原子吸收光譜儀的原理及維護第1頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月一、基本原理二、儀器組成三、分析方法及干擾四、儀器操作及維護五、常見故障及排除目錄第2頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月一、基本原理二、儀器組成三、分析方法及干擾四、儀器操作及維護五、常見故障及排除目錄第3頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月原理講解原子吸收光譜儀：AtomicAbsorptionSpectrometry簡稱AAS，是一種通過測量氣態(tài)原子對光輻射的吸收從而測定微量物質(zhì)的方法。光源輻射出具有待測元素特征譜線的光，通過試樣蒸氣時被蒸氣中待測元素基態(tài)原子所吸收，由輻射特征譜線光被減弱的程度來測定試樣中待測元素的含量。第4頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月基本原理-火焰原子吸收光譜儀第5頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月由于各元素的原子結(jié)構(gòu)和外層電子的排布不同，元素從基態(tài)躍遷至第一激發(fā)態(tài)或更高能級態(tài)時吸收的能量不同，因而各元素的共振吸收線具有不同的特征。定性依據(jù)第6頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月比耳－朗伯定律（Beer-Lambert）A=吸光度 a=吸收系數(shù)Io=初始光強 b=樣品在光路中的強度It=透過光的強度 c=濃度定量依據(jù)第7頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月實際理論曲線吸收值(ABS)濃度A=abcabcA火焰原子化分析曲線線性可達2個數(shù)量級而石墨爐則較窄，通常只有一個數(shù)量級。在高濃度、光譜譜線不純的情況下，曲線容易偏離理論直線。比耳-朗伯定律適用條件第8頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月原子吸收的基本原理可用以下幾點來說明：所有原子均可對光產(chǎn)生吸收；被吸收光線的波長只與特定元素相關(guān)。如樣品中含鎳、鉛、銅等元素，如將該樣品置于鎳的特征波長中，那么只有鎳原子才會對該特征光線產(chǎn)生吸收.光程中該原子的數(shù)量越多，對其特征波長的吸收就越大，與該原子的濃度成正比。第9頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月AAS的特點優(yōu)點靈敏度高：火焰原子法，ppm級，有時可達ppb級；石墨爐可達10-9—10-14（ppt級或更低）；準確度高：FLAAS的RSD可達1~3％；干擾小，選擇性極好；測定范圍廣，可測70種元素。不足多元素同時測定有困難；對非金屬及難熔元素的測定尚有困難；對復雜樣品分析干擾也較嚴重。第10頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月原子吸收技術(shù)能分析的元素第11頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月AAS與ICP-OES之比較相似之處產(chǎn)生光譜的對象都是原子；不同之處AAS是基于“基態(tài)原子”選擇性吸收光輻射能(h)，并使該光輻射強度降低而產(chǎn)生的光譜

OES是基態(tài)原子受到熱、電或光能的作用，原子態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，然后再返回到基態(tài)時所產(chǎn)生的光譜第12頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月一、基本原理二、儀器組成三、分析方法及干擾四、儀器操作及維護五、常見故障及排除目錄第13頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月原子吸收光譜儀結(jié)構(gòu)示意圖(火焰)第14頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月光源：產(chǎn)生含有被分析元素特征波長的光線。常見的有空芯陰極燈（HCL）、無級放電燈（EDL）和超強度燈（UltrAALamp）。原子化器：將樣品中被分析元素成比例地轉(zhuǎn)化成自由原子。所需能量通常是加熱。最常用的方法是用空氣－乙炔、氧化亞氮－乙炔火焰以及電加熱。原子化的原子對光線產(chǎn)生吸收。光學系統(tǒng)：將光線導入原子蒸汽并將出射光導入單色器。單色器：將元素燈所產(chǎn)生的特定被分析元素的特征波長從其它非特征波長中分離出來。檢測器：光敏檢測器（通常是光電倍增管）準確地將光強測出，轉(zhuǎn)換成電信號。電子線路：將檢測器的相應值轉(zhuǎn)換成有用的分析測量值。原子吸收光譜儀最基本組成部分第15頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月一、光源光源：空心陰極燈(HollowCathodeLamp,HCL)是一個內(nèi)度充有惰性氣體（氖氣或氬氣）的玻璃圓筒，在幾百帕的壓力下，陰極和陽極直接燒結(jié)在圓筒內(nèi)。陰極一般是一個空心圓筒，它可以用待測元素的金屬制成或填充。陽極是一根粗導線，通常是鎢或鎳。第16頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月CutrAALaecmpSp底座GradedSeal石英玻璃窗密封的Pyrex玻璃陽極陰極Getter燈安裝定位凸連接電源燈元素碼連接處空心陰極燈第17頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月組成陽極（吸氣金屬）、空心圓筒形（使待測原子集中）陰極（W+待測元素）、低壓惰性氣體（譜線簡單、背景?。?。工作過程高壓直流電（300V）---陰極電子---撞擊隋性原子---電離(二次電子維持放電)---正離子---轟擊陰擊---待測原子濺射----聚集空心陰極內(nèi)被激發(fā)----待測元素特征共振發(fā)射線?？招年帢O燈空心陰極燈組成及工作原理第18頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月空心陰極陽極原子原子e-放電Ne+

+e-濺射發(fā)射激發(fā)釋放光子類型與激發(fā)態(tài)原子相關(guān)EnEoEnEo空心陰極燈第19頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月空心陰極燈第20頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月填充氣主要是氬氣和氖氣，壓力一般為1/50個大氣壓。氖氣一般比氬氣靈敏，當氖氣產(chǎn)生干擾線時，采用氬氣?？招年帢O燈并不只發(fā)射被測元素的線光源，但在原子吸收儀器的應用上，都被廣泛的接受Varian的燈在制造過程中，有一個步驟是在真空狀態(tài)下加熱處理陰極，保證陰極中所吸收的氣體全部被除去。這個處理進程導致一些陰極材料沉積在燈的玻璃外殼的內(nèi)表面。沉積物的多少依元素揮發(fā)不同而不同Varian燈的側(cè)面有黑斑：制造黑斑的目的是因為延長燈的壽命。該黑斑是特意用離子轟擊鋯陽極產(chǎn)生的鋯膜，但它具有極強的電抗性，是清除氧氣和其它氣態(tài)分子極其有效的清道夫。陽極附近有閃爍的輝光，是電流通過低壓氣體所致，對陰極外層的原子云無影響。好的燈，當位置調(diào)整好后，應具有較低的增益（依照元素的不同和儀器參數(shù)設(shè)置不同而不同）。當該值很高，且燈發(fā)生信號上下波動很大，則是個不祥的信息空心陰極燈第21頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月光路中燈位置的調(diào)整，可以非常方便的通過手來進行人工調(diào)節(jié)燈電流采用制造商推薦的操作電流。略高于或低于該數(shù)值，一般將不會影響分析的靈敏度燈電流太小，則要求增大光電倍增管的放大倍數(shù)，從而提高了噪音燈電流太大，則會導致兩方面結(jié)果：銳線光源變寬，產(chǎn)生自吸，將導致

靈敏度降低，且線性彎曲。燈的壽命降低空心陰極燈空心陰極燈的操作第22頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月燈電流吸收強度噪音燈電流的影響第23頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月用來得到高強度的紫外連續(xù)光源，進行背景校正用氘填充到放電燈泡里，產(chǎn)生的連續(xù)波長從190nm到425nm。大部分吸收線都在該區(qū)域，并且在這個區(qū)域里，背景吸收最為嚴重。氘燈一般由光譜儀自動控制。操作者只要簡單的設(shè)定背景打開或關(guān)閉。氘燈第24頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月火焰原子化器：最常用的原子化器是火焰原子化器。其反應機理是其他燃料（如乙炔）和氧化劑（如空氣和氧化亞氮）燃燒，樣品中的被測物在這種火焰下，分解產(chǎn)生出原子。測定的是平衡時通過光路吸收區(qū)平均基態(tài)原子數(shù)，其特征是原子蒸發(fā)特性不發(fā)生變化，即是可以連續(xù)重復測定結(jié)果，是已知簡便、快速、穩(wěn)定的裝置，適用與廣泛元素的常規(guī)分析。二、原子化器-火焰第25頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月霧化器第26頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月火焰原子吸收樣品導入及原子化過程示意圖火焰原子化器：原子化過程第27頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點便于使用、可靠和受記憶效應的影響小。燃燒器系統(tǒng)小巧、耐用、價格低廉?？色@得足夠的信噪比，精密度高，線性范圍較石墨爐寬。缺點樣品量需要較多。霧化效率低：一般5～10％。不能或難以直接分析固體或粘度高的液體樣品。靈敏度低，因為燃氣和助燃氣體將樣品大量稀釋，因而靈敏度受到限制。二、原子化器-火焰第28頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月霧化器和燃燒頭系統(tǒng)第29頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月霧化室系統(tǒng)撞擊球系統(tǒng)霧化室系統(tǒng)和撞擊球系統(tǒng)第30頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月撞擊球位置變化對吸光度的影響第31頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月改變提升速率對吸光度的影響第32頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月一、基本原理二、儀器組成三、分析方法及干擾四、儀器操作及維護五、常見故障及排除目錄第33頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月1.標準曲線法：標液配制注意事項：合適的濃度范圍；扣除空白；標樣和試樣的測定條件相同2.標準加入法：主要是為了克服標樣與試樣基體不一致所引起的誤差（基體效應）注意事項：須線性良好；至少四個點（在線性范圍內(nèi)可用兩點直接計算）；只消除基體效應，不消除分子和背景吸收；斜率小時誤差大。3.內(nèi)標法優(yōu)點：消除氣體流量、進樣量、火焰濕度、樣品霧化率、溶液粘度以及表面張力等的影響，適于雙波道和多波道的AAS。分析方法第34頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月一、物理干擾來源：試樣粘度、表面張力的不同使其進入火焰的速度或噴霧效率改變引起的干擾。消除：可通過配制與試樣具有相似組成的標準溶液或標準加入法來克服。

二、化學干擾來源：(Targetspecies)與共存元素發(fā)生化學反應生成難揮發(fā)的化合物所引起的干擾，主要影響原子化效率，使待測元素的吸光度降低。消除：加入釋放劑加入保護劑（配合劑）加入緩沖劑或基體改進劑化學分離：溶劑萃取、離子交換、沉淀分離等干擾及其消除（1）第35頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電離干擾來源：高溫導致原子電離，從而使基態(tài)原子數(shù)減少吸光度下降。消除：加入消電離劑（主要為堿金屬元素化合物），產(chǎn)生大電子，從而抑制待測原子的電離。四、光譜干擾干擾及其消除（2）第36頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月一、基本原理二、儀器組成三、分析方法及干擾四、儀器操作及維護五、常見故障及排除目錄第37頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月確認環(huán)境條件開機點火燃燒頭預熱HCL燈、D2燈優(yōu)化操作和使用——開機及預熱第38頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境溫度10~35℃（最適宜溫度10~25℃）；濕度8~80%；確認抽風開啟乙炔出口壓力60-100kPa（建議75KPa；空氣出口壓力245-455KPa（建議350kPa）操作和使用——環(huán)境條件儀器型號氣源溫度濕度抽風循環(huán)冷卻水AAS乙炔純度>99%,到達儀器的出口壓力60-100kPa（建議75KPass；空氣出口壓力245-455KPass（建議350kPa）環(huán)境溫度10~35℃（最適宜溫度10~25℃）8~80%抽風風量要求是6立方/min無GFAAS高純氬氣，純度>99.996%,出口壓力140-200kPa環(huán)境溫度10~35℃（最適宜溫度10~25℃）8~80%抽風風量要求是6立方/min溫度為20±1℃，如室溫在20-25℃，溫度最好與室溫相同；壓力要求：175-200KPaICP-OES高純氬氣，純度>99.99%,出口壓力0.41-0.69MPa環(huán)境溫度10~35℃（最適宜溫度20~25℃）8~80%抽風風量要求是6立方/min溫度為20±1℃，如室溫在20-25℃，溫度最好與室溫相同；壓力要求：55-310KPa表：儀器使用的條件第39頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月乙炔氣使用的注意事項：當鋼瓶氣壓力小于400KPa時，不能再使用；出口壓力不能高于100KPa一定不能使用黃銅管傳導乙炔（乙炔與銅作用生成的乙炔銅是一種引爆劑)。使用乙炔氣的專用減壓閥。氣體供應第40頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月乙炔氣出口壓力應保持100kPa(15psig)以下，出口壓力大于105KPa，乙炔氣會不穩(wěn)定。乙炔氣壓力允許范圍是65至100kPa(9-15psig)，參見儀器后面板上的標注。不要采用可能與乙炔氣發(fā)生化學反應的管子接乙炔氣。不要采用紫銅管接乙炔氣（銅含量不得超過65％）。不要使乙炔氣直接與銅材、銀材、液態(tài)汞、氯氣或油脂接觸，否則可能引起爆炸。僅使用采用丙酮法罐裝的乙炔氣鋼瓶，當鋼瓶總壓力低于400Kpa（60psi）或燃燒速度每小時大于1/7鋼瓶總量時，鋼瓶中的丙酮可能會被帶出，進入儀器。丙酮進入儀器后可能損壞O型密封圈，降低分析性能或引起回火，因此應及時更換鋼瓶。

乙炔氣第41頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月防止丙酮溢出q鋼瓶壓力低于400kPa(60psi)時及時更換鋼瓶；q確認乙炔消耗速度不超過規(guī)定量；如速度太快，可將幾個鋼瓶并聯(lián)使用。為消除火災及爆炸的可能性：q經(jīng)常檢查是否有漏氣；q使用乙炔氣之前，開少許壓力檢查是否有丙酮噴出，如有，將該氣退回供應商。乙炔器的純度應為99.0%以上。分析工作完成后應將鋼瓶關(guān)閉。第42頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月對那些容易原子化的元素（如銅、鉛、鉀和鈉），空氣－乙炔火焰是最為常用的火焰。對這些元素來說，在空氣－乙炔火焰中已有較高比例的成分被轉(zhuǎn)化成原子基態(tài)（溫度大約在2300℃）。干擾可忽略，火焰中的化學環(huán)境（如氧化、燃燒比等）不是主要因素?？諝庖胰不鹧鎱s不足以將難熔元素分解。采用空氣——乙炔火焰進行分析的元素第43頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月火焰溫度并不是所要考慮的唯一元素－燃燒比也同樣重要。‘貧焰’中含乙炔量較少，且均被氧化。這類火焰對那些受氧化作用影響較強的元素來說，將不能產(chǎn)生足夠的自由基態(tài)原子。分析易解離、易電離的元素比較有利。但如果火焰中含乙炔量較多，即在‘富焰’中，因其中含較多的碳、氫，因而可打破被分析元素較強的氧化鏈，形成自由原子。適宜分析易形成單氧化物的元素難離解的元素。如：鉻等。一個較好的例子是鉻元素的測量，在空氣－乙炔火焰中，貧焰狀態(tài)下沒有吸光度，但富焰狀態(tài)下確有吸光度。這些元素的測量需綜合考慮火焰溫度及火焰的化學環(huán)境，可通過調(diào)節(jié)火焰的燃燒比來仔細調(diào)整之。燃燒比第44頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月元素燈一般低電流時，預熱約10分鐘高電流（>10mA)時，應預熱30分鐘燃燒頭應有約10分鐘的時間，以達到熱平衡元素燈和燃燒頭需要足夠的時間進行預熱第45頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月在未點火情況下：HCL優(yōu)化：按“Optimizelamp”調(diào)節(jié)HCL燈后面的校正螺絲及氘燈的調(diào)節(jié)螺桿，使光路信號最大（通光量最大）。當信號超過1.100時，按Rescale鍵，繼續(xù)調(diào)節(jié)直至最大（EOP-001,2.2）；目標：Gain值盡量低。D2燈優(yōu)化：被測元素的波長在190-400nm，使用D2燈扣除系統(tǒng)誤差優(yōu)化一、HCL燈及D2燈的優(yōu)化第46頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月火焰原子化器的優(yōu)化燃燒頭位置調(diào)節(jié)撞擊球位置調(diào)節(jié)；進樣量調(diào)節(jié)；要求：Pb：5.0mg/L的標準溶液，儀器調(diào)零后測試，要求吸光度：Pb283.3nm≥0.1000Abs第47頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月霧化器可以完全拆下并組裝可用0.5%左右的清洗劑進行清洗檢查撞擊球是否被腐蝕、是否有裂痕，是否斷裂撞擊球應正對文丘里管的出口第48頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第49頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月每天維護每周維護必要維護定期維護儀器使用記錄儀器的維護與保養(yǎng)第50頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月原子吸收光譜儀的日常維護1、每日維護：開機前：確認氣體、環(huán)境、抽風、電氣等條件，空壓機隔日排水；檢查氣體鋼瓶壓力和傳輸壓力，保證當天使用有足夠的氣體量；保持燃燒頭和儀器本身的干凈。－用水或中性溶劑進行清洗；如果燃燒頭有積碳，需用硬