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1、仪器分析课程讲义,第四章 原子吸收光谱分析,第三节 原子吸收分光光度计,原子吸收仪器（1）,原子吸收仪器（2）,一、原子吸收分光光度计流程,有单光束型和双光束型两类，由光源、原子化系统、光学系统及检测系统等四部分组成,二.光源,1.作用 提供待测元素的特征光谱。获得较高的灵敏度和准确度。光源应满足如下要求；锐线（发射线半宽 吸收线半宽）高强度 稳定（30分钟漂移不超过1%）背景低（低于特征共振辐射强度的1%）,2.空心阴极灯：,3.空心阴极灯的原理,施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极;电子与充入的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电荷，其在电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击;使阴极表面的金属
2、原子溅射出来；溅射出来的金属原子再与电子、惰性气体原子及离子发生撞碰而被激发，于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱。,4.空心阴极灯特点,发射的光谱是待测元素的光谱，制灯时需用纯度较高的阴极材料.选择适当的内充气体 使阴极元素的共振线附近没有内充气体或杂 质元素的强谱线。,空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关：电流太低：使灯光强度减弱，稳定性、信噪比下降；电流太大：导致灯发生自蚀现象，或阴极物质熔化。空心阴极灯使用前应经过5-20min预热，使灯的发射强度达到稳定.,同种元素的发射和自吸收,灯的寿命与阴极材料性质和灯工作电流有关。低熔点易挥发元素灯高熔点难挥发元素灯,5.优缺
3、点 辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯容易更换。每测一种元素需更换相应的灯。,二、原子化系统,1.作用将试样中离子转变成原子蒸气。按照使试样原子化的方法可分为：火焰原子化法和无火焰原子化法两种,2.原子化过程,试样雾化为雾滴雾滴蒸发成固体颗粒固体颗粒蒸发产生分子分子 原子 离子激发分子,3.火焰原子化装置 包括雾化器和燃烧器两部分 常用的为预混合型：用雾化器将试液雾化，在雾化室内将较大的雾滴除去，使试样的雾滴均匀化后再喷入火焰,雾化器,形成雾滴的速率除取决于溶液的物理性质外，还取决于助燃气的压力及雾化器结构 主要缺点：雾化效率较低。,载气为高压助燃气（空气、氧、氧化亚氮）等,燃烧器,试样雾化后进入
4、预混合室，与燃气 在室内充分混合，然后进入燃烧器。形成原子蒸汽。优点：产生的原子蒸汽多，吸样和气流的稍许变动影响小，火焰稳定性好，背景噪声低且比较安全。缺点：试样利用率只有10采用吸收光程较长的长缝型喷灯。,火焰,试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，离解（还原）等过程产生大量基态原子。还会产生很少量激发态原子、离子和分子等不吸收辐射的粒子需尽量设法避免,火焰温度的选择：保证待测元素充分离解为基态原子的前提下，尽量采用低温火焰；火焰温度取决于燃气与助燃气类型。,火焰种类：空气-乙炔火焰：最常用，可测定30多种元素；N2O-乙炔火焰：火焰温度高，可测定的增加到70多种。还应考虑火焰本身对光的吸收。根据
5、待测元素的共振线，选择不同的火焰，可避开干扰：,例：As的共振线193.7nm由图可见，采用空气-乙炔火焰时，火焰产生吸收，而选氧化亚氮-乙炔火焰则较好；,火焰的氧化-还原性与火焰组成有关,火焰的氧化-还原性还与火焰高度有关,火焰高度对不同稳定性氧化物的影响,4.火焰原子化的特点,优点：原子化条件稳定分析速度快应用元素范围广操作简便缺点：样品利用效率低 原子浓度受到火焰原子的稀释火焰中自由原子的停留时间短难溶元素原子化效率低,4.无火焰原子化装置,高温石墨管原子化器结构 外气路中Ar气体沿石墨管外壁流动，冷却保护石墨管；内气路中Ar气体由管两端流向管中心，从中心孔流出，用来保护原子不被氧化，同
6、时排除干燥和灰化过程中产生的蒸汽。,原子化过程,原子化过程分为干燥（105）、灰化（350-1200）、原子化（2400-3000）、净化（最大值）四个阶段，待测元素在高温下生成基态原子。,程序干燥灰化原子化清除温度稍高于沸点800度左右2500度左右高于原子化温度200度左右目的除去溶剂除去易挥发测量清除残留物基体有机物,T,t,干燥,灰化,原子化,清除,石墨炉电热原子化过程,石墨管原子化器优缺点,优点：原子化程度高，试样用量少（1-100L），可测固体及粘稠试样，灵敏度高，检测极限10-12 g/L。缺点：取样量少而导致进样量对实验结果影响较大，精密度差，测定速度慢，操作不够简便，装置复杂
7、。,五、其他原子化方法,a.低温原子化方法 是氢化物原子化方法，原子化温度700900 C 应用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等 元素 原理：将待测试样在专门的氢化物生成器中产生 氢化物，送入原子化器中检测。特点：原子化温度低；灵敏度高（对砷、硒可达10-9g）；基体干扰和化学干扰小；,b.冷原子化法,主要应用于：各种试样中Hg元素的测量；原理：将试样中的汞离子用SnCl2或盐酸羟胺完全还原为金属汞后，用气流将汞蒸气带入具有石英窗的气体测量管中进行吸光度测量。特点：常温测量；灵敏度、准确度较高（可达10-8g汞）；,三、光学系统,分为两部分：外光路系统（照明系统）和分光系统
8、(单色器）(一).外光路系统：使光源发出的共振线能正确地通过被测试样的原子蒸汽，并投射到单色器的狭缝上,(二）.分光系统（单色器）：将入射光色散为各种不同波长的单色光。组成：入射狭缝，准光镜，色散元件，聚光镜，出射狭缝。,1.单色器的狭缝,入射狭缝：自光源选出一束光，使其接近于平行光，并阻止光源以外其它光束进入光路。出射狭缝：位于单色器聚焦平面，使其单色光分别通过出射狭缝。,调宽狭缝：出射光强度增加，但包含的波长范围也相应加宽，使单色器分辨率降低；调窄狭缝：可改善实际分辨率，但出射光强度降低。应根据实际测定的需要调节合适的狭缝宽度。,2.色散元件-棱镜单色器,白光经棱镜的色散,3.色散元件-光
9、栅单色器,白光经光栅的色散,UV-VIS:300 2000 条/mm 或 1200 1400 条/mm（常用）,衡量光栅的几个指标,1 色散率,线色散率(mm/nm）,两条波长相差 的谱线在焦平面上被分开的距离,倒线色散率：线色散率的倒数，表示在1mm长的焦平面上所含的波长区间范围。（nm/mm),通带宽度（W）：指通过单色器出射狭缝的光的波长范围。W=DS D倒线色散率 S-狭缝宽度分辨率,两条谱线的平均波长,恰能分辨的两条谱线的波长差,四、检测系统,主要由检测器、放大器、对数变换器、显示记录装置组成。1.检测器-将单色器分出的光信号转变成电信号。如：光电池、光电倍增管、光敏晶体管等。,2.放大器-将光电倍增管输出的较弱信号，经电子线路进一步放大。3.对数变换器-光强度与吸光度之间的转换。4.显示、记录 原子吸收计算机工作站,
