搜索
原子吸收光谱仪主要内容：一、原子吸收光谱的基本原理简介二、PE原子吸收光谱仪的组成三、原子吸收光谱分析的应用一、原子吸收光谱的基本原理简介原子吸收光谱工作原理：是根据被测元素基态原子对共振辐射的吸收程度，来确定试样中被测元素的浓度。原子吸收光谱仪的结构示意图：原子吸收光谱分析是基于原子外层电子的跃迁。原子由原子核和绕核运动的核外电子组成，不同的元素其核外电子的数目各不相同，通常情况下，原子的核外电子都是在一些特定的轨道上运动，这种稳定状态下的原子称为基态原子。基态原子吸收一定能量之后跃迁到较高的能量状态，这种状态被称为激发态。激发态原子是不稳定的，原子最终将会返回到基态，同时放出能量。原子吸收原子吸收过程基态原子吸收共振线能量跃迁EoE2E3E1太阳外层大气压阳光12341234吸收能量图(每个元素的吸收线较少)abcdEo基态激发态激发能量bac}E3E2E1E离子化发射能量图（每个元素有较多的发射线)abcdEo基态激发态发射能量bac}E3E2E1E离子化在原子的吸收和发射过程中，所放出的能量和所接收到的能量与辐射或吸收的电磁波（光是特殊波长范围内的电磁波）的波长有着严格的一一对应的关系，即：∆E=hν式中∆E——两状态的能量差；h——普朗克常量；——辐射的电磁波频率。定量依据：通过测量辐射光源的吸收程度，可以定量确定分析物的含量。ν朗伯-比尔吸收定律：透光率T（％）与吸光度（ABS）的关系透光率/T吸光度/A100%010%11%20.1%3朗伯－比耳定律实际理论曲线吸收值(ABS)浓度A=abcabcA火焰原子化分析曲线线性可达2个数量级而石墨炉则较窄，通常只有一个数量级吸收定律，假设：基态原子对光的吸收，只存在鉴定的电子跃迁，而无复杂的次级过程；在整个吸收层中吸收系数不变；激发处理关系式进行了近似简化。校正曲线弯曲的原因光吸收的最简式A=KC，只适用于均匀稀薄的蒸汽原子，随着吸收层中原子浓度的增加，上述简化关系不成立；在高浓度下，分子不成比例地分解。结果，相对于稳定的原子温度，较高浓度下给出的自由原子比率较低。校正曲线弯曲的原因（1）由于有不被吸收的辐射、杂散光。因为必须全部光被吸收到同一程度才能保持线性；（2）由于光源的老化或使用高的灯电流引起的空心灯谱线扩宽；（3）由于单色器狭缝太宽，则传送到检测器去的谱线会超过一条，校正曲线表现出更大的弯曲。定量分析方法原子吸收光谱是一种相对分析方法，用校正曲线进行定量。常用的定量方法有标准曲线法和标准加入法。标准曲线法是最基本的定量方法，是其他定量方法的基础。标准曲线法成功应用的基本条件在于：标准系列与被分析样品组成的精确匹配、标样浓度的准确标定、吸光度值的准确测定与校正曲线的正确绘制和使用。标准曲线法：用标准溶液配制标准系列，分别测定其吸光度。以测得的吸光度为纵坐标，元素浓度为横坐标，建立校正曲线A=f(c)。在相同的实验条件下，测定样品试样溶液的吸光度Ax，根据测得的吸光度Ax从校正曲线上求出样品中待测元素的含量cx。优点：简单、快速缺点：仅适用于组成简单、干扰较少的样品。标准加入法分析结果的准确性直接依赖与标准系列与被分析样品组成的精确匹配，在实际分析过程中所遇到的样品的基体、组成和浓度千变万化，要找到完全与被分析样品组成相匹配的标准物质是不容易的。标准加入法是在几份等量的被分析试样中分别加入0、c1、c2、c3、c4等不同量的被测定元素的标准溶液，依次测定其吸光度值A0、A1、A2、A3、A4，建立吸光度值Ai对加入量ci的校正曲线，其延长线与横坐标轴的交点到原点的距离相应的浓度为原始试样中待测元素的浓度cx。因为基体组成是相同的，可以自动补偿样品基体的物理和化学干扰，提高测定的准确度。三、PE原子吸收光谱仪的组成原子吸收光谱仪由以下五大部分组成：1.光源：能够发射待测元素的特征光谱；2.原子化器：将样品中待测元素转化为原子蒸气（如：火焰、石墨炉等）；3.单色器：将元素灯所产生的特定被分析元素的特征谱线从其它非特征谱线中分离出来。4.检测器：将单色器分出的光信号进行光电转换。5.数据处理输出系统：将检测器的相应值转换成有用的分析测量值。其中光源和原子化器是仪器的核心，下面将做详细介绍。（一）光源因为原子只吸收特定波长的光，因此原子吸收光谱中通常使用的光源为锐线光源，目前主要使用的锐线光源为空心阴极灯（HCL）和无极放电灯（EDL）。1.HCL空心阴级灯基本结构：由被测元素材料制成的空心阴极和一个由钛、锆、钽或其它材料制作的阳极。阴极和阳极封闭在带有光学窗口的硬质玻璃管内，管内充有压强为2-10mmHg的惰性气体氖或氩，其作用是产生离子撞击阴极，使阴极材料发光。HCL的安装（二）原子化器在原子吸收光谱仪中，原子化器的作用就是将样品中的目标元素从原来的分子状态、离子状态变成为处于基态的自由原子，而这个过程是原子吸收光谱仪器最重要和最关键的部件，是直接决定仪器分析灵敏度的关键因素。常用的原子化器有火焰原子化器和非火焰原子化器。1.火焰原子化器火焰原子化器是由雾化器、雾化室和燃烧头三部分组成。用火焰使试样原子化是目前广泛应用的一种方式。它是将液体试样经喷雾器形成雾粒，这些雾粒在雾化室中与气体（燃气与助燃气）均匀混合，除去大液滴后，再进入燃烧器形成火焰。此时，试液在火焰中产生原子蒸气。火焰警示标签a.表面高温警示；b.存在紫外线伤害，避免肉眼直接观测火焰；c.点燃火焰后不要将门打开。（1）燃烧头PerkinElmer火焰原子吸收的燃烧头是由耐腐蚀性的钛制成，其中包含配合空气-乙炔使用的10cm燃烧头，和笑气-乙炔使用的5cm燃烧头。同时燃烧头可以转动一定角度，以降低测定的灵敏度。随着使用时间的延长，燃烧头需要定期进行清洁维护（特别是在测定一些常见元素如K、Na、Ca、Zn等时，尤其要注意燃烧头的清洁）。清洁时将燃烧头取下，使用工具中配备的清洁钢片，在去离子水中进行冲洗。（2）火焰空气-乙炔火焰空气-乙炔火焰是原子吸收测定中最常用的火焰，温度约为2300℃，该火焰燃烧稳定，使用安全，重现性好，噪声低，对大多数元素有足够高的灵敏度。常用的焊接级乙炔就可以达到使用要求，但是由于焊接级乙炔通常存放在丙酮溶液中，当储气瓶内压力减小时，进入火焰中的丙酮浓度增加，如果分析元素需要富燃型火焰时，丙酮浓度的增加可能会导致错误的结果。同样，当丙酮流进气体控制盒时，可能会损坏阀门和管道。因此，当储气瓶压力下降到520KPa以下时，应该更换乙炔储气瓶。乙炔储气瓶在储存和使用时都应该保持竖直的状态，这样可以避免液体丙酮流到储气瓶的阀门上。如果你发现你的原子吸收实验中，焊接级乙炔气不符合要求，你可以使用原子吸收级的乙炔气，或者在气源上使用除去丙酮的乙炔过滤器。（3）雾化器为满足不的分析要求，可以选择不同种类的雾化器。常见的有高灵敏度雾化器和不锈钢标准雾化器。扰流器是与雾化器一齐配套使用的部件，扰流器被固定地安放在预混合室内，它的作用是将喷向它的气溶胶中较大颗粒挡住，不让它们进入到火焰中，这样，进入到后面火焰中的颗粒更小、更均匀，有利于改善测定重复性。高灵敏度雾化器含有一个陶瓷撞击球，其作用是，由喷雾口喷出的液滴高速撞击到用玻璃或耐腐蚀的陶瓷材料做成的小球上，液滴被粉碎成许多更小的颗粒，提高了雾化效率，从而提高测定灵敏度。所有PerkinElmer雾化器都是可调的，并且可以轻松的拆卸下来进行清洗，而且如果需要的话，每个部件都可以进行替换。火焰原子化优点：便于使用、可靠和受记忆效应的影响小；燃烧器系统小巧、耐用、价格低廉；可获得足够的信噪比，精密度高，线性范围较石墨炉宽。缺点：样品量需要较多；雾化效率低：一般5～10％；不能或难以直接分析固体或黏度高的液体样品；灵敏度低，因为燃气和助燃气体将样品大量稀释，因而灵敏度受到限制。2.石墨炉原子化器石墨炉原子化法的过程是将试样注入石墨管中间位置，用大电流通过石墨管产生高温使试样经过干燥、灰化和原子化。与火焰原子化法相比，石墨炉原子化法具有如下特点：a.灵敏度高、检测限低；b.用样量少；c.试样直接注入原子化器，从而减少溶液一些物理性质差异带来的干扰。石墨炉警示标签1.带有心脏起搏器的人员不能靠近2.注意和石墨炉保持0.6m的距离3.强磁场辐射警示4.表面高温警示石墨炉自动进样器石墨炉一定量的样品加入到石墨炉（一般为石墨材质）内，电加热经几个步骤，最后在一个较高的温度下，被迅速地原子化，从而产生与被测元素的含量成正比的原子数量。突出的优点：灵敏度高，检出限低进样量少重要的问题：分析速度慢（一般每次分析2～3分钟）精度差原子化机理复杂，导致背景问题火焰和石墨炉原子吸收AAS标准火焰石墨炉元素6748灵敏度ppmppt-ppb精度好不错干扰少多速度快慢操作方便程度容易较复杂火焰的毒害性是无自动化可行性是是操作费用低中等（三）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。（四）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：光电倍增管等。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。（一）在环境分析领域中的应用火焰法可测定水、海水、冶金废水及土壤消解液和固体废物浸出液的Cu,Zn,Pb,Cd,Cr,Fe,Co,Ni,Mn,Ag等重金属及碱金属、碱土金属元素。石墨炉法多用于地表水、饮用水源地表水及大气颗粒物中重金属元素的监测分析。四、原子吸收光谱分析的应用（二）在农业领域中的应用用于测定土壤、植物、水果、蔬菜、食品、饲料和水产品中的微量元素和重金属元素，如K、Na、Ca、Mg、Cu、Mn、Zn、Fe、Mo等。（三）在冶金工业方面的应用钢铁中除分析线处于真空紫外区的C.S.P元素外，其它元素几乎都可以用原子吸收方法测定。钢铁及高温合金钢中的有害杂质元素，如Pb、Bi、As、Sb、Sn等，可以采用氢化物发生一原子吸收法进行测定。（四）在生物组织方面的应用生物组织样品包括血液、尿、指甲、人发及软组织、胆汁、内脏等，根据样品元素的含量，可采用火焰及无火焰两种方法测定。主要用来测定Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Pb、Cr、Mn、Ni、Cd、K等。谢谢各位！