1、2022-3-23一、流程一、流程general process二、光源二、光源light sources 三、原子化裝置三、原子化裝置device of atomization四、單色器四、單色器Monochromators五、檢測器五、檢測器 detector第三節(jié)第三節(jié) 原子吸收原子吸收光譜儀器光譜儀器atomic absorption spectrometer 2022-3-23原子吸收光譜儀（原子吸收光譜儀（1）2022-3-23原子吸收光譜儀（原子吸收光譜儀（2）2022-3-23原子吸收光譜儀（原子吸收光譜儀（3）2022-3-23原子吸收光譜儀（原子吸收光譜儀（4）2022-3

2、-23原子吸收光譜儀原子吸收光譜儀2022-3-23一、流程一、流程1. 特點特點(1)(1)采用銳線光源采用銳線光源(2)(2)樣品樣品( (原子化系統(tǒng)原子化系統(tǒng)) )在單色器之前在單色器之前(3)(3)原子化系統(tǒng)原子化系統(tǒng)2022-3-232.2.原子吸收中的原子發(fā)射現(xiàn)象原子吸收中的原子發(fā)射現(xiàn)象 在原子化過程中，基態(tài)原子對同頻率輻射產(chǎn)生吸收,但也有激發(fā)態(tài)原子發(fā)射譜線,對測量將產(chǎn)生一定干擾。消除干擾措施：消除干擾措施：將發(fā)射光調(diào)制成一定頻率；檢測器只接受該頻率的光信號；原子化過程發(fā)射的非調(diào)頻光信號不被檢測；2022-3-23二、光源二、光源 作用：作用： 提供待測元素的特征光譜。獲得較高的靈

3、敏度和準(zhǔn)確度。提供待測元素的特征光譜。獲得較高的靈敏度和準(zhǔn)確度。 要求：要求：（1 1）發(fā)射待測元素的共振線）發(fā)射待測元素的共振線, ,且為且為銳線銳線;（2 2）輻射光強度大輻射光強度大;（3 3）穩(wěn)定性好、壽命長。）穩(wěn)定性好、壽命長。（動畫動畫）1. 空心陰極燈結(jié)構(gòu)：空心陰極燈結(jié)構(gòu)：2022-3-232.2.空心陰極燈的原理空心陰極燈的原理正離子具有很大的能量正離子具有很大的能量, ,當(dāng)當(dāng) 動能動能 晶格能晶格能, ,使陰極表面金屬使陰極表面金屬原子濺射出來原子濺射出來No，濺射出來的金屬原子再與電子、惰性氣，濺射出來的金屬原子再與電子、惰性氣體原子及離子發(fā)生撞碰而被激發(fā)體原子及離子發(fā)生撞

4、碰而被激發(fā) Nj ； 施加適當(dāng)電壓時，陰極放出電施加適當(dāng)電壓時，陰極放出電子子, ,電子將從空心陰極內(nèi)壁流向電子將從空心陰極內(nèi)壁流向陽極；陽極；電子被兩極間所加電壓加速電子被兩極間所加電壓加速, ,與充入的惰性氣體碰撞而使之與充入的惰性氣體碰撞而使之電離，產(chǎn)生正電荷，其在電場作用下，向陰極內(nèi)壁猛烈轟擊電離，產(chǎn)生正電荷，其在電場作用下，向陰極內(nèi)壁猛烈轟擊；于是陰極內(nèi)輝光中便出現(xiàn)了于是陰極內(nèi)輝光中便出現(xiàn)了陰極物質(zhì)陰極物質(zhì)和內(nèi)充惰性氣體的光譜和內(nèi)充惰性氣體的光譜 特征光譜特征光譜 。2022-3-23缺點：缺點： 每測一種元素需更換相應(yīng)的燈。每測一種元素需更換相應(yīng)的燈。 一般不做定性分析一般不做定性

5、分析.影響譜線性質(zhì)的因素影響譜線性質(zhì)的因素: 譜線波長譜線波長:取決于取決于 陰極材料，可制成相應(yīng)空心陰極燈陰極材料，可制成相應(yīng)空心陰極燈. 譜線寬度譜線寬度:取決于取決于載氣壓力載氣壓力和和燈電流燈電流 譜線強度譜線強度:取決于取決于載氣種類載氣種類、燈電流燈電流、供電方式供電方式 背景背景:取決于取決于內(nèi)充氣體內(nèi)充氣體和和雜質(zhì)氣體雜質(zhì)氣體 穩(wěn)定性穩(wěn)定性:預(yù)熱預(yù)熱 1520min 穩(wěn)定穩(wěn)定 壽命壽命: 用久之后用久之后,燈內(nèi)氣體壓強下降燈內(nèi)氣體壓強下降,陰極物質(zhì)濺射減少陰極物質(zhì)濺射減少,共共 振線強度下降振線強度下降,靈敏度降低靈敏度降低.3.空心陰極燈的光譜特性和影響因素空心陰極燈的光譜特

6、性和影響因素特性特性: 輻射光強度大，譜線窄，光強穩(wěn)定，背景小輻射光強度大，譜線窄，光強穩(wěn)定，背景小.2022-3-23三、原子化系統(tǒng)三、原子化系統(tǒng)1.1.作用作用 提供能量,使試液干燥、蒸發(fā)、原子化， 將試樣中待測組分轉(zhuǎn)變成 N0 。2022-3-232.2.原子化方法原子化方法火焰原子化器火焰原子化器無火焰原子化器無火焰原子化器電熱高溫石墨爐電熱高溫石墨爐2022-3-233.3.火焰原子化裝置火焰原子化裝置結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 霧化器、霧化器、霧化室、霧化室、燃燒器、火焰燃燒器、火焰 （動畫動畫）（1）霧化器）霧化器作用：引入試液并使之霧化作用：引入試液并使之霧化2022-3-23霧霧化化室室2

7、022-3-23（2）霧化室）霧化室作用作用:使試樣進一步細小、均勻使試樣進一步細小、均勻 。使燃氣、助燃氣和細小的霧滴充分均勻使燃氣、助燃氣和細小的霧滴充分均勻氣溶膠氣溶膠起起“緩和緩和”混合氣壓的作用，使火焰穩(wěn)定?；旌蠚鈮旱淖饔茫够鹧娣€(wěn)定。要求要求:霧滴顆粒細小，粒徑均勻；霧滴顆粒細小，粒徑均勻； 霧化量大，霧化效率高；霧化量大，霧化效率高；2022-3-23（3）燃燒器）燃燒器作用：作用：產(chǎn)生火焰并使試樣蒸發(fā)和原子化的裝置。產(chǎn)生火焰并使試樣蒸發(fā)和原子化的裝置。類型：類型：燃燒器由不燃燒器由不銹鋼材料制成，耐銹鋼材料制成，耐腐蝕、耐高溫。腐蝕、耐高溫。 單縫燃燒器應(yīng)用單縫燃燒器應(yīng)用最廣，

8、燃燒器的高最廣，燃燒器的高度可上下調(diào)節(jié)，以度可上下調(diào)節(jié)，以便選擇適宜的火焰便選擇適宜的火焰原子化區(qū)。原子化區(qū)。2022-3-23（4 4）火焰）火焰（a）保證待測元素充分離解為基態(tài)原子的前提下，盡量采用保證待測元素充分離解為基態(tài)原子的前提下，盡量采用 低溫火焰；低溫火焰；（b）火焰溫度越高，產(chǎn)生的火焰溫度越高，產(chǎn)生的 Nj 越多；越多；（c）火焰溫度取決于燃氣與助燃氣類型。火焰溫度取決于燃氣與助燃氣類型。 試樣霧滴在火焰中，經(jīng)蒸發(fā)，干燥，解離等過程產(chǎn)生基試樣霧滴在火焰中，經(jīng)蒸發(fā)，干燥，解離等過程產(chǎn)生基態(tài)原子態(tài)原子 No火焰溫度如何選擇火焰溫度如何選擇？2022-3-23 火焰類型：火焰類型：化

9、學(xué)計量火焰化學(xué)計量火焰：（正常焰、中性焰）溫度高、干擾少、穩(wěn)定、背景低；富燃火焰富燃火焰：（還原性火焰）助燃氣少、燃氣增多，燃燒不完全，適合易形成難熔氧化物的元素Mo、Cr、 稀土等。貧燃火焰貧燃火焰（氧化性氣氛）助燃氣過量、燃燒完全，火焰溫度低適用于易解離元素。如：堿金屬測定2022-3-23試液經(jīng)過霧化、干燥、氣化、解離，成為基態(tài)原子蒸氣，即 MX(1) 脫溶 MX(s) 氣化 MX(g) 原子化 Mo(g) + Xo (g)Mo (g)可能進一步被激發(fā)和電離，即 M (g) Mo (g) M(g)+e在乙炔空氣焰燃燒中，存在著OH、C、CO、CH等氣態(tài)分解產(chǎn)物，某些金屬元素的 No 易形

10、成難解離的氧化物(MO)或氫氧化物(MOH)， 使 No 減少，并且這些 MO 和 MOH 分子可能被激發(fā)，形成分子光譜干擾，即 Mo(g)十O MO(g) MO(g) Mo (g)+OH MOH(g) MOH (g)小結(jié)：小結(jié)：試液在火焰原子化過程中，往往伴隨著一系列反應(yīng)。 No 被激發(fā)、電離或者形成氧化物、氫氧化物等副反應(yīng)，不僅使 No 減少，方法靈敏度降低，而且會產(chǎn)生各種干擾?；鹧嬖踊^程火焰原子化過程2022-3-23常用空氣常用空氣乙炔最高溫度乙炔最高溫度 2600K 能測能測35種元素。種元素。2022-3-23火焰種類及對光的吸收：火焰種類及對光的吸收： 選擇火焰時，還應(yīng)考慮火

11、焰本身對光的吸收。根據(jù)待測元素的共振線，選擇不同的火焰，可避開干擾： 例：例：Z Zn n的共振線的共振線2 218.918.9nmnm由圖可見，采用空氣-乙炔火焰時，火焰產(chǎn)生吸收，而選氫-空氣火焰則較好；空氣空氣- -乙炔火焰乙炔火焰：最常用；可：最常用；可測定測定3030多種元素；多種元素；N N2 2O O- -乙炔火焰乙炔火焰：火焰溫度高，：火焰溫度高， 可測定的增加到可測定的增加到7070多種。多種。2022-3-234.4.石墨爐原子化裝置石墨爐原子化裝置（1）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu): （加熱電源、石墨管、爐體）（加熱電源、石墨管、爐體） 外氣路中Ar氣沿石墨管外壁流動，冷卻保護石墨管； 內(nèi)氣

12、路中Ar氣由管兩端流向管中心并流出，用來保護 No 不被氧化，同時排除干燥和灰化過程中產(chǎn)生的蒸汽及殘渣。（動畫動畫）2022-3-23（2）原子化過程）原子化過程原子化過程原子化過程干燥、灰化、原子化、除殘四個階段干燥、灰化、原子化、除殘四個階段，待測元素，待測元素在在高溫下生成高溫下生成 No 。2022-3-231干燥干燥：通小電流升至100，進行干燥,除去溶劑和水分 2灰化灰化: 100800，除去基體和有機物，時間10 20s3原子化原子化:18003000，時間5 10s,試樣解離為 No 4除殘除殘:25003200， 5 10s，除基體殘留物,除記憶效應(yīng)。優(yōu)點：優(yōu)點：原子化程度高

13、，試樣用量少（1-100L），可測固體及粘稠試樣，靈敏度高，檢測限10-12 g/L。 缺點：缺點：精密度差，速度慢，裝置復(fù)雜（動畫動畫）2022-3-235.5.其他原子化方法其他原子化方法（1）低溫原子化方法）低溫原子化方法 主要是氫化物原子化方法，原子化溫度 700900C ；主要應(yīng)用于主要應(yīng)用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素 原理原理：在酸性介質(zhì)中，與強還原劑 NaBH4 生成氣態(tài)氫化物 AsCl3 +4NaBH4 + HCl +8H2O = AsH3 +4NaCl +4HBO2+13H2送入原子化器中檢測。 特點特點：原子化溫度低 ； 靈敏度高（對砷、硒可達1

14、0-9 g/L ）； 基體干擾和化學(xué)干擾??； 2022-3-23（2 2）冷原子化法）冷原子化法主要應(yīng)用于主要應(yīng)用于：各種試樣中Hg元素的測量； 原理原理： 將試樣中的汞離子用SnCl2或鹽酸羥胺完全還原為金屬汞后，用氣流將汞蒸氣帶入具有石英窗的氣體測量管中進行吸光度測量。 特點特點：常溫測量； 靈敏度、準(zhǔn)確度較高（可達10-8 g/L汞）；2022-3-23四、分光系統(tǒng)四、分光系統(tǒng)R（3）光譜通帶光譜通帶（W）： 指單色器出射光束波長區(qū)間的寬度。指單色器出射光束波長區(qū)間的寬度。當(dāng)?shù)股⒙剩ó?dāng)?shù)股⒙剩―）一定時，可通過選擇狹縫寬度（一定時，可通過選擇狹縫寬度（S）來確定來確定1.作用作用 將待測元素的共振線與鄰近線分開。將待測元素的共振線與鄰近線分開。2.組件組件 入射狹縫、色散元件（光柵）、凹面鏡、出射狹縫入射狹縫、色散元件（光柵）、凹面鏡、出射狹縫（1）倒線色散率倒線色散率（D）：（2）分辨率分辨率（R）：）：儀器分開相鄰兩條譜線的能力。儀器分開相鄰兩條譜線的能力。dldD3.單色器性能參數(shù)單色器性能參數(shù)W = D S2022-3-23五、檢測系統(tǒng)五、檢測系統(tǒng)主要由檢測器、放大器、對數(shù)變