4.2原子吸收光谱分析(AAS)
4.2 原子吸收光谱分析（AAS）
4.2.1概述 原子吸收光谱分析(Atomic Absorption Spectrometry,AAS)又称原子吸收分光光度分 析。 原子吸收光谱分析是基于试样蒸气相中被测元素的 基态原子对由光源发出的该原子的特征性窄频辐射 产生共振吸收，其吸光度在一定范围内与蒸气相中 被测元素的基态原子浓度成正比，以此测定试样中 该元素含量的一种仪器分析方法
4.2.1 概述 原子吸收光谱分析（Atomic Absorption Spectrometry, AAS）又称原子吸收分光光度分 析。 原子吸收光谱分析是基于试样蒸气相中被测元素的 基态原子对由光源发出的该原子的特征性窄频辐射 产生共振吸收，其吸光度在一定范围内与蒸气相中 被测元素的基态原子浓度成正比，以此测定试样中 该元素含量的一种仪器分析方法
原子吸收分光光度法具有以下特点： (1)灵敏度高 火焰原子吸收分光光度法测定大多数金属元素的相对灵敏度为 1.0×10-8~1.0×101gmL1,非火焰原子吸收分光光度法的绝对灵 敏度为1.0×10-21.0×10-14g。这是由于原子吸收分光光度法测 定的是占原子总数99%以上的基态原子，而原子发射光谱测定 的是占原子总数不到1%的激发态原子，所以前者的灵敏度和准 确度比后者高的多。 (2)精密度好 由于温度的变化对测定影响较小，该法具有良好的稳定性和重 现性，精密度好。一般仪器的相对标准偏差为1%~2%，性能 好的仪器可达0.1%0.5%
原子吸收分光光度法具有以下特点： （1）灵敏度高 火焰原子吸收分光光度法测定大多数金属元素的相对灵敏度为 1.0×10-8～1.0×10-10g·mL-1 ,非火焰原子吸收分光光度法的绝对灵 敏度为1.0×10-12～1.0×10-14g。这是由于原子吸收分光光度法测 定的是占原子总数99％以上的基态原子，而原子发射光谱测定 的是占原子总数不到1％的激发态原子，所以前者的灵敏度和准 确度比后者高的多。 （2）精密度好 由于温度的变化对测定影响较小，该法具有良好的稳定性和重 现性，精密度好。一般仪器的相对标准偏差为1％～2％，性能 好的仪器可达0.1％～0.5%
(3)选择性好，方法简便 由光源发出特征性入射光很简单，且基态原子是窄频吸收，元素 之间的干扰较小，可不经分离在同一溶液中直接测定多种元素， 操作简便。 (4)准确度高，分析速度快 测定微、痕量元素的相对误差可达0.1%~0.5%，分析一个元 素只需数十秒至数分钟
（3）选择性好，方法简便 由光源发出特征性入射光很简单，且基态原子是窄频吸收，元素 之间的干扰较小，可不经分离在同一溶液中直接测定多种元素， 操作简便。 （4）准确度高，分析速度快 测定微、痕量元素的相对误差可达0.1％～0.5％，分析一个元 素只需数十秒至数分钟
(5)应用广泛 可直接测定岩矿、土壤、大气飘尘、水、植物、食品、生物组织 等试样中70多种微量金属元素，还能用间接法测度硫、氮、卤素 等非金属元素及其化合物。该法已广泛应用于环境保护、化工、 生物技术、食品科学、食品质量与安全、地质、国防、卫生检测 和农林科学等各部门。 对原子吸收分析法基本理论的讨论，主要是解决两个方面的问题： ①基态原子的产生以及它的浓度与试样中该元素含量之间的定量 关系；②基态原子吸收光谱的特性及基态原子的浓度与吸光度之 间的关系
（5）应用广泛 可直接测定岩矿、土壤、大气飘尘、水、植物、食品、生物组织 等试样中70多种微量金属元素，还能用间接法测度硫、氮、卤素 等非金属元素及其化合物。该法已广泛应用于环境保护、化工、 生物技术、食品科学、食品质量与安全、地质、国防、卫生检测 和农林科学等各部门。 对原子吸收分析法基本理论的讨论，主要是解决两个方面的问题： ①基态原子的产生以及它的浓度与试样中该元素含量之间的定量 关系；②基态原子吸收光谱的特性及基态原子的浓度与吸光度之 间的关系
4.2.2原子吸收光谱分析的基本原理 1原子吸收光谱的产生 基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃 迁至激发态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位 于光谱的紫外区和可见区
4.2.2 原子吸收光谱分析的基本原理 1 原子吸收光谱的产生 基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃 迁至激发态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位 于光谱的紫外区和可见区
2原子吸收光谱的谱线轮廓 原子吸收光谱线并不是严格地几何意义上的线 (几何线无宽度)，而是有相当窄的频率或波长范 围，即有一定的宽度。一束不同频率强度为0的平 行光通过厚度为的原子蒸气，一部分光被吸收，透 过光的强度Iv服从吸收定律 1=1o'exp(-kv) (4.34) 式中k是基态原子对频率为V的光的吸收系数。 不同元素原子吸收不同频率的光，透过光强度对吸 收光频率作图
2 原子吸收光谱的谱线轮廓 原子吸收光谱线并不是严格地几何意义上的线 （几何线无宽度），而是有相当窄的频率或波长范 围，即有一定的宽度。一束不同频率强度为I0的平 行光通过厚度为l的原子蒸气，一部分光被吸收，透 过光的强度Iv服从吸收定律 Iv = I0·exp(-kvl) (4.34) 式中kv是基态原子对频率为v的光的吸收系数。 不同元素原子吸收不同频率的光，透过光强度对吸 收光频率作图
K Vo I与y的关系 吸收线轮廓与半宽度 图4.15w与v的关系 图4.16原子吸收光谱轮廓图
图 4.15 Iv与v的关系 图 4.16 原子吸收光谱轮廓图
半宽度受到很多因素的影响 (1)自然宽度 没有外界影响，谱线仍有一定的宽度称为自然宽度。 它与激发态原子的平均寿命有关，平均寿命愈长， 谱线宽度愈窄。不同谱线有不同的自然宽度，在多 数情况下约为10一5nm数量级
半宽度受到很多因素的影响 （1） 自然宽度 没有外界影响，谱线仍有一定的宽度称为自然宽度。 它与激发态原子的平均寿命有关，平均寿命愈长， 谱线宽度愈窄。不同谱线有不同的自然宽度，在多 数情况下约为10—5nm数量级
(2)Doppler(多普勒)变宽 通常在原子吸收光谱法测定条件下，Doppler 变宽是影响原子吸收光谱线宽度的主要因素。 Doppler宽度是由于原子热运动引起的，又称为热 变宽。从物理学中可知，无规则热运动的发光的原 子运动方向背离检测器，则检测器接收到的光的频 率较静止原子所发的光的频率低。反之，发光原子 向着检测器运动，检测器接受光的频率较静止原子 发的光频率高，这就是Doppler?效应。 2(In 2)RT △VD= 2N0 A (4.35)
（2） Doppler（多普勒）变宽 通常在原子吸收光谱法测定条件下，Doppler 变宽是影响原子吸收光谱线宽度的主要因素。 Doppler宽度是由于原子热运动引起的，又称为热 变宽。从物理学中可知，无规则热运动的发光的原 子运动方向背离检测器，则检测器接收到的光的频 率较静止原子所发的光的频率低。反之，发光原子 向着检测器运动，检测器接受光的频率较静止原子 发的光频率高，这就是Doppler效应。 r 0 D A 2(ln 2)RT c 2v v = (4.35)