第四章 原子吸收光谱法 Atomic Absorption Spectrometry (AAS) 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；
第四章 原子吸收光谱法 Atomic Absorption Spectrometry (AAS) 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 暗线
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： E C E = h = h 基态 第一激发态 热能
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
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
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 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
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 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 教材170页列出某些元素共振线的Ni/No值
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 教材170页列出某些元素共振线的Ni/No值
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
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 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
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 （ <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
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
Io o Ko 2 Ko (~10-3 nm) (~10-3 nm)
Io o Ko 2 Ko (~10-3 nm) (~10-3 nm)