原子吸收光谱分析的基本原理和实际应用3.ppt

AAS竞争对手介绍;;仪器框图 ;Monochromator;主要问题 1 AAS中的辐射源为什么必须是锐线光源？如何满足? 2 如何得到基态原子？AAS对原子化器化器有何要求？3 如何对信号进行测量？4 如何保证测量的信号有足够的灵敏度和准确度？ 上述问题既是理论问题也是实际问题。;1．2 原子光谱的若干问题1．2．1 原子的能级和原子光谱 原子光谱分析是以原子光谱为基础的，原子光谱是原子能级跃迁的结果。原子的能级是由未充满壳层的外层电子，即光谱电子或价电子决定的。一个被核束缚的电子只能处于一些稳定的状态之中，它的能量具有不连续的量子化的特征，这就是能级。原子在高低能级之间的过度伴随着能量的吸收或发射。即原子光谱具有确定的波长或频率。但是，原子光谱线并非几何线条，而是有一定的宽度。理解这一点对每个分析工作者十分重要。 原子光谱的复杂性与原子的电子构型有关,过渡元素,尤其是8族元素Fe.Co.Ni及4f.5f元素谱线复杂.选择条件时应注意这个问题. ;共振跃迁和共振线 在诸多的跃迁中,以基态至激发态的跃迁最为重要,其中基态至第一激发态的跃迁称为主共振跃迁,相应的谱线为主共振线 . 由于原子通常处于基态,第一激发态的能量在激发态中又是最低的,原子吸收能量到达第一激发态的几率最大.因此,共振线是最灵敏线.在AAS中通常使用共振线.只有共振线落在远紫外或试样浓度较大时才用其它线.所以分析线不一定是最灵敏线.如汞253.7,钠303.3,铜249.2等.如果,共振线处有干扰存在,亦可用其他线. ; 钠原子的能级图 ; 由于钠原子外层只有一个电子,光谱具有双重性,主共振线有 两条,基态S能级和主激发态P能级之间的跃迁,波长为589.0和 589.6nm. 如果用能量表示,二能级间的能量差为2.1ev,即基态 钠原 子得到2.1ev就能跃迁至3P能级而被激发,反过来,处于3P能级的 发态原子 放出2.1ev 的能量,它就回到了基态. 如果钠原子得到的能量足够大,如5.138ev,这个钠原子的最 外层电子便脱离了核的束缚,此时即变成了钠离子.在AAS中,原子 被激发或电离都是应该防止的. 波长和能量之间的关系用下式表示: E（ev）=1235.9/λ（nm） ;镁原子能级图;1.2.2 玻兹曼分配律 发射线或吸收线的强度与能级上的粒子数目有关,能级上的粒子数目取决于能级的能量和体系的温度.在热力学平衡条件下,单位体积内某能级上的原子数目随能级的能量E 和体系的温度T呈指数变化.  NI=N0g1/g0e-E/KT ;原子数之比;1.2.3 谱线特性 谱线的强度和宽度是谱线的重要特性.谱线强度和能级上的原子数目有关,谱线宽度则是能级的宽度决定的.无论是发射线还是吸收线其强度都与谱线的宽度密切相联系.在AAS中,光源的发射线要求比吸收线窄得多就是这个道理.;1.2.4 AAS.AES和AFS的联系与区别; AES Ie=acb I的大小同光源的性质和温度密切相关,由于 b通常小于1,a和c呈非线性关系,但在ICP-AES中b近似为1. AAS A=log(I0/I ) 在吸收光谱中,测量的是透过光强度的变化.即透过率的大小. A仅仅是对数转换值. 这对理解光度测量误差十分重要. AFS If=k (I0-I) If 的大小取决于量子产率和吸收的光强度.光源强度对If影响很大.; 1.3.1 AAS对光源的要求 强度大 谱线窄 稳定 寿命长 1.3.2 空心阴极灯是一种理想的锐线光源; 原子吸收线包含的频率范围很小,仅10-3nm,用连续光源无法得到吸收信号.如果用锐线光源,当发射线的宽度比吸收线小得多时,才有可能测量吸收信号. 空心阴极灯(HCL)采用纯度很高的物质做成阴极,将灯管 内的空气抽尽后,充入极少量的惰性气体,管内气体压力很小,同时用脉冲 供电,平均电流小,由温度和压力产生的谱线宽度小.而原子化器中吸收线由于温度和压力大,其宽度比HCL的发射线 大得多.这样原子吸收就可以在中心频率处测量峰值信号. 除了HCL外,在远紫外,无极放电灯(EDL)也有很好的应用.EDL是在石英管内将气体抽尽后充入少量氩气,在微波场中阴极材料被激发.由于几乎没