18:41:23一、流程generalprocess二、光源lightsources三、原子化装置deviceofatomization四、单色器monochromators五、检测器detector第二节原子吸收光谱仪及主要部件第十四章原子吸收光谱分析法atomicabsorptionspectrometerandmainpartsatomicabsorptionspectrometry,AAS18:41:23原子吸收仪器(1)18:41:23原子吸收仪器(2)18:41:23原子吸收仪器(3)18:41:23原子吸收仪器(4)18:41:23一、流程1.特点(1)采用锐线光源(2)单色器在火焰与检测器之间(3)原子化系统18:41:232.原子吸收中的原子发射现象在原子化过程中,原子受到辐射跃迁到激发态后,处于不稳定状态,将再跃迁至基态,故既存在原子吸收,也有原子发射。但返回释放出的能量可能有多种形式,产生的辐射也不在一个方向上,但对测量仍将产生一定干扰。消除干扰的措施:将发射的光调制成一定频率;检测器只接受该频率的光信号;原子化过程发射的非调频干扰信号不被检测;18:41:23二、光源1.作用提供待测元素的特征光谱。获得较高的灵敏度和准确度。光源应满足如下要求;(1)能发射待测元素的共振线;(2)能发射锐线;(3)辐射光强度大,稳定性好。2.空心阴极灯:结构如图所示(动画)18:41:233.空心阴极灯的原理•施加适当电压时,电子将从空心阴极内壁流向阳极;•与充入的惰性气体碰撞而使之电离,产生正电荷,其在电场作用下,向阴极内壁猛烈轰击;•使阴极表面的金属原子溅射出来,溅射出来的金属原子再与电子、惰性气体原子及离子发生撞碰而被激发,于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱。•用不同待测元素作阴极材料,可制成相应空心阴极灯。•空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。优缺点:(1)辐射光强度大,稳定,谱线窄,灯容易更换。(2)每测一种元素需更换相应的灯。18:41:23三、原子化系统1.作用将试样中离子转变成原子蒸气。(动画)18:41:232.原子化方法火焰法无火焰法—电热高温石墨管,激光(动画)18:41:233.火焰原子化装置——雾化器和燃烧器。(1)雾化器结构如图所示主要缺点:雾化效率低。(动画)18:41:23原子化器18:41:23(2)火焰试样雾滴在火焰中,经蒸发,干燥,离解(还原)等过程产生大量基态原子。火焰温度的选择:(a)保证待测元素充分离解为基态原子的前提下,尽量采用低温火焰;(b)火焰温度越高,产生的热激发态原子越多;(c)火焰温度取决于燃气与助燃气类型,常用空气—乙炔最高温度2600K能测35种元素。18:41:23火焰类型:化学计量火焰:温度高,干扰少,稳定,背景低,常用。富燃火焰:还原性火焰,燃烧不完全,测定较易形成难熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等。贫燃火焰:火焰温度低,氧化性气氛,适用于碱金属测定。18:41:2318:41:23火焰种类及对光的吸收:选择火焰时,还应考虑火焰本身对光的吸收。根据待测元素的共振线,选择不同的火焰,可避开干扰:例:As的共振线193.7nm由图可见,采用空气-乙炔火焰时,火焰产生吸收,而选氢-空气火焰则较好;空气-乙炔火焰:最常用;可测定30多种元素;N2O-乙炔火焰:火焰温度高,可测定的增加到70多种。18:41:234.石墨炉原子化装置(1)结构如图所示:外气路中Ar气体沿石墨管外壁流动,冷却保护石墨管;内气路中Ar气体由管两端流向管中心,从中心孔流出,用来保护原子不被氧化,同时排除干燥和灰化过程中产生的蒸汽。(动画)18:41:23(2)原子化过程原子化过程分为干燥、灰化(去除基体)、原子化、净化(去除残渣)四个阶段,待测元素在高温下生成基态原子。(动画)18:41:23(3)优缺点优点:原子化程度高,试样用量少(1-100μL),可测固体及粘稠试样,灵敏度高,检测极限10-12g/L。缺点:精密度差,测定速度慢,操作不够简便,装置复杂。18:41:235.其他原子化方法(1)低温原子化方法主要是氢化物原子化方法,原子化温度700~900゜C;主要应用于:As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素原理:在酸性介质中,与强还原剂硼氢化钠反应生成气态氢化物。例AsCl3+4NaBH4+HCl+8H2O=AsH3+4NaCl+4HBO2+13H2将待测试样在专门的氢化物生成器中产生氢化物,送入原子化器中检测。特点:原子化温度低;灵敏度高(对砷、硒可达10-9g);基体干扰和化学干扰小;18:41:23(2)冷原子化法低温原子化方法(一般700~900゜C);主要应用于:各种试样中Hg元素的测量;原理:将试样中的汞离子用SnCl2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窗的气体测量管中进行吸光度测量。特点:常温测量;灵敏度、准确度较高(可达10-8g汞);18:41:23四、单色器1.作用将待测元素的共振线与邻近线分开。2.组件色散元件(棱镜、光栅),凹凸镜、狭缝等。3.单色器性能参数(1)线色散率(D)两条谱线间的距离与波长差的比值ΔX/Δλ。实际工作中常用其倒数Δλ/ΔX(2)分辨率仪器分开相邻两条谱线的能力。用该两条谱线的平均波长与其波长差的比值λ/Δλ表示。(3)通带宽度(W)指通过单色器出射狭缝的某标称波长处的辐射范围。当倒色散率(D)一定时,可通过选择狭缝宽度(S)来确定:W=DS18:41:23五、检测系统主要由检测器、放大器、对数变换器、显示记录装置组成。1.检测器--------将单色器分出的光信号转变成电信号。如:光电池、光电倍增管、光敏晶体管等。分光后的光照射到光敏阴极K上,轰击出的光电子又射向光敏阴极1,轰击出更多的光电子,依次倍增,在最后放出的光电子比最初多到106倍以上,最大电流可达10μA,电流经负载电阻转变为电压信号送入放大器。2.放大器------将光电倍增管输出的较弱信号,经电子线路进一步放大。3.对数变换器------光强度与吸光度之间的转换。4.显示、记录新仪器配置:原子吸收计算机工作站18:41:23内容选择:第一节原子吸收光谱分析基本原理basicprincipleofAtomicabsorptionspectroscopy第二节原子吸收分光光度仪atomicabsorptionspectrometer第三节干扰与抑制interferencesandelimination第四节操作条件选择与应用choiceofoperatingconditionandapplication第五节原子荧光光谱分析法atomicfluorescencespectrometry,AFE结束