原子吸收光譜法的原理

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1、原子吸收光譜法原子吸收光譜（AtomicAbsorptionSpectroscopy，AAS)，又稱原子分光光度法，是基于待測元素的基態(tài)原子蒸汽對其特征譜線的吸收，由特征譜線的特征性和譜線被減弱的程度對待測元素進行定性定量分析的一種儀器分析的方法。中文名原子吸收光譜法外文名AtomicAbsorptionSpectroscopy光線范圍紫外光和可見光出現(xiàn)時間上世紀(jì)50年代簡稱AAS測定方法標(biāo)準(zhǔn)曲線法、標(biāo)準(zhǔn)加入法別名原子吸收分光光度法基本原理原子吸收光譜法(AAS)是利用氣態(tài)原子可以吸收一定波長的光輻射，使原子中外層的電子從基態(tài)躍遷到激

2、發(fā)態(tài)的現(xiàn)象而建立的。由于各種原子中電子的能級不同，將有選擇性地共振吸收一定波長的輻射光，這個共振吸收波長恰好等于該原子受激發(fā)后發(fā)射光譜的波長。當(dāng)光源發(fā)射的某一特征波長的光通過原子蒸氣時，即入射輻射的頻率等于原子中的電子由基態(tài)躍遷到較高能態(tài)（一般情況下都是第一激發(fā)態(tài)）所需要的能量頻率時，原子中的外層電子將選擇性地吸收其同種元素所發(fā)射的特征譜線，使入射光減弱。特征譜線因吸收而減弱的程度稱吸光度A，在線性范圍內(nèi)與被測元素的含量成正比：A=KC8/8式中K為常數(shù)；C為試樣濃度；K包含了所有的常數(shù)。此式就是原子吸收光譜法進行定量分析的理論基礎(chǔ)由

3、于原子能級是量子化的，因此，在所有的情況下，原子對輻射的吸收都是有選擇性的。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)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。由此可作為元素定性的依據(jù)，而吸收輻射的強度可作為定量的依據(jù)。AAS現(xiàn)已成為無機元素定量分析應(yīng)用最廣泛的一種分析方法。該法主要適用樣品中微量及痕量組分分析。原子吸收光譜法譜線輪廓原子吸收光譜線并不是嚴格幾何意義上的線，而是占據(jù)著有限的相當(dāng)窄的頻率或波長范圍，即有一定的寬度。原子吸收光譜的輪廓以原子吸收譜線的中心波長和半寬度來表征。中心波長由

4、原子能級決定。半寬度是指在中心波長的地方，極大吸收系數(shù)一半處，吸收光譜線輪廓上兩點之間的頻率差或波長差。半寬度受到很多實驗因素的影響。影響原子吸收譜線輪廓的兩個主要因素：1、多普勒變寬。多普勒寬度是由于原子熱運動引起的。從物理學(xué)中已知，從一個運動著的8/8原子發(fā)出的光，如果運動方向離開觀測者，則在觀測者看來，其頻率較靜止原子所發(fā)的光的頻率低；反之，如原子向著觀測者運動，則其頻率較靜止原子發(fā)出的光的頻率為高，這就是多普勒效應(yīng)。原子吸收分析中，對于火焰和石墨爐原子吸收池，氣態(tài)原子處于無序熱運動中，相對于檢測器而言，各發(fā)光原子有著不同的運動

5、分量，即使每個原子發(fā)出的光是頻率相同的單色光，但檢測器所接受的光則是頻率略有不同的光，于是引起譜線的變寬。2、碰撞變寬。當(dāng)原子吸收區(qū)的原子濃度足夠高時，碰撞變寬是不可忽略的。因為基態(tài)原子是穩(wěn)定的，其壽命可視為無限長，因此對原子吸收測定所常用的共振吸收線而言，譜線寬度僅與激發(fā)態(tài)原子的平均壽命有關(guān)，平均壽命越長，則譜線寬度越窄。原子之間相互碰撞導(dǎo)致激發(fā)態(tài)原子平均壽命縮短，引起譜線變寬。碰撞變寬分為兩種，即赫魯茲馬克變寬和洛倫茨變寬。赫魯茲馬克變寬是指被測元素激發(fā)態(tài)原子與基態(tài)原子相互碰撞引起的變寬，稱為共振變寬，又稱赫魯茲馬克變寬或壓力變寬

6、。在通常的原子吸收測定條件下，被測元素的原子蒸氣壓力很少超過10-3mmHg，共振變寬效應(yīng)可以不予考慮，而當(dāng)蒸氣壓力達到0.1mmHg時，共振變寬效應(yīng)則明顯地表現(xiàn)出來。洛倫茨變寬是指被測元素原子與其它元素的原子相互碰撞引起的變寬，稱為洛倫茨變寬。洛倫茨變寬隨原子區(qū)內(nèi)原子蒸氣壓力增大和溫度升高而增大。除上述因素外,影響譜線變寬的還有其它一些因素,例如場致變寬、自吸效應(yīng)等。但在通常的原子吸收分析實驗條件下，吸收線的輪廓主要受多普勒和洛倫茨變寬的影響。在2000-3000K的溫度范圍內(nèi)，原子吸收線的寬度約為10-3-10-2nm。原子吸收光

7、譜法儀器結(jié)構(gòu)原子吸收光譜儀由光源、原子化系統(tǒng)、分光系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)等幾部分組成。通常有単光束型和雙光束型兩類。這種儀器光路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，有較高的靈敏度，價格較低，便于推廣，能滿足日常分析工作的要求，但其最大的缺點是，不能消除光源被動所引起的基線漂移，對測定的精密度和準(zhǔn)確度有意境的影響。1、光源。光源的功能是發(fā)射被測元素的特征共振輻射。對光源的基本要求是：發(fā)射的共振輻射的半寬度要明顯小于吸收線的半寬度；輻射強度大、背景低，低于特征共振輻射強度的1%；穩(wěn)定性好，30分鐘之內(nèi)漂移不超過1%；噪聲小于0.1%；使用壽命長于5安培小時?？招年帢O放

8、電燈是能滿足上述各項要求的理想的銳線光源，應(yīng)用最廣。2、原子化器。其功能是提供能量，使試樣干燥，蒸發(fā)和原子化。在原子吸收光譜分析中，試樣中被測元素的原子化是整個分析過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。原子化器主要有四種類型火焰原子化器、石墨