AA6800-6300培训讲义

岛津国际贸易（上海）有限公司分析中心岛津AA6800/6300培训班2ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited一.原子吸收光谱法的基础3ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited原子吸收光谱分析概况™1802年伍郎斯顿（W.H.Wollasten）研究太阳光谱，发现连续光谱中有暗线.™1860年克希霍夫（G.Kirchhoff）和本生（R.B.Bunsen）研究碱金属和碱土金属.™1955年澳大利亚物理学家瓦尔什（A.Walsn）发表著名论文原子吸收光谱在化学分析中的应用.™1961年里沃夫（B.V.Lvoi）发表非火焰原子吸收法，灵敏度达10-10~10-14克.™1965年威立斯（J.B.Willis）引入氧化亚氮-乙炔火焰，解决易生成难熔氧化物元素的原子化问题.4ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited原子光谱分析的发展19501960197019801990火焰发射原子吸收原子荧光ICPS年5ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited测定的浓度范围ICP-MS火焰发射火焰AAS无火焰AAS1ppt1ppb1ppm0.1%100%6ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited原子吸收的原理e-E2E1e-hv吸收hv7ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.LimitedE2E1e-hνE2=激发态E1=基态h=Planck常数ν=光谱频率原子吸收的原理E=E2-E1=hνλ=hc/(E2-E1)λ=c/ν8ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited钠线246eV2.2eV3.6eV589nm330.3nm基态9ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.LimitedIoI原子蒸汽l光程长Lambert-Beer定律I=Ioe-klcT=(I/Io)x100%A=log(Io/I)=klcT=透射率,A=吸光度,k=摩尔吸收系数Lambert-Beer定律10ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.LimitedAAS装置的构成(1)辐射源(空心阴极灯)(2)原子化器(火焰/无火焰)(3)光学系统(单/双光束)(4)单色器(分光器)(5)检测器(光电倍增管)(6)信号处理器和数据输出11ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited光源原子化器光学系统单色器检测器信号处理单元AAS装置的构成12ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited(1)辐射源(空心阴极灯)光源13ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited空心阴极灯原理图14ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited空心阴极灯发光原理MMMM阴极阳极氩氩+e-氩+氩+MM*M*M光15ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited(2)原子化器原子化器16ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited原子化过程将分析物质转换为发射或吸收光能量的自由原子的过程溶液雾化气溶胶自由原子蒸汽炉加热火焰17ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited原子化器的2种类型(1)火焰(2)无火焰-石墨炉AAS(GFA)-冷汞发生器MVU-1A-氢化物发生器HVG-118ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited火焰原子化火焰通过助燃气如空气,氧化亚氮,氩和燃气如氢,乙炔等的燃烧而产生。19ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited火焰AAS中形成自由原子的过程™颗粒的去溶剂™固体的汽化™分子的解离™分析物原子的电离20ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited火焰原子化的过程溶液雾化喷雾去溶剂干燥的气溶胶蒸发自由原子分子离子21ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited火焰原子化器火焰原子化器22ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited火焰温度火焰类型最高温度(°C)Ar-H2Air-H2Air-C2H2N2O-C2H2157720452300295523ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.LimitedAA火焰原子化器的构造24ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited燃烧器角度与吸光度25ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited火焰的选择♦空气-乙炔多数元素♦N2O-乙炔耐熔元素:Al,V,Ti等.♦氩-氢吸收波长位于〈230nmUV区的元素As,Se,Zn,Pb,Cd,Sn26ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited气体控制器面板27ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited原子化器的2种类型(1)火焰(2)无火焰-石墨炉AAS(GFA)-冷汞发生器MVU-1A-氢化物发生器HVG-128ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited石墨炉AAS29ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited石墨炉原子化的过程输送样品溶液液滴去溶剂固体颗粒蒸发蒸汽分子离子自由原子•在石墨管中注入数μL-数十μL的样品溶液，并通以大电流。通过产生的热加热石墨管，使样品中目的元素原子化。最高温度可达近3000℃。30ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.LimitedGFA中涉及原子化的过程™干燥或去溶剂阶段™灰化阶段™原子化阶段™清洁阶段(选择)31ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.LimitedGFA的加热阶段干燥阶段灰化阶段原子化阶段温度(oC)时间(秒)外气流(氩)内气流(氩)020355054清洁阶段(选择)32ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited两种加热控制法(1)电流控制法石墨管的温度与提供到石墨管的电流有关.(2)温度控制法石墨管的温度与石墨管发射的红外线强度相关,红外线由光电探头检测.33ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited加热过程自动温度校正石墨管的温度(oC)100200300400500600加热时间100oC(A)的加热电流100oC34ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited高灵敏度GFA35ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited新设计的优点™高灵敏度™长寿命的石墨管™适合连续多样品分析减少操作成本36ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited石墨管的类型™高密度石墨管原子化温度低的元素，如：Cd，Pb，Na，K，Zn，Mg等高浓度时降低灵敏度，如：Al，Fe，Cu等™热解石墨管易与碳结合的元素，如：Ni，Ca，Ti，Si，V，Mo等™平台石墨管复杂基体，如：生物样品，排放水，海水等37ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited石墨管样品注入孔高密度石墨管样品注入孔热解石墨管38ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited平台石墨管样品注入孔39ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited(3)单/双光束的光学系统光学系统40ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited光学系统(单/双光束)单光束：光源辐射出目的元素的特征光谱,光束经样品池准直于单色器。双光束:来自灯光源的光被分为样品光束和参比光束,样品光束准直于样品池,参比光束绕过样品池,测量信号为样品光束和参比光束的比值。可消除光源强度波动造成的影响，得到更稳定的基线。41ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited™HCL：空心阴极灯™D2：氘灯™BS：分束器™W1-W4：窗板™M1-M6：反射镜™S1，S2：狭缝™G：衍射光栅™PMT：光电倍增管AA6800AA6800光学系统光学系统42ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.LimitedAA6300AA6300光学系统光学系统™HCL：空心阴极灯™M1-M6：镜™D2：氘灯™S1，S2：狭缝™BS：分束器™G：衍射光栅™W1-W4：窗板™PMT：光电倍增管™CM：斩光镜43ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited(4)检测器(光电倍增管)检测器44ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited光电倍增管™由光敏阴极和收集阳极组成.™阴极和阳极由若干个称之为打拿极的电极分开.™当有一个具有一定能量的电子撞击打拿极时可发射2~5电子.导致电子的倍增.™将采集到的光信号转变为电信号.45ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited光电倍增管46ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited(5)信号处理单元信号处理单元47ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.LimitedAAS分析中的干扰及其解决方法48ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.LimitedAAS分析中的三种干扰(1)物理干扰(2)化学干扰(3)分光干扰™分子吸收™光散射™光谱干扰49ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited(1)物理干扰„原因干扰来自样品的流体特性:如黏度,表面张力等火焰AAS石墨炉AAS火焰微吸管50ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited物理干扰„解决方法标准加入法.™火焰–加大稀释倍数(10~50倍)或用丙酮或丁醇.™石墨炉-使用热解/平台石墨管.51ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited(2)化学干扰„原因样品各组分之间化学反应产生的各种化合物例如：™在火焰AAS中,磷酸盐对Ca,Mg,(碱土金属)等的干扰.™在GFA中,目标元素在灰化阶段由于氯化物,等引起的散射。52ShimadzuInte