一、流程二、光源三、原子化裝置四、單色器五、檢測器

第三節

原子吸收分光光度計第八章

原子吸收光譜法2023/2/3原子吸收儀器（1）2023/2/3原子吸收儀器（2）2023/2/3原子吸收儀器（3）2023/2/3一、流程1.特點(1)采用銳線光源(2)原子化系統2023/2/32.原子吸收中的原子發射現象

在原子化過程中，原子受到輻射躍遷到激發態后，處于不穩定狀態，將再躍遷至基態，故既存在原子吸收，也有原子發射。返回釋放出的能量可能有多種形式，產生的輻射也不在一個方向上，但對測量仍將產生一定干擾。消除干擾的措施：

將發射的光調制成一定頻率；檢測器只接受該頻率的光信號（切光器、光源脈沖調制）；

原子化過程發射的非調頻干擾信號不被檢測；2023/2/3二、光源1.作用

提供待測元素的特征光譜。獲得較高的靈敏度和準確度。光源應滿足如下要求；（1）能發射待測元素的共振線，無干擾光譜；（2）能發射銳線；Δνe<Δνa

（3）輻射光強度大，穩定性好。2.空心陰極燈：結構如圖所示2023/2/33.空心陰極燈的原理

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，正電荷在電場作用下，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，激發態原子放電回到基態后，便產生了待測元素的特征光譜線。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。優缺點：（1）輻射光強度大，穩定，譜線窄，燈容易更換。（2）每測一種元素需更換相應的燈。2023/2/3三、原子化系統1.作用

將試樣中離子轉變成原子蒸氣。MX(液)→MX(固)→MX(氣)→M0（氣）+X0(氣)2023/2/32.原子化方法

火焰法無火焰法—電熱高溫石墨管2023/2/33.火焰原子化裝置

——霧化器和燃燒器。（1）霧化器結構如圖所示主要缺點：霧化效率低。2023/2/3原

子

化

器2023/2/3（2）火焰

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。

火焰溫度的選擇：（a）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；（b）火焰溫度越高，產生的熱激發態原子越多；（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2500K，能測35種元素。2023/2/3

火焰類型：

化學計量火焰：溫度高，干擾少，穩定，背景低，常用。

富燃火焰：

還原性火焰，燃燒不完全，顏色呈黃色，測定較易形成難熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等，干擾較多，背景較高。

貧燃火焰：氧化性氣氛，顏色呈藍色，火焰溫度低，適用于易解離、易電離的元素，如堿金屬。2023/2/32023/2/3火焰原子化的優缺點：優點：重現性好，操作簡便。缺點：噴霧氣體對試樣稀釋嚴重，待測元素易受燃氣和火焰周圍空氣的氧化生成難溶氧化物，使原子化效率降低，靈敏度下降。

為克服火焰原子化的缺點，發展了石墨爐原子化法。2023/2/34.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。2023/2/3

溫度時間干燥灰化原子化清殘圖11石墨爐程序升溫示意圖

1）干燥：先用小電流加熱，以除去樣品中的溶劑，溶劑為水的需加熱至100℃左右除去水分。以防止試樣突然沸騰或滲入石墨爐壁中的試液激烈蒸發而引起的飛濺。干燥時間取決于溶劑的性質。

2）灰化（分解）：升高溫度使試樣中鹽類分解并趕走陰離子，破壞有機物，除去易揮發基體或其它干擾離子。即除去共存的有機物質或低沸點無機物煙霧的干擾。最適灰化溫度和時間以待測元素不揮發損失為限，由基體性質決定。(2)無火焰原子化過程（四個步驟）：2023/2/3

3）原子化：在高溫下使以鹽類或氧化物存在的試樣待測元素揮發并解離成基態原子。一般情況下原子化溫度每升高100℃，信號峰值提高百分之幾。原子化階段的基本考慮是怎樣以一定的速度使分析元素的信號峰從基體中分離出來，因此在所選定的條件中保護熱量、原子化時間、停留時間等足夠穩定。

4）清殘（凈化）：當試樣中待測元素信號被記錄后，還需升溫至大于原子化溫度100℃左右數秒鐘以除去石墨管中殘留物質，消除其記憶效應，以便下一個試樣的測定。對于一些極易揮發元素的測定，可以采用連續升溫的辦法。2023/2/3（3）石墨爐原子化法的優缺點

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。2023/2/35.低溫原子化方法（1）氫化物發生法

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；實際上是一分離過程。2023/2/3（2）冷原子化法不需加熱；

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）；

2023/2/3四、單色器

1.作用將待測元素的共振線與鄰近線分開。

2.組件色散元件（棱鏡、光柵），凹凸鏡、狹縫等。3.單色器性能參數（1）線色散率（D）

兩條譜線在焦面上被分開的距離與波長差的比值ΔX/Δλ。實際工作中常用其倒數Δλ/ΔX。

（2）通帶寬度（W）

指通過單色器出射狹縫的某標稱波長處的輻射范圍。當線色散率（D）一定時，可通過選擇狹縫寬度（S）來確定：W=DS

（3）分辨率儀器分開相鄰兩條譜線的能力。用該兩條譜線的平均波長與其波長差的比值λ/Δλ表示。2023/2/3五、檢測系統主要由光電轉換器、放大器、對數變換器、顯示記錄裝置組成。1.光電轉換器----將單色器分出的光信號轉變成電信號。如：光電池、光電倍增管、光敏晶體管等。分光后的光照射到光敏陰極K上，轟擊出的光電子又射向光敏陰極1，轟擊出更多的光電子，依次倍增，在最后放出的光電子比最初多到106倍以上，最大電流可達10μA，電流經負載電阻轉變為電壓信號送入放大器（圖4-8）。2.放大器----將光電倍增管輸出的較弱信號，經電子線路進一步