由自吸现象引起的谱线变宽。光源空心阴光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子吸收产极灯发射的共振线被灯内同种基态原子吸收产生自吸现象，从而使谱线变宽。生自

8、吸现象，从而使谱线变宽。灯电流灯电流越大，越大，自吸变宽自吸变宽越严重。越严重。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理5.场致变宽场致变宽斯塔克变宽斯塔克变宽:由于外部的电场或等离子体中离子、电子由于外部的电场或等离子体中离子、电子所形成的电场引起。所形成的电场引起。塞曼变宽塞曼变宽:由于外部的磁场影响，导致谱线的分裂，在由于外部的磁场影响，导致谱线的分裂，在单色器分辨率无法分辨时，也产生谱线变宽。单色器分辨率无法分辨时，也产生谱线变宽。可忽略！可忽略！生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节

9、原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理四、四、原子吸收谱线的测量原子吸收谱线的测量（一）、积分吸收（一）、积分吸收 积分吸收积分吸收是指在是指在吸收轮廓的频率范围吸收轮廓的频率范围内，吸收系数内，吸收系数K对频对频率的积分率的积分。它表示吸。它表示吸收的全部能量。收的全部能量。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理积分吸收与基态原子数积分吸收与基态原子数N0之间有如下关系：之间有如下关系：e-电子的电荷；电子的电荷；m-电子的质量电子的质量;c-光速光速;N0-单位体积内基态原子数；单位体积内基态原子数；f-

10、振子强度。振子强度。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理 对于给定的元素，在一定条件下，对于给定的元素，在一定条件下，为常数，用为常数，用k 表示则表示则:2e fmc若能测定积分吸收，则可以求出被测物质的量。若能测定积分吸收，则可以求出被测物质的量。能够做能够做到吗？到吗？生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理 积分吸收值的测定很难实现，主要有以下几积分吸收值的测定很难实现，主要有以下几个原因：个原因：1.单色光的要求单色光的要求 原子对光

11、的吸收要能符合吸收定律，入射光原子对光的吸收要能符合吸收定律，入射光必须是单色光。必须是单色光。普通连续光源普通连续光源是否满足要求？是否满足要求？生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理2.灵敏度的要求灵敏度的要求 若用一般光源照射，透射光强若用一般光源照射，透射光强 It 相对于入相对于入射光强射光强 I0 变化很小，吸收光强仅为变化很小，吸收光强仅为0.5%，吸光吸光度度A几乎为零，要求检测器有很高的灵敏度！几乎为零，要求检测器有很高的灵敏度！生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸

12、收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理3.单色器的要求单色器的要求 设定入射波长为设定入射波长为400nm，要积分半宽度为，要积分半宽度为10-3nm的谱线，取的谱线，取10个积分点，相邻波长为个积分点，相邻波长为10-4nm。要求单色器的分辨率要求单色器的分辨率 6-4400nmR=4 1010 nm目前的仪器还达目前的仪器还达不到这种要求不到这种要求生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理综合以上讨论综合以上讨论:如果我们能够测量积分吸收如果我们能够测量积分吸收,就可求出原子就可求出原子浓度，但是需要浓度，但是需

13、要:1.高纯度的单色光；高纯度的单色光；2.高分辨率的分光仪器；高分辨率的分光仪器；3.高灵敏度的检测器。高灵敏度的检测器。这是原子吸收现象一直难以应用于分析科学这是原子吸收现象一直难以应用于分析科学的原因。的原因。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理（二）、峰值吸收（二）、峰值吸收 1955年瓦尔西年瓦尔西(Walsh)在他的经典论文在他的经典论文“原原子吸收光谱法在分析化学中的应用子吸收光谱法在分析化学中的应用”中提出：中提出：锐线光源锐线光源作为激发光源；作为激发光源；峰值吸收峰值吸收代替积分吸收。代替积分吸收

14、。解决了原子吸收光谱法在定量分析上的难题！解决了原子吸收光谱法在定量分析上的难题！生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理1、锐线光源锐线光源锐线光源锐线光源是能发射出半宽度很窄的辐射线的光源。是能发射出半宽度很窄的辐射线的光源。(1)(2)满足单色光的满足单色光的要求要求满足灵敏度的满足灵敏度的要求要求生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理2、峰值吸收峰值吸收 吸收线轮廓中心波长处的吸收系数吸收线轮廓中心波长处的吸收系数K0，称为，称为峰值吸收

15、系数，简称为峰值吸收。峰值吸收系数，简称为峰值吸收。若仅考虑原子的热运动，则吸收系数为：若仅考虑原子的热运动，则吸收系数为：它与与火焰中被测元素的原子浓度它与与火焰中被测元素的原子浓度N0也成正比。也成正比。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理峰值吸收峰值吸收0D1K dK2ln220eK dN fmc积分吸收积分吸收200D2ln2eKf Nmc测量条件一定，测量条件一定，为定值。为定值。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理3、实际测量实

16、际测量 光分析法中，测量吸收强度的物理量是吸光分析法中，测量吸收强度的物理量是吸光度或透射率。依据光吸收定律：光度或透射率。依据光吸收定律：00000lglg exp0.434IAK lK lI峰值吸收处的峰值吸收处的透射光强度透射光强度峰值吸收处的峰值吸收处的吸光度吸光度生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析基本原理2002ln20.434DeAfl NkNmc近似条件：近似条件：原子吸收法定量基础。原子吸收法定量基础。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 原子吸收光谱分析基本原理原子吸收光谱分析

17、基本原理综合以上讨论：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，色辐射且入射光与吸收线的中心频率一致，则峰则峰值吸光度值吸光度A与被测元素的浓度与被测元素的浓度c有着确定的函数关有着确定的函数关系。系。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程一、一、结构流程结构流程二、光源二、光源三、原子化系统三、原子化系统四、单色器四、单色器五、检测器五、检测器生物与化

18、学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程一、结构流程一、结构流程数据处理和仪器控制火焰原子化器火焰原子化器单色器 光电倍增管空心阴极灯雾化器和雾化室空空心心阴阴极极灯灯原原子子化化器器单单色色器器检检测测器器处处理理与与控控制制生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程二、光源二、光源(一一)作用作用 发射被测元素的特征共振辐射。发射被测元素的特征共振辐射。光源应满足如下要求光源应满足如下要求:（1）锐线光源；）锐线光源；（2）辐射光强度大，背景辐射低，灵敏度高

19、）辐射光强度大，背景辐射低，灵敏度高；（3）稳定性好。）稳定性好。空心阴极灯空心阴极灯、蒸气放电灯、高频无极放电灯。、蒸气放电灯、高频无极放电灯。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程1.构造：构造：空心阴极空心阴极:钨棒作成圆筒形筒内熔钨棒作成圆筒形筒内熔入被测元素入被测元素;阳极阳极:钨棒装有钛、锆钨棒装有钛、锆,钽金钽金属作成的阳极属作成的阳极管内充气：管内充气：氩或氖氩或氖(二二)空心阴极灯空心阴极灯生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程

20、2.工作原理工作原理生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程 从空心阴极灯的工作原理可以看出，从空心阴极灯的工作原理可以看出，其结构中有两个关键的部分：其结构中有两个关键的部分：A.阴极材料阴极材料，被测元素的金属，叫元素灯；，被测元素的金属，叫元素灯；B.灯内充有低压惰性气体灯内充有低压惰性气体，其作用是其作用是: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。该元素的特征共振线

21、。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程三、原子化系统三、原子化系统(一一)作用作用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。气态、基态原子蒸气越多，测定的灵敏度、气态、基态原子蒸气越多，测定的灵敏度、准确度越高。准确度越高。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程(二二)类型类型原子化原子化系统类型系统类型 火焰原子化系统火焰原子化系统 非火焰原子非火焰原子化系统化系统 石墨炉原子化器石墨炉原子化器氢化物原子化法氢化物原子

22、化法冷原子化法冷原子化法生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程雾化器雾化器1.火焰原子化系统火焰原子化系统混合室混合室燃烧器燃烧器主要由：主要由：雾化器雾化器混合室混合室燃烧器燃烧器三部分组成。三部分组成。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程(1).雾化器雾化器 作用：作用：使试液雾化成气溶胶，使气溶胶的雾使试液雾化成气溶胶，使气溶胶的雾粒更为细微、均匀。粒更为细微、均匀。雾化效率：雾化效率：5-15生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪

23、器分析 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程(2).混合室混合室混合室的作用：混合室的作用：A.除去大雾滴；除去大雾滴；B.使气溶胶与燃气、助使气溶胶与燃气、助燃气充分混合均匀后进燃气充分混合均匀后进入燃烧器以减小对火焰入燃烧器以减小对火焰的扰动，降低噪声。的扰动，降低噪声。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程(3).燃烧器燃烧器燃烧器的作用：燃烧器的作用：产生火焰，使进入火产生火焰，使进入火焰的气溶胶蒸发和原子焰的气溶胶蒸发和原子化。化。MX 液体试样液体试样MX固体微粒固体微粒MX气态分子气态分

24、子M 基态原子基态原子干燥干燥熔融、蒸发熔融、蒸发解离解离原子化过程原子化过程生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程(4).火焰的氧化与还原特性火焰的氧化与还原特性按照火焰按照火焰燃气燃气与与助燃气助燃气的比例不同，火焰可以的比例不同，火焰可以分为三类：分为三类：燃气燃气助燃气助燃气化学计量比化学计量比富燃火焰富燃火焰 化学计量火焰化学计量火焰贫燃火焰贫燃火焰生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程A.化学计量火焰：化学计量火焰：燃烧完全，温度高、稳

25、定、干扰少、背景低，燃烧完全，温度高、稳定、干扰少、背景低，适合于许多元素的测定。适合于许多元素的测定。B.富燃火焰：富燃火焰：燃烧不完全，温度略低；具有还原性；适合于易燃烧不完全，温度略低；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。形成难解离氧化物的元素测定；干扰较多；背景高。C.贫燃火焰：贫燃火焰：温度较低，有较强的氧化性，有利于测定易解温度较低，有较强的氧化性，有利于测定易解离，易电离元素，如碱、碱土金属。离，易电离元素，如碱、碱土金属。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程明确一点明确一点

26、:在火焰原子化中在火焰原子化中,火焰温度越高火焰温度越高,产生的热产生的热激发态原子增多激发态原子增多,对定量不利。对定量不利。通常在保证待测通常在保证待测元素充分离解为基态原子的前提下元素充分离解为基态原子的前提下,尽量采用低尽量采用低温火焰温火焰,使得基态原子的激发依赖于对光的吸收使得基态原子的激发依赖于对光的吸收。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程火焰原子化器的特点：火焰原子化器的特点：优点：优点：操作简单，火焰稳定，测量精密度高，操作简单，火焰稳定，测量精密度高，应用范围广。应用范围广。缺点：缺点：试样利用率低

27、，检出限受到限制；只可试样利用率低，检出限受到限制；只可以液体进样。以液体进样。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程2.非非火焰原子化系统火焰原子化系统(1).石墨炉原子化法石墨炉原子化法石墨炉原子化法石墨炉原子化法、氢化物原子化法、冷原子原子化法。、氢化物原子化法、冷原子原子化法。A.结构结构a.电源；电源；b.保护气系统；保护气系统；c.石墨管炉石墨管炉等三部分组成。等三部分组成。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程B.原子化过程原子化过程

28、生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程四个步骤：四个步骤：净化净化原子化原子化干燥干燥灰化灰化 主要是除去主要是除去溶剂溶剂，干燥的温度一般稍高于，干燥的温度一般稍高于溶剂的沸点。溶剂的沸点。主要是为尽可能除去主要是为尽可能除去易挥发的基体和有机易挥发的基体和有机物物，相当于化学处理过程，不仅减少了干扰的，相当于化学处理过程，不仅减少了干扰的物质，而且对被测物质起到富集作用。物质，而且对被测物质起到富集作用。高温下使以各种形式存在的分析物挥发并高温下使以各种形式存在的分析物挥发并离解成离解成中性原子中性原子。除去石墨管中

29、的除去石墨管中的残留物，净化石墨管残留物，净化石墨管，减，减少因样品残留所产生的记忆效应。少因样品残留所产生的记忆效应。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程C.特点特点 优点：优点：（a）灵敏度高，检测限低，）灵敏度高，检测限低，10-12-10-14 g；（b）原子化温度高；）原子化温度高；（c）液体和固体试样直接进样，进样量少）液体和固体试样直接进样，进样量少。缺点：缺点：（a）精密度较差；）精密度较差；（b）基体效应、化学干扰较严重，有记忆效）基体效应、化学干扰较严重，有记忆效 应，背景较强；应，背景较强；（c）

30、仪器装置较复杂，价格较贵，需要水冷。）仪器装置较复杂，价格较贵，需要水冷。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程(2).氢化物原子化法氢化物原子化法 原理：原理：在酸性介质中，与强还原剂硼氢化钠反应在酸性介质中，与强还原剂硼氢化钠反应生成气态氢化物，送入原子化器中。生成气态氢化物，送入原子化器中。AsCl3+4NaBH4+HCl+8H2O=AsH3+4NaCl+4HBO2+13H2主要应用于主要应用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti 等元素。等元素。特点：特点：原子化温度低原子化温度低；700900；灵敏度

31、高（对砷、硒可达灵敏度高（对砷、硒可达10-9g）；）；基体干扰和化学干扰小。基体干扰和化学干扰小。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程(3).冷原子化法冷原子化法 原理原理：将试样中的汞离子用将试样中的汞离子用SnCl2或盐酸羟胺完或盐酸羟胺完全还原为金属汞后，用气流将汞蒸气带入具有石英全还原为金属汞后，用气流将汞蒸气带入具有石英窗的气体测量管中进行吸光度测量。窗的气体测量管中进行吸光度测量。主要应用于主要应用于：各种试样中各种试样中Hg元素的测量。元素的测量。特点特点：常温测量；灵敏度、准确度较高。常温测量；灵敏度

32、、准确度较高。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 原子吸收光谱仪结构流程原子吸收光谱仪结构流程四、单色器四、单色器五、检测器五、检测器 单色器置于原子化器与检测器之间。单色器置于原子化器与检测器之间。作用主要作用主要是是将共振线与邻近线分开。将共振线与邻近线分开。防止原子化器内发射辐防止原子化器内发射辐射干扰进入检测器。射干扰进入检测器。光电倍增管。光电倍增管。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制一、光谱干扰及其抑制一、光谱干扰及其抑制二、非光谱干扰及其抑制二、非光谱干扰及其抑制生物与

33、化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制干干扰扰非光谱干扰非光谱干扰光谱干扰光谱干扰谱线干扰谱线干扰背景干扰背景干扰化学干扰化学干扰物理干扰物理干扰电离干扰电离干扰生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制一、光谱干扰及其抑制一、光谱干扰及其抑制（一）（一）谱线干扰谱线干扰 谱线干扰通常有两种情况：谱线干扰通常有两种情况：1.吸收线重叠干扰；吸收线重叠干扰；2.非吸收线干扰。非吸收线干扰。谱线干扰和背景干扰，主要来自谱线干扰和背景干扰，主要来自光源、光

34、源、试样试样中的共存元素和原子化装置。中的共存元素和原子化装置。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制1.吸收线重叠干扰吸收线重叠干扰 指试样中共存元素的吸收线与被测元素的分析线波长很指试样中共存元素的吸收线与被测元素的分析线波长很接近时，两谱线重叠或部分重叠，接近时，两谱线重叠或部分重叠，使测得的吸光度偏高。使测得的吸光度偏高。消除干扰方法：消除干扰方法：（a）预先分离干扰元素）预先分离干扰元素;（b）选用被测元素的其他）选用被测元素的其他 分析线分析线;（c）利用塞曼效应或自吸）利用塞曼效应或自吸 效应背景校正技

35、术。效应背景校正技术。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制2.非吸收线干扰非吸收线干扰 光谱通带范围内非光谱通带范围内非吸收线可以是待测元素吸收线可以是待测元素的谱线，也可能是其他的谱线，也可能是其他元素的谱线。元素的谱线。使测得的使测得的吸光度偏低。吸光度偏低。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制来源：来源：(a)多谱线元素多谱线元素如如Co、Ni、Fe等发射的非吸收线；等发射的非吸收线；(b)光源的光源的灯内杂质灯内杂质(金属杂质、

36、气体杂质、金属氧金属杂质、气体杂质、金属氧化物化物)所发射的谱线。所发射的谱线。消除干扰方法：消除干扰方法：（a）减小狭缝宽度；）减小狭缝宽度；（b）选用其他分析线）选用其他分析线;（c）降低灯电流减少多重发射；）降低灯电流减少多重发射；（d）换用纯度较高的单元素灯。）换用纯度较高的单元素灯。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制（二）（二）背景干扰背景干扰 主要来自原子化器中的主要来自原子化器中的分子的吸收和光的散射分子的吸收和光的散射所产生的干扰，所产生的干扰，使测得的吸光度偏高。使测得的吸光度偏高。1.分子或自

37、由基的背景吸收分子或自由基的背景吸收 吸收特点：带状光谱吸收特点：带状光谱（a）分子：）分子：Ca(OH)2 530560 nm有吸收，干扰有吸收，干扰 Ba 553.6 nm的测定。的测定。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制（b）自由基吸收）自由基吸收：OH-在在 309330 nm及及281206 nm 有吸收有吸收，分别干，分别干Cu 324.7 nm及及Mg 285.2 nm的测定。的测定。2.光散射：光散射：原子化过程产生的微小固体颗粒使光产生散原子化过程产生的微小固体颗粒使光产生散射，射，“假吸收假吸

38、收”。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制3.背景校正方法背景校正方法原理：原理：锐线光源照射：锐线光源照射：原子吸收原子吸收Ax 和背景吸收的总和和背景吸收的总和At；氘灯照射氘灯照射(同一波长同一波长)：背景吸收背景吸收Ab(原子吸收忽略原子吸收忽略)；两次测定吸光度之差，即为原子吸收。两次测定吸光度之差，即为原子吸收。xtbAAAac(1).连续背景校正法（氘灯校正法）连续背景校正法（氘灯校正法）生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑

39、制具体做法：具体做法：连续光源连续光源与空心阴极灯与空心阴极灯光源的两条光光源的两条光束在原子化器束在原子化器中必须严格重中必须严格重叠。叠。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制(2).塞曼效应背景校正法塞曼效应背景校正法Zeeman效应效应：在磁场作用下简并的谱线发生裂在磁场作用下简并的谱线发生裂分的现象。分的现象。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制一、非光谱干扰及其抑制一、非光谱干扰及其抑制（一）（一）化学干扰及其抑制化学干扰及其

40、抑制 被测元素原子与共存组分发生化学反应，生被测元素原子与共存组分发生化学反应，生成热力学更稳定的化合物，影响被测元素的原子成热力学更稳定的化合物，影响被测元素的原子化化(火焰）火焰）。选择性干扰，负效应。选择性干扰，负效应。MgOAl2O3、3CaO5Al2O3 Ca、Mg 在在Al 存在下存在下（贫燃火焰）（贫燃火焰）生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制Ca+PO43-(F-、SO42-)Ca3(PO4)2(CaF2、CaSO4)化学干扰消除方法：化学干扰消除方法：1.加入干扰抑制剂加入干扰抑制剂 抑制剂有释放

41、剂、保护剂和缓冲剂。抑制剂有释放剂、保护剂和缓冲剂。与干扰物质生成比被测元素更与干扰物质生成比被测元素更稳定的化合物稳定的化合物，使被测元素从其与干扰物质形成的化合物中，使被测元素从其与干扰物质形成的化合物中释放出来。释放出来。(1)加入释放剂加入释放剂生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制如：如：PO43-干扰干扰Ca的测定，的测定，加入加入La、Sr盐类盐类，释放，释放Ca。Al 对对Ca、Mg 的干扰，的干扰，加入加入LaCl3，释放，释放Ca、Mg。2CaCl2+2H3PO4 Ca2P2O7+4HClCaCl

42、2+H3PO4+LaCl3LaPO4+3HCl+CaCl2生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制如：如：PO43-干扰干扰Ca的测定，可加入的测定，可加入EDTA。Al 对对Ca、Mg 的干扰，可加入的干扰，可加入8-羟基喹啉。羟基喹啉。(2)加入保护剂加入保护剂 与被测元素生成与被测元素生成稳定且易分解的配合物稳定且易分解的配合物，以，以防止被测元素与干扰组分生成防止被测元素与干扰组分生成难解离的化合物难解离的化合物。H2Y2-+Mg2+=MgY2-+2H+H2Y2-+Al3+=AlY-+2H+生物与化学工程学院生

43、物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制(3)加入饱和剂加入饱和剂当干扰物质达到一定浓度时，干扰趋于稳定。当干扰物质达到一定浓度时，干扰趋于稳定。用用C2H2-N2O 火焰测定火焰测定Ti时，时，Al抑制了抑制了Ti的的吸收。但是当吸收。但是当Al的浓度大于的浓度大于200g/mL后，吸收后，吸收趋于稳定。趋于稳定。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制2.选择合适的原子化条件选择合适的原子化条件火焰火焰干扰情况干扰情况乙炔空气乙炔空气严重干扰严重干扰乙炔乙炔-

44、N2O无干扰无干扰乙炔空气乙炔空气严重干扰严重干扰乙炔乙炔-N2O无干扰无干扰测定元素测定元素CaMg干扰物质干扰物质磷酸盐磷酸盐Al生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制（二）（二）物理干扰及其抑制物理干扰及其抑制 指试液与标准溶液物理性质指试液与标准溶液物理性质(如粘度、表面如粘度、表面张力、密度等张力、密度等)有差别而产生的干扰。是有差别而产生的干扰。是非选择非选择性性干扰。干扰。消除方法：消除方法：1.配制被测试样组成相近的标准样品溶液。配制被测试样组成相近的标准样品溶液。2.标准加入法。标准加入法。3.高浓

45、度溶液可用稀释法。高浓度溶液可用稀释法。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第三节第三节 原子吸收光谱干扰及其抑制原子吸收光谱干扰及其抑制（三）（三）电离干扰及其抑制电离干扰及其抑制 在高温条件下，原子发生电离成为离子，使在高温条件下，原子发生电离成为离子，使基态原子数减少，吸光度下降。基态原子数减少，吸光度下降。如碱金属及碱土金属。如碱金属及碱土金属。消除方法：消除方法：加入电离缓冲剂。加入电离缓冲剂。电离缓冲剂是电离电位较低的元素电离缓冲剂是电离电位较低的元素,加入时，加入时，产生大量电子产生大量电子,抑制被测元素电离。抑制被测元素电离。如：如：K -K+e Ca2+e-

46、Ca生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第四节第四节 分析条件选择与定量分析分析条件选择与定量分析一、分析条件的选择一、分析条件的选择二、定量分析二、定量分析生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第四节第四节 分析条件选择与定量分析分析条件选择与定量分析一、分析条件的选择一、分析条件的选择1分析线分析线 通常选择元素的共振线作分析线。通常选择元素的共振线作分析线。查手册，查手册，空心阴极灯确定。空心阴极灯确定。2狭缝宽度狭缝宽度 狭缝宽度的选择要能使吸收线与邻近干扰线狭缝宽度的选择要能使吸收线与邻近干扰线分开。分开。没有干扰情况下，尽量没有干扰情况下，尽量增加

47、狭缝宽度增加狭缝宽度，增强，增强辐射能以提高灵敏度。辐射能以提高灵敏度。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第四节第四节 分析条件选择与定量分析分析条件选择与定量分析3空心阴极灯电流空心阴极灯电流空心阴极灯的发射特性取决于工作电流。空心阴极灯的发射特性取决于工作电流。灯电流过小，放电不稳定，输出光强度小；灯电流过小，放电不稳定，输出光强度小；灯电流过大，发射谱线变宽，导致灵敏度下降，灯电流过大，发射谱线变宽，导致灵敏度下降，灯寿命缩短。灯寿命缩短。在保证有稳定和足够的辐射光通量的情况下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。，尽量选较低的电流。生物与化学工程

48、学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第四节第四节 分析条件选择与定量分析分析条件选择与定量分析4原子化条件原子化条件A.火焰法火焰法:依据不同试样元素选择不同火焰类型。依据不同试样元素选择不同火焰类型。B.石墨炉原子化法石墨炉原子化法:合理选择干燥、灰化、原子化及净化等阶段合理选择干燥、灰化、原子化及净化等阶段的温度与时间。的温度与时间。5进样量进样量 在实际工作中，通过实验测定吸光度值与进样在实际工作中，通过实验测定吸光度值与进样量的变化量的变化(标准曲线标准曲线)，选择合适的进样量。，选择合适的进样量。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第四节第四节 分析条件选择与定

49、量分析分析条件选择与定量分析二、定量分析二、定量分析1.标准曲线法标准曲线法 配制一系列不同浓度的标准试样，由低到高依配制一系列不同浓度的标准试样，由低到高依次分析，将获得的吸光度次分析，将获得的吸光度A对应于浓度作标准曲线对应于浓度作标准曲线。测量未知试样的吸光度测量未知试样的吸光度，从标准曲线上读出未知，从标准曲线上读出未知溶液的浓度。溶液的浓度。标准曲线法标准曲线法生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第四节第四节 分析条件选择与定量分析分析条件选择与定量分析2.标准加入曲线法标准加入曲线法 取若干份体积相同的试液取若干份体积相同的试液（cx），），依次按比依次按比例加入不同量的待测物的标准溶液（例加入不同量的待测物的标准溶液（c0）：cxcx+c0cx+2c0cx+3c0cx+4c0AxA1A2A3A4 调整总体积相同调整总体积相同，以，以A对浓度对浓度c做图得一直线，图做图得一直线，图中中cX点即待测溶液浓度。点即待测溶液浓度。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 第四节第四节 分析条件选择与定量分析分析条件选择与定量分析3.标准加入法标准加入法(单点计算单点计算)直接加入直接加入没有定容没有定容测定测定:定容后定容后测定测定: