第二章原子吸收光谱法 Atomic Absorption Spectrometry (AAs) 原子吸收仪
第二章 原子吸收光谱法 Atomic Absorption Spectrometry (AAS)
第一节概述 历史 原子吸收光谱法是一种基于待测基态原子 对特征谱线的吸收而建立的一种分析方法。这 方法的发展经历了3个发展阶段 1、原子吸收现象的发现 1802年 Wollaston发现太阳光谱的暗线; 1859年 Kirchhoff和 Bunson解释了暗线产 生的原因
第一节 概述 一、历史 原子吸收光谱法是一种基于待测基态原子 对特征谱线的吸收而建立的一种分析方法。这 一方法的发展经历了3个发展阶段： 1、原子吸收现象的发现 – 1802年Wollaston发现太阳光谱的暗线； – 1859年Kirchhoff和 Bunson解释了暗线产 生的原因；
太阳光 线
太阳光 暗线
暗线是由于大气层中的钠原子对太 阳光选择性吸收的结果: 第一激发态 △E →热能 基态 △E=hv=h 入
暗线是由于大气层中的钠原子对太 阳光选择性吸收的结果： E C E = h = h 基态 第一激发态 热能
、空心阴极灯的发明 1955年 Walsh发表了一篇论文“ Application of atomic absorption spectrometry to analytical chemistry”,解决了原子吸收光谱的光源问题, 50年代末PE和 Varian公司推出了原子吸收商品仪器。 火焰 空心阴极灯 棱镜 光电管
2、空心阴极灯的发明 1955年Walsh发表了一篇论文“Application of atomic absorption spectrometry to analytical chemistry”,解决了原子吸收光谱的光源问题， 50年代末PE 和 Varian公司推出了原子吸收商品仪器。 空心阴极灯 火焰 棱镜 光电管
3、电热原子化技术的提出 1959年里沃夫提出电热原子化技术,大大提高了原子吸收的 灵敏度 原子吸收光谱法的特点 1、灵敏度高(火焰法:1ng/ml,石墨炉100.01pg); 准确度好(火焰法:RSD<1%,石墨炉3-5%) 3、选择性高(可测元素达70个,相互干扰很小) 缺点:不能多元素同时分析
3、电热原子化技术的提出 1959年里沃夫提出电热原子化技术，大大提高了原子吸收的 灵敏度 二、原子吸收光谱法的特点 1、灵敏度高（火焰法：1 ng/ml，石墨炉100-0.01 pg)； 2、准确度好（火焰法：RSD <1%，石墨炉 3-5%） 3、选择性高（可测元素达70个，相互干扰很小） 缺点：不能多元素同时分析
第二节原子吸收光谱的原理 原子吸收光谱的产生 自辐射光通过原子蒸汽时,若入射辐射的频率等hv 共振吸收 于原子中的电子由基态跃迁到激发态的能量,就可能 被基态原子所吸收 原子吸收光的波长通常在紫外和可见区 当在一定条件下达到热平衡后,处在激发态和基态的原子数的比值遵 循 Boltzman分布: N1,No激发态和基态原子数 g,go激发态和基态统计权重 E K Boltzman常数 g KT 热力学温度 Ei激发能
第二节 原子吸收光谱的原理 一、原子吸收光谱的产生 当辐射光通过原子蒸汽时，若入射辐射的频率等 于原子中的电子由基态跃迁到激发态的能量，就可能 被基态原子所吸收。 原子吸收光的波长通常在紫外和可见区。 h 共振吸收 当在一定条件下达到热平衡后，处在激发态和基态的原子数的比值遵 循Boltzman分布： Ni N0 = gi g0 Exp(- ) Ei KT Ni,, N0 激发态和基态原子数 gi， g0 激发态和基态统计权重 K Boltzman常数 T 热力学温度 Ei 激发能
由此表可以看出: T NI/No E E NI/No T<3000NNo<103可以忽略Eo 、原子吸收线的轮廓 原子吸收线指强度随频率变化的曲线,从理论上讲原 子吸收线应是一条无限窄的线,但实际上它有一定宽度。 、自然宽度 由于激发寿命原因,原子吸收线有一定自然宽度,约为V 105nm
二、原子吸收线的轮廓 原子吸收线指强度随频率变化的曲线，从理论上讲原 子吸收线应是一条无限窄的线，但实际上它有一定宽度。 1、自然宽度 由于激发寿命原因，原子吸收线有一定自然宽度，约为 10-5 nm I o I o 由此表可以看出： T Ni/No Ei Ni/No T 3000 Ni/No < 10-3 可以忽略 EO E1 E2
2. Dopple变宽 由于原子的热运动而引起的变宽 △vD 2(In2)KT K boltzmann常数C—光速m原子质量 若用M(原子量)代替m,则:m=1.6605×1024M △vD=716×107v T △v Dopl变宽可达10-3mm数量级
2. Dopple 变宽 由于原子的热运动而引起的变宽 D = 2 o C 2(ln2)KT m K Boltzmann常数 C 光速 m 原子质量 若用M（原子量）代替m, 则: m=1.660510-24M D = 7.16 10-7 o T M T D Dopple 变宽可达10-3 nm 数量级
3、压力变宽 压力变宽指压力增大后,原子之间相互碰撞引起的变宽。分 为 Lorentz变宽:指被测元素原子和其它粒子碰撞引起的变宽 (<103nm) Holtsmart变宽:指同种原子碰撞引起的变宽。在原子吸收法 中可忽略 4、原子吸收线的轮廓 综合上述因素,实际原子吸收线的宽度约为10 nm数量级
3、压力变宽 压力变宽指压力增大后，原子之间相互碰撞引起的变宽。分 为： Lorentz 变宽：指被测元素原子和其它粒子碰撞引起的变宽 （ <10-3 nm )； Holtsmart 变宽：指同种原子碰撞引起的变宽。在原子吸收法 中可忽略。 4、原子吸收线的轮廓 综合上述因素，实际原子吸收线的宽度约为10-3 nm 数量级