原子吸收及原子熒光光譜法課件.ppt

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1、第三章原子吸收及原子熒光光譜法Atomicabsorptionspectrometry(AAS)AlanWalsh(1916-1998)和他的原子吸收光譜儀在一起§3-1原子吸收光譜法理論一原子吸收光譜的產(chǎn)生原子吸收光譜的產(chǎn)生條件：①輻射能：②存在有效的吸光質(zhì)點，即基態(tài)原子。元素的特征譜線:（1）各種元素的原子結(jié)構(gòu)和外層電子排布不同基態(tài)?第一激發(fā)態(tài):躍遷吸收能量不同——具有特征性。（2）各種元素的基態(tài)?第一激發(fā)態(tài)最易發(fā)生，吸收最強，最靈敏線。特征譜線。（3）利用原子蒸氣對特征譜線的吸收可以進行定量分析二原子吸收光譜線的輪

2、廓吸收系數(shù)-頻率關(guān)系曲線K0：峰值吸收系數(shù)(中心頻率):峰值吸收系數(shù)對應(yīng)的頻率(半寬度)峰值吸收系數(shù)一半處，吸收線輪廓上兩點之間的頻率差(或波長差)原子結(jié)構(gòu)較分子結(jié)構(gòu)簡單，理論上應(yīng)產(chǎn)生線狀光譜吸收線。實際上用特征吸收頻率輻射光照射時，獲得一峰形吸收(具有一定寬度)。由：It=I0e-Kvb，透射光強度It和吸收系數(shù)及輻射頻率有關(guān)。I或Kv與?的關(guān)系曲線即為吸收光譜，產(chǎn)生寬度的原因:1.自然寬度沒有外界影響，譜線具有的寬度稱為自然寬度。它與激發(fā)態(tài)原子的平均壽命有關(guān)，平均壽命越長，譜線寬度越窄。不同譜線有不同的自然寬度，多數(shù)情

3、況下約為10-4?。2.多普勒(Doppler)變寬(?νD)由原子無規(guī)則的熱運動引起,又稱為熱變寬。?隨溫度升高和原子量減小，多普勒寬度增加。多普勒寬度一般為10-2?。3.壓力變寬(碰撞變寬)(?νL)由粒子（原子、分子、離子和電子）間的相互碰撞導(dǎo)致的譜線變寬。同種原子碰撞––赫爾茲馬克（Holtzmank）變寬。待測原子與其它種粒子碰撞--羅倫茲（Lorentz）變寬。隨原子區(qū)內(nèi)氣體壓力增大和溫度升高而增大，可達10-2?。4.自吸變寬由自吸現(xiàn)象引起的譜線變寬。光源空心陰極燈發(fā)射的共振線被燈內(nèi)同種基態(tài)原子吸收產(chǎn)生自吸

4、現(xiàn)象，從而使譜線變寬。燈電流越大，自吸變寬越嚴重。吸收系數(shù)-頻率關(guān)系曲線三原子吸收測量的基本關(guān)系式討論:如果將公式左邊求出，即譜線下所圍面積測量出（積分吸收）。即可得到單位體積原子蒸氣中吸收輻射的基態(tài)原子數(shù)N0。這是一種絕對測量方法，現(xiàn)在的分光裝置無法實現(xiàn)。(△λ=10-3，若λ取600nm，單色器分辨率R=λ/△λ=6×105),長期以來無法解決的難題！能否提供共振輻射（銳線光源），測定峰值吸收？銳線光源:在原子吸收分析中需要使用銳線光源，測量譜線的峰值吸收，銳線光源需要滿足的條件：（1）光源的發(fā)射線與吸收線的ν0一致。

5、（2）發(fā)射線的Δν1/2小于吸收線的Δν1/2。提供銳線光源的方法：空心陰極燈采用銳線光源進行測量，則Δνe<Δνa，由圖可見，在輻射線寬度范圍內(nèi)，Kν可近似認為不變，并近似等于峰值時的吸收系數(shù)K0將It=I0e-Kvb代入上式：則峰值吸收在原子吸收中，譜線變寬主要受多普勒效應(yīng)影響，則：1）發(fā)射線的半寬度應(yīng)明顯地小于吸收線的半寬度。2）通過原子蒸氣的發(fā)射線的中心頻率與吸收線的中心頻率一致。?峰值吸收的測量條件原子吸收定量分析基本關(guān)系式§3-2原子吸收光譜法的儀器裝置光源調(diào)制一光源光源的作用：提供待測元素的特征光譜。光源應(yīng)滿

6、足如下要求：能發(fā)射待測元素的特征光譜(共振線)；能發(fā)射銳線；輻射光強度大；穩(wěn)定性好。1.空心陰極燈的構(gòu)造空心陰極燈2.放電機理燈發(fā)射的譜線波長取決于陰極材料3.空心陰極燈工作條件惰性氣體：低壓，種類(氬和氖)。燈電流4.燈電源供電方式：脈沖供電，采用光源調(diào)制技術(shù)消除原子化器直流發(fā)射信號的干擾。二原子化器原子化器的作用：提供能量使試樣干燥、蒸發(fā)和原子化。實現(xiàn)原子化的方法：火焰原子化非火焰原子化低溫原子化需要考慮原子化過程中，原子蒸氣中基態(tài)原子與待測元素原子總數(shù)之間的定量關(guān)系。熱力學(xué)平衡時，兩者符合Boltzmann分布定律：

7、（一）火焰原子化器組成部分：噴霧器混合室燃燒器溶液霧滴霧粒分子蒸氣基態(tài)原子離子激發(fā)態(tài)分子(氣溶膠)1.噴霧器與霧化氣動霧化器的霧化效率：5％-15％氣溶膠直徑范圍：5-25μm2.混合室混合室的作用：除去大霧滴；使氣溶膠與燃氣、助燃氣充分混合均勻后進入燃燒器以減小對火焰的擾動，降低噪聲。燃燒頭廢水噴霧助燃氣燃氣擾流器噴霧器毛細管緊固螺絲補助助燃氣擾流器調(diào)節(jié)桿3.燃燒器與火焰燃燒器的作用：產(chǎn)生火焰，使進入火焰的氣溶膠蒸發(fā)和原子化。MX液體試樣MX固體微粒MX氣態(tài)分子M基態(tài)原子干燥熔融、蒸發(fā)離解原子化過程激發(fā)態(tài)離子分子1)火焰

8、溫度幾種火焰的溫度燃氣助燃氣最高火焰溫度/K乙炔空氣2600乙炔氧氣3160乙炔氧化亞氮2990氫氣空氣2318氫氣氧氣2933氫氣氧化亞氮2880丙烷空氣2198?火焰溫度的空間分布燃燒口高度（cm）對于確定類型的火焰而言，其溫度在空間上的分布是不均勻的，因而自由原子在火焰中的空間分布也是不均勻的。2