第二節原子吸收光譜儀第四章原子吸收光譜分析法atomicabsorptionspectrometry,AAS原子吸收儀器（1）原子吸收儀器（2）原子吸收儀器（3）原子吸收儀器（4）一、流程AAS：氣態的基態原子對其共振線的吸收銳線光源原子化系統單色器檢測器1.特點(1)采用銳線光源(2)原子化系統(3)單色器介于原子化系統和檢測器之間2.儀器結構光源原子化系統分光系統檢測系統二、光源1.作用

提供待測元素的特征光譜。

光源應滿足如下要求:（1）能發射待測元素的共振線；（2）能發射銳線；（3）輻射光強度大，穩定性好。2.空心陰極燈：3.空心陰極燈的原理用不同待測元素作陰極材料，可制成相應空心陰極燈。空心陰極燈的輻射強度與燈的工作電流有關。施加適當電壓時，電子將從空心陰極內壁流向陽極;與充入的惰性氣體碰撞而使之電離，產生正電荷，其在電場作用下，向陰極內壁猛烈轟擊;使陰極表面的金屬原子濺射出來，濺射出來的金屬原子再與電子、惰性氣體原子及離子發生撞碰而被激發，于是陰極內輝光中便出現了陰極物質和內充惰性氣體的光譜。

HCL操作參數：燈電流。為了獲得穩定高強度的窄線光譜，空心陰極燈通常采用脈沖供電方式，燈電流的大小是脈沖信號的平均值。燈電流的設置一般在1～20mA。不同的元素燈根據需要選用合適的燈電流。使用燈電流過小，放電不穩定；燈電流過大，濺射作用增加，原子蒸氣密度增大，譜線變寬，甚至引起自吸，導致測定靈敏度降低，燈壽命縮短。燈電流設置空心陰極燈使用前應預熱20min～30min以上；燈在點燃后可從燈的陰極輝光的顏色判斷燈的工作是否正常；（充氖氣，橙紅色；充氬氣，淡紫色；汞燈是藍色。燈內有雜質氣體時，負輝光顏色變淡，如充氖氣的燈顏色可變為粉紅，發藍或發白，此時應對燈進行處理。）元素燈長期不用，應定期（每月或每隔二、三個月）點燃處理，即在工作電流下點燃1h。若燈內有雜質氣體，輝光不正常，可進行反接處理。使用元素燈時，應輕拿輕放。低熔點的燈用完后，要等冷卻后才能移動。為了使空心陰極燈發射強度穩定，要保持空心陰極燈石英窗口潔凈，點亮后要蓋好燈室蓋。4空心陰極燈使用

5.空心陰極燈的優缺點：輻射光強度大，穩定，譜線窄，燈容易更換。每測一種元素需更換相應的燈。三、原子化系統

2.原子化方法火焰法無火焰法—電熱高溫石墨管，激光1.作用

將試樣中離子轉變成原子蒸氣。3.火焰原子化（1）火焰原子化裝置

——霧化器、霧化室和燃燒器。重點霧化器：使試樣變成細霧霧化室：除去大液滴，并使燃氣和助燃氣充分混合，以便燃燒時得到穩定的火焰。燃燒器：全消耗型和預混合型，產生大量的基態原子及少量的激發態原子、離子和分子。

霧化器結構（2）火焰的類型與特性試樣霧滴在火焰中，經蒸發，干燥，離解（還原）等過程產生大量基態原子。①火焰溫度的選擇：

（a）火焰溫度越高，產生的熱激發態原子越多；（b）保證待測元素充分離解為基態原子的前提下，盡量采用低溫火焰；（c）火焰溫度取決于燃氣與助燃氣類型，常用空氣—乙炔最高溫度2600K能測35種元素。空氣-乙炔火焰：最常用；可測定30多種元素；N2O-乙炔火焰：火焰溫度高，

可測定的增加到70多種。②火焰的氧化還原特性：化學計量火焰：燃氣與助燃氣的比例與化學計量關系相近。溫度高，干擾少，穩定，背景低，常用。富燃火焰：燃氣與助燃氣的比例大于化學計量。

還原性火焰，燃燒不完全，測定較易形成難熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等。

貧燃火焰：燃氣與助燃氣的比例小于化學計量。

火焰溫度低，氧化性氣氛，適用于易解離易電離元素如堿金屬測定。2H2+O2==2H2O③火焰的透射比

選擇火焰時，還應考慮火焰本身對光的吸收。根據待測元素的共振線，選擇不同的火焰，可避開干擾：

例：As的共振線193.7nm由圖可見，采用空氣-乙烷、空氣－丙烷火焰時，火焰產生吸收，而選氫-空氣火焰則較好；氫-空氣火焰在近紫外端透明度比較高④火焰安全性的選擇：N2O-乙炔火焰：發射強紫外線，易在燃燒器縫口積碳，存在爆炸危險。大量的Ag，Au和Cu等元素存在，使空氣-乙炔火焰不穩定，存在爆炸與回火危險。大量的有機溶劑在火焰原子化過程中具有潛在危險。（3）火焰原子化器的特點火焰穩定性好，精密度高干擾小靈敏度低,在ppm級（主要缺點：霧化效率低。）只能分析液體試樣4.電熱原子化（石墨爐原子化裝置）（1）結構如圖所示：外氣路中Ar氣體沿石墨管外壁流動，冷卻保護石墨管；內氣路中Ar氣體由管兩端流向管中心，從中心孔流出，用來保護原子不被氧化，同時排除干燥和灰化過程中產生的蒸汽。（2）原子化過程原子化過程分為干燥、灰化（去除基體）、原子化、凈化（去除殘渣）四個階段，待測元素在高溫下生成基態原子。干燥階段：除去試樣中水分等溶劑，以免因溶劑的存在引起灰化和原子化過程飛濺。原子化階段：使待測元素氣化，再解離為基態原子。灰化階段：盡可能除去試樣中揮發的基體和有機物或其他干擾元素。凈化階段：除去殘留物質，消除記憶效應。（3）石墨爐基體改進技術①基體改進技術，就是往石墨爐中或試液中加入一種化學物質。使基體形成易揮發化合物在原子化前驅除，從而避免待測元素的損失；或降低待測元素的揮發性以防止灰化過程中的損失。②基體改進劑已廣泛應用于石墨爐原子吸收測定生物和環境樣品的痕量金屬元素及其化學形態，目前約有無機試劑、有機試劑和活性氣體三大種類50余種。

（4）優缺點

優點：原子化程度高，試樣用量少（1-100μL），可測固體及粘稠試樣，靈敏度高，檢測極限10-12g/L。

缺點：精密度差，測定速度慢，操作不夠簡便，裝置復雜。5.其他原子化方法（1）低溫原子化方法

主要是氫化物原子化方法，原子化溫度700~900゜C

；

主要應用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素原理：在酸性介質中，與強還原劑硼氫化鈉反應生成氣態氫化物。例

AsCl3+4NaBH4+HCl+8H2O=AsH3+4NaCl+4HBO2+13H2

將待測試樣在專門的氫化物生成器中產生氫化物，送入原子化器中檢測。特點：原子化溫度低；靈敏度高（對砷、硒可達10-9g）；

基體干擾和化學干擾小；（2）冷蒸氣原子化法低溫原子化方法

主要應用于：各種試樣中Hg元素的測量；原理：將試樣中的汞離子用SnCl2或鹽酸羥胺完全還原為金屬汞后，用氣流將汞蒸氣帶入具有石英窗的氣體測量管中進行吸光度測量。特點：常溫測量；靈敏度、準確度較高（可達10-8g汞）；

四、原子吸收分光光度計單光束型：儀器結構簡單，靈敏度較高，能滿足一般的分析要求，光源和檢測器的不穩定性會引起吸光度讀數的零點漂移雙光束型：同一光源發出，同一檢測器，因此可以消除光源和檢測器的不穩定性的影響。但是同樣不能消除火焰的不穩定影響。干燥溫度和時間選擇干燥溫度應根據溶劑沸點和含水情況來決定，一般干燥溫度稍高于溶劑的沸點，如水溶液選擇在100-125℃，干燥溫度的選擇要避免樣液的暴沸與飛濺。干燥時間按樣品體積而定，一般是樣品微升數乘1.5～2s。干燥時間與石墨爐結構有關，不能—概而論。灰化溫度與時間的選擇應考慮兩個方面一方面使用足夠高的灰化溫度和足夠長的時間以有利于灰化完全和降低背景吸收；另一方面使用盡可能低的灰化