現(xiàn)代儀器分析課件.ppt

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1、原子吸收光譜法AtomicAbsorptionSpectrometry（AAS）原子吸收光譜產(chǎn)生的機(jī)理；原子吸收光譜及其輪廓的影響因素；原子吸收測量的基本關(guān)系式；原子吸收光譜儀的基本結(jié)構(gòu)；干擾效應(yīng)及其消除方法。一、原子光譜的產(chǎn)生原子吸收光譜法是基于當(dāng)有輻射通過被測元素基態(tài)原子的蒸氣狀態(tài)時，對其原子共振輻射的吸收進(jìn)行元素定量分析的方法。基態(tài)原子吸收其共振輻射，外層電子由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)而產(chǎn)生原子吸收光譜。由于各元素的結(jié)構(gòu)和外層電子排布不同，元素從基態(tài)躍遷到至第一激發(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。1.基態(tài)原子數(shù)與

2、激發(fā)態(tài)原子數(shù)的關(guān)系根據(jù)熱力學(xué)的原理，在一定溫度下達(dá)到熱平衡時，基態(tài)與激發(fā)態(tài)的原子數(shù)的比例遵循Boltzman分布定律。Ni/N0=gi/g0exp(-Ei/kT)激發(fā)態(tài)與基態(tài)原子數(shù)激發(fā)能Boltzman常數(shù)熱力學(xué)溫度統(tǒng)計權(quán)重表示能級的簡并度二、原子吸收光譜輪廓原子光譜是線狀光譜。但是原子吸收光譜并不是嚴(yán)格上的線狀光譜，也有一定的寬度。吸收強(qiáng)度對頻率作圖所得曲線為吸收線輪廓。子吸收線輪廓以原子吸收譜線的中心頻率（或中心波長）和半寬度表征。中心頻率由原子能級決定。半寬度是中心頻率位置，吸收系數(shù)極大值一半處，譜線輪廓上兩點之間頻率或波長的距離

3、。譜線具有一定的寬度，主要有兩方面的因素：1.赫魯茲馬克變寬（壓力變寬和共振變寬）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。被測元素激發(fā)態(tài)原子和基態(tài)原子相互碰撞引起的變寬。2.洛倫茨變寬被測元素原子與其他元素的原子相互碰撞引起的變寬。洛倫茨變寬隨原子區(qū)內(nèi)原子蒸氣壓力增大和溫度身高而增大。3.多普勒變寬（熱變寬）原子處于無規(guī)則的熱運動狀態(tài)，熱運動與觀測器兩者間形成相對位移運動，從而發(fā)生多普勒效應(yīng)是譜線變寬的主要因素。4.場致變寬在外電場或磁場作用下，能引起能級的分裂從而導(dǎo)致譜線變寬，這種變寬稱為場致變寬。5.自吸變寬由自吸

4、現(xiàn)象而引起的譜線變寬稱為自吸變寬?？招年帢O燈發(fā)射的共振線被燈內(nèi)同種基態(tài)原子所吸收產(chǎn)生自吸現(xiàn)象，從而使譜線變寬。四、原子吸收光譜儀的基本結(jié)構(gòu)原子吸收光譜儀由光源、原子化器、分光器、檢測系統(tǒng)等幾部分組成。光源：發(fā)射待測元素的特征共振輻射。對光源的基本要求：發(fā)射的共振輻射的半寬度明顯小于吸收線的半寬度?？招年帢O燈能夠滿足上述要求，是原子吸收中常用的光源。原子化器：提供能量，使試樣干燥、蒸發(fā)和原子化。分光器：由入射和出射狹縫、反射鏡和色散元件組成，其作用是將所需要的共振吸收線分離出來。檢測系統(tǒng)：檢測光信號，并將光信號轉(zhuǎn)變成電信號。光源（空心陰極

5、燈）1、構(gòu)造陰極:鎢棒作成圓筒形，筒內(nèi)熔入被測元素陽極:鎢棒裝有鈦、鋯、鉭金屬作成的陽極管內(nèi)充氣：氬或氖稱載氣極間加壓500-300伏，要求穩(wěn)流電源供電。2、銳線光產(chǎn)生原理濺射出的被測元素原子大量聚集在空心陰極內(nèi),與其它粒子碰撞而被激發(fā),發(fā)射出相應(yīng)元素的特征譜線。3、對光源的要求輻射強(qiáng)度大穩(wěn)定性高銳線性背景小要用被測元素做陰極材料原子化器的功能是提供能量，使試樣干燥、蒸發(fā)和原子化。入射光束在這里被基態(tài)原子吸收，因此也可把它視為“吸收池”。原子化器的基本要求：火焰原子化器和非火焰原子化器。原子化器1、火焰原子化器構(gòu)造：三部分：噴霧器，霧化

6、器，燃燒器根據(jù)火焰的燃?xì)馀c助燃?xì)獗壤？蓪⒒鹧娣譃槿悾夯瘜W(xué)計量火焰，富燃火焰，貧燃火焰?；瘜W(xué)計量火焰：由于燃?xì)馀c助燃?xì)庵扰c化學(xué)計量反應(yīng)關(guān)系相近，又稱為中性火焰，這類火焰,溫度高、穩(wěn)定、干擾小背景低，適合于許多元素的測定。富燃火焰：指燃?xì)庑∮诨瘜W(xué)元素計量的火焰。其特點是燃燒不完全，溫度略低于化學(xué)火焰，具有還原性，適合于易形成難解離氧化物的元素測定；干擾較多，背景高。貧燃火焰：指助燃?xì)獯笥诨瘜W(xué)計量的火焰，它的溫度較低，有較強(qiáng)的氧化性，有利于測定易解離，易電離元素,如堿金屬。2、非火焰原子化器（石墨爐原子化器）將試樣注入石墨管中間位置，用

7、大電流通過石墨管以產(chǎn)生高達(dá)2000-3000℃的高溫使試樣經(jīng)過干燥、蒸發(fā)和原子化。優(yōu)點：絕對靈敏度高，檢出限達(dá)10-12-10-14g原子化效率高，樣品量小。缺點：基體效應(yīng)，背景大，化學(xué)干擾多，重現(xiàn)性比火焰差。3、低溫原子化器低溫原子化法又稱化學(xué)原子化法，其原子化溫度為室溫至攝氏數(shù)百度。常用的有汞低溫原子化法及氫化法。（1）汞低溫原子化法汞在室溫下，有一定的蒸氣壓，沸點為357?C。只要對試樣進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理還原出汞原子，由載氣（Ar或N2）將汞蒸氣送入吸收池內(nèi)測定。測汞儀（2）氫化物原子化法適用于Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se

8、和Te等元素。在一定的酸度下，將被測元素還原成極易揮發(fā)與分解的氫化物，如AsH3、SnH4、BiH3等。這些氫化物經(jīng)載氣送入石英管后，進(jìn)行原子化與測定。三、單色器色散元件一般為光柵。單色器可將被測元素的共振