1、3.2 原子吸收光譜法的儀器裝置及工作原理,原子吸收光譜法的儀器裝置,原子吸收光譜法的儀器裝置（2）,原子吸收光譜法的儀器裝置（3）,原子吸收光譜法的儀器裝置（4）Z-5000原子吸收光譜儀（塞曼偏振）,1、綜述,原子吸收分光光度計(jì)主要由四部分組成，即光源、原子化系統(tǒng)、分光系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)四個(gè)部分。如圖所示：,原子吸收分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖,光源空心陰極燈,光源的功能是發(fā)射被元素基態(tài)原子所吸收的特征共振線。 對光源的基本要求是：發(fā)射線的半寬度要明顯小于吸收線半寬度，強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好，背景小，壽命長。空心陰極燈（又稱元素?zé)簦┦悄軡M足這些要求的銳線光源，應(yīng)用很廣。,空心陰極燈,光源空心陰極燈（二）,它

2、是一個(gè)封閉的氣體放電管。用被測元素純金屬或合金制成圓柱形空心陰極，用鎢或鈦、鋯做成陽極。燈內(nèi)充Ne或Ar惰性氣體，壓力為數(shù)百帕。發(fā)射線波長在370.0nm以下的用石英窗口，370.0nm以上的用光學(xué)玻璃窗口。,空心陰極燈的結(jié)構(gòu)圖,光源空心陰極燈（三）,工作原理： 當(dāng)燈的正負(fù)極加以400V電壓時(shí)，便開始輝光放電。這時(shí)電子離開陰極，在飛向陽極過程中，受到陽極加速，與惰性氣體原子碰撞，并使之電離。帶正電荷的惰性氣體從電場獲得動(dòng)能，向陰極表面撞擊，只要能克服金屬表面的晶格能，就能將原子由晶格中濺射出來，從而產(chǎn)生陰極物質(zhì)的共振線。由于燈內(nèi)壓力很低，壓力變寬小，因而產(chǎn)生的共振線是銳線光源。,光源空心陰極燈

3、（四）,使用應(yīng)注意問題： 空心陰極燈強(qiáng)度與工作電流有關(guān)，過大的電流會使發(fā)射線半寬度增大，并縮短燈的使用壽命.使用時(shí)還必須注意供電電流穩(wěn)定并經(jīng)過預(yù)熱(2030min)使發(fā)射強(qiáng)度達(dá)到穩(wěn)定。,原子化系統(tǒng),原子化系統(tǒng)的作用是將試樣中的待測元素轉(zhuǎn)變?yōu)樵诱魵狻?使試樣原子化的方法有：火焰原子化法和無火焰原子化法。,前者具有簡單，快速，對大多數(shù)元素有較高的靈敏度和檢測極限的優(yōu)點(diǎn)，因而至今使用仍最廣泛。但近年來，無火焰原子化技術(shù)有了很大改進(jìn)，它比火焰原子化技術(shù)具有較高的原子化效率、靈敏度和檢測極限，因而發(fā)展很快。,2、火焰原子化法,火焰原子化系統(tǒng)是利用火焰的溫度和氣氛使試樣原子化的裝置。如圖所示,主要的部分

4、有：噴霧器、霧化室，燃燒器和火焰。,火焰原子化系統(tǒng)主要部分介紹,a、噴霧器 它的作用是將試液霧化，要求霧化效率高(一般為10%12%)，霧滴細(xì)，噴霧穩(wěn)定。,主要部分有：a、噴霧器，b、霧化室， c、燃燒器，d、火焰,霧化器,火焰原子化系統(tǒng)主要部分介紹（二）,b、霧化室 作用是進(jìn)一步細(xì)化霧滴，使霧滴和燃?xì)獾玫匠浞只旌贤瑫r(shí)起緩沖作用，使供給燃燒器的霧滴平穩(wěn)。為了細(xì)化霧滴，可在噴霧器前加碰撞球，使直徑較大的霧滴進(jìn)一步破碎，成為氣溶膠。,霧化器,火焰原子化系統(tǒng)主要部分介紹（三）,c、燃燒器 常用預(yù)混合式燃燒器，它是一個(gè)吸收光程較長的長縫噴燈。根據(jù)燃?xì)馊紵俣鹊牟町悾瑢τ诓煌鹧?，必須采用不同的燃燒器?/p>

5、例如標(biāo)準(zhǔn)燃燒器（空氣乙炔火焰）縫隙度（寬 長）=0.5mm 100mm，而空氣丙烷燃燒器是0.7mm 100mm，高溫燃燒器（一氧化碳乙炔火焰）是0.5mm 50mm。,燃 燒 器,火焰原子化系統(tǒng)主要部分介紹（四）,d、火焰 通過火焰的燃燒作用，使試樣原子化。試液與燃?xì)庠陟F化室充分混合后進(jìn)入火焰燃燒，按試樣在火焰中的行為，火焰內(nèi)大致可以分為下面幾個(gè)區(qū)域。,干燥區(qū)燃燒不完全，溫度不高，試液被干燥，呈固態(tài)顆粒。 蒸發(fā)區(qū)也稱第一反應(yīng)區(qū)，是清晰藍(lán)色光帶，溫度不高，固體微粒被溶化蒸發(fā)。,火焰原子化系統(tǒng)主要部分介紹（五）,原子化區(qū)燃燒完全，溫度高，被蒸發(fā)的化合物高溫離解，或被還原氣氛還原成為自由原子，部分

6、自由原子被激發(fā)。 電離區(qū)也稱第二反應(yīng)區(qū)，燃燒完全，溫度高，基態(tài)原子部分被電離，部分高溫化合。,使用火焰應(yīng)注意問題,試樣在火焰中的原子化程度與溫度有關(guān)，過低的溫度不利于被測元素分解成基態(tài)原子，過高能引起基態(tài)原子電離，降低靈敏度。對于高溫難熔元素（如Al、B、Be、Ti、V、W、Ta、Zr等），采用空氣乙炔火焰時(shí)靈敏度很低，可采用一氧化二氮乙炔火焰，這種火焰能達(dá)到2900 C高溫，并且有大量CN、NH、C等組成的強(qiáng)還原氣氛。,。,使用火焰應(yīng)注意問題 （二）,燃?xì)馀c助燃?xì)獾牧髁勘?，即燃助?燃?xì)饬髁?助燃?xì)饬髁?，影響火焰的氣氛。?dāng)燃助比小于1：6時(shí)稱貧燃火焰（氧化性氣氛）；等于1：4時(shí)稱化學(xué)計(jì)量火焰

7、；大于1：3時(shí)稱富燃火焰（還原性氣氛）。實(shí)際測定時(shí)，必須根據(jù)不同元素分析條件選擇合適的燃助比。 基態(tài)原子在火焰內(nèi)各部分的分布是不一樣的，必須使光源通過基態(tài)原子密度較大的火焰區(qū)域，因此應(yīng)該調(diào)節(jié)燃燒器的高度，以獲得較大的吸光度。,火焰原子化系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：火焰原子吸收法裝置不太復(fù)雜，操作方便快速，測定精度好，已經(jīng)成為完善和定型的方法，廣泛用于常規(guī)分析。,火焰原子化系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn),缺點(diǎn)：,靈敏度還不夠高。其原因之一是霧化效率低，到達(dá)火焰的試樣僅為提升量（46mL/min）的10%，大部分試液排泄掉了。原因之二是火焰氣氛的稀釋作用和高速燃燒限制了靈敏度的提高。這些作用不但使原子化效率低而且使基態(tài)原子

8、在吸收區(qū)內(nèi)停留的時(shí)間很短（約10-3s）。 消耗試液一般為0.51mL。對于數(shù)量很少的試樣（如血液、活體組織等）的分析，受到限制。 不能直接分析固體試樣。,3、無火焰原子化法,無火焰原子化技術(shù)以高溫石墨爐和氫化物還原原子化法發(fā)展最迅速，并且在實(shí)際分析中得到廣泛應(yīng)用。,高溫石墨爐原子化法,石墨爐原子化法的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 檢出限很低，對許多元素的測定比火焰法低23個(gè)數(shù)量級。該法的利用率達(dá)100%，并且不被稀釋，能夠在很短的時(shí)間獲得較高濃度的基態(tài)原子并能有較長的停留時(shí)間（0.1-1s） 試樣用量少，每次測定僅需5-100uL。 能夠在原子化器內(nèi)處理很大的試樣，便于通過控制升溫條件，提高測定的選擇性和

9、靈敏度。 能直接進(jìn)行粘度很大的樣液、懸浮液和固體樣品的分析。,高溫石墨爐原子化法（二）,石墨爐原子化法的優(yōu)缺點(diǎn),缺點(diǎn)： 如由于干擾大，必須有扣除背景裝置，設(shè)備比火焰法復(fù)雜、昂貴； 測定的精密度較差（相對偏差約等于3%）； 分析所需的時(shí)間比火焰法要長等。,高溫石墨爐原子化法（三）,高溫石墨爐原子化裝置及工作原理,無火焰原子化器裝置有多種，主要對電熱高溫石墨管原子化器作一簡單介紹。,高溫石墨爐原子化法（四）,主要組成部分：,石墨管。是放置試樣并進(jìn)行加熱的容器。 爐體及保護(hù)裝置。包括石墨接觸錐、惰性氣體保護(hù)和水冷保護(hù)裝置。 電源。是一獨(dú)立裝置，能向爐體提供低壓（8-12V）、大電流（300-450A

10、）的交流電流。,高溫石墨爐原子化法（五）,整個(gè)程序步驟：,干燥。目的是蒸發(fā)除去溶劑，或樣品中揮發(fā)性較大的組分。 灰化。目的是在不損失被測元素的前提下，將沸點(diǎn)較高的基體蒸發(fā)除去，或是對脂肪和油等基體物質(zhì)進(jìn)行熱解。 原子化。施加大功率于石墨爐上，使待測殘?jiān)艿酵蝗坏墓β拭}沖，從而原子化。 凈化。用較高溫度除去殘留在管內(nèi)的殘?jiān)?氫化物原子化法,氫化物原子化法是低溫原子化的一種.主要用來測定As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb和Te等元素。 這些元素在酸性介質(zhì)中與強(qiáng)還原劑硼氫化鈉（或鉀）反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物。然后將此氫化物送入原子化系統(tǒng)進(jìn)行測定。,氫化物原子化法（二）,氫化物原子化法由于還原轉(zhuǎn)化為氫化物時(shí)的效率高，生成的氫化物可在較低的溫度（一般為700-900。C）原子化，且氫化物生成過程本身是個(gè)分離過程，因而此法具有高靈敏度，較少的基體干擾和