一、流程二、光源三、原子化裝置四、單色器五、檢測器

第三節(jié)

原子吸收分光光度計第八章

原子吸收光譜法2023/2/3原子吸收儀器（1）2023/2/3原子吸收儀器（2）2023/2/3原子吸收儀器（3）2023/2/3一、流程1.特點(1)采用銳線光源(2)原子化系統(tǒng)2023/2/32.原子吸收中的原子發(fā)射現(xiàn)象

在原子化過程中，原子受到輻射躍遷到激發(fā)態(tài)后，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，將再躍遷至基態(tài)，故既存在原子吸收，也有原子發(fā)射。返回釋放出的能量可能有多種形式，產(chǎn)生的輻射也不在一個方向上，但對測量仍將產(chǎn)生一定干擾。消除干擾的措施：

將發(fā)射的光調(diào)制成一定頻率；檢測器只接受該頻率的光信號（切光器、光源脈沖調(diào)制）；

原子化過程發(fā)射的非調(diào)頻干擾信號不被檢測；2023/2/3二、光源1.作用

提供待測元素的特征光譜。獲得較高的靈敏度和準(zhǔn)確度。光源應(yīng)滿足如下要求；（1）能發(fā)射待測元素的共振線，無干擾光譜；（2）能發(fā)射銳線；Δνe<Δνa

（3）輻射光強度大，穩(wěn)定性好。2.空心陰極燈：結(jié)構(gòu)如圖所示2023/2/33.空心陰極燈的原理

施加適當(dāng)電壓時，電子將從空心陰極內(nèi)壁流向陽極，與充入的惰性氣體碰撞而使之電離，產(chǎn)生正電荷，正電荷在電場作用下，向陰極內(nèi)壁猛烈轟擊，使陰極表面的金屬原子濺射出來，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)，激發(fā)態(tài)原子放電回到基態(tài)后，便產(chǎn)生了待測元素的特征光譜線。用不同待測元素作陰極材料，可制成相應(yīng)空心陰極燈?？招年帢O燈的輻射強度與燈的工作電流有關(guān)。優(yōu)缺點：（1）輻射光強度大，穩(wěn)定，譜線窄，燈容易更換。（2）每測一種元素需更換相應(yīng)的燈。2023/2/3三、原子化系統(tǒng)1.作用

將試樣中離子轉(zhuǎn)變成原子蒸氣。MX(液)→MX(固)→MX(氣)→M0（氣）+X0(氣)2023/2/32.原子化方法

火焰法無火焰法—電熱高溫石墨管2023/2/33.火焰原子化裝置

——霧化器和燃燒器。（1）霧化器結(jié)構(gòu)如圖所示主要缺點：霧化效率低。2023/2/3原

子

化

器2023/2/3（2）火焰

試樣霧滴在火焰中，經(jīng)蒸發(fā)，干燥，離解（還原）等過程產(chǎn)生大量基態(tài)原子。

火焰溫度的選擇：（a）保證待測元素充分離解為基態(tài)原子的前提下，盡量采用低溫火焰；（b）火焰溫度越高，產(chǎn)生的熱激發(fā)態(tài)原子越多；（c）火焰溫度取決于燃氣與助燃氣類型，常用空氣—乙炔，最高溫度2500K，能測35種元素。2023/2/3

火焰類型：

化學(xué)計量火焰：溫度高，干擾少，穩(wěn)定，背景低，常用。

富燃火焰：

還原性火焰，燃燒不完全，顏色呈黃色，測定較易形成難熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等，干擾較多，背景較高。

貧燃火焰：氧化性氣氛，顏色呈藍色，火焰溫度低，適用于易解離、易電離的元素，如堿金屬。2023/2/32023/2/3火焰原子化的優(yōu)缺點：優(yōu)點：重現(xiàn)性好，操作簡便。缺點：噴霧氣體對試樣稀釋嚴(yán)重，待測元素易受燃氣和火焰周圍空氣的氧化生成難溶氧化物，使原子化效率降低，靈敏度下降。

為克服火焰原子化的缺點，發(fā)展了石墨爐原子化法。2023/2/34.石墨爐原子化裝置（1）結(jié)構(gòu)如圖所示：外氣路中Ar氣體沿石墨管外壁流動，冷卻保護石墨管；內(nèi)氣路中Ar氣體由管兩端流向管中心，從中心孔流出，用來保護原子不被氧化，同時排除干燥和灰化過程中產(chǎn)生的蒸汽。2023/2/3

溫度時間干燥灰化原子化清殘圖11石墨爐程序升溫示意圖

1）干燥：先用小電流加熱，以除去樣品中的溶劑，溶劑為水的需加熱至100℃左右除去水分。以防止試樣突然沸騰或滲入石墨爐壁中的試液激烈蒸發(fā)而引起的飛濺。干燥時間取決于溶劑的性質(zhì)。

2）灰化（分解）：升高溫度使試樣中鹽類分解并趕走陰離子，破壞有機物，除去易揮發(fā)基體或其它干擾離子。即除去共存的有機物質(zhì)或低沸點無機物煙霧的干擾。最適灰化溫度和時間以待測元素不揮發(fā)損失為限，由基體性質(zhì)決定。(2)無火焰原子化過程（四個步驟）：2023/2/3

3）原子化：在高溫下使以鹽類或氧化物存在的試樣待測元素揮發(fā)并解離成基態(tài)原子。一般情況下原子化溫度每升高100℃，信號峰值提高百分之幾。原子化階段的基本考慮是怎樣以一定的速度使分析元素的信號峰從基體中分離出來，因此在所選定的條件中保護熱量、原子化時間、停留時間等足夠穩(wěn)定。

4）清殘（凈化）：當(dāng)試樣中待測元素信號被記錄后，還需升溫至大于原子化溫度100℃左右數(shù)秒鐘以除去石墨管中殘留物質(zhì)，消除其記憶效應(yīng)，以便下一個試樣的測定。對于一些極易揮發(fā)元素的測定，可以采用連續(xù)升溫的辦法。2023/2/3（3）石墨爐原子化法的優(yōu)缺點

優(yōu)點：原子化程度高，試樣用量少（1-100μL），可測固體及粘稠試樣，靈敏度高，檢測極限10-12g/L。

缺點：精密度差，測定速度慢，操作不夠簡便，裝置復(fù)雜。2023/2/35.低溫原子化方法（1）氫化物發(fā)生法

原子化溫度700~900゜C

；

主要應(yīng)用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素

原理：在酸性介質(zhì)中，與強還原劑硼氫化鈉反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物。例：

AsCl3+4NaBH4+HCl+8H2O=AsH3+4NaCl+4HBO2+13H2

將待測試樣在專門的氫化物生成器中產(chǎn)生氫化物，送入原子化器中檢測。

特點：原子化溫度低；靈敏度高（對砷、硒可達10-9g）；

基體干擾和化學(xué)干擾??；實際上是一分離過程。2023/2/3（2）冷原子化法不需加熱；

主要應(yīng)用于：各種試樣中Hg元素的測量；

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：常溫測量；靈敏度、準(zhǔn)確度較高（可達10-8g汞）；

2023/2/3四、單色器

1.作用將待測元素的共振線與鄰近線分開。

2.組件色散元件（棱鏡、光柵），凹凸鏡、狹縫等。3.單色器性能參數(shù)（1）線色散率（D）

兩條譜線在焦面上被分開的距離與波長差的比值ΔX/Δλ。實際工作中常用其倒數(shù)Δλ/ΔX。

（2）通帶寬度（W）

指通過單色器出射狹縫的某標(biāo)稱波長處的輻射范圍。當(dāng)線色散率（D）一定時，可通過選擇狹縫寬度（S）來確定：W=DS

（3）分辨率儀器分開相鄰兩條譜線的能力。用該兩條譜線的平均波長與其波長差的比值λ/Δλ表示。2023/2/3五、檢測系統(tǒng)主要由光電轉(zhuǎn)換器、放大器、對數(shù)變換器、顯示記錄裝置組成。1.光電轉(zhuǎn)換器----將單色器分出的光信號轉(zhuǎn)變成電信號。如：光電池、光電倍增管、光敏晶體管等。分光后的光照射到光敏陰極K上，轟擊出的光電子又射向光敏陰極1，轟擊出更多的光電子，依次倍增，在最后放出的光電子比最初多到106倍以上，最大電流可達10μA，電流經(jīng)負載電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘査腿敕糯笃鳎▓D4-8）。2.放大器----將光電倍增管輸出的較弱信號，經(jīng)電子線路進一步