原子吸收分光光度计基本理论知识原子吸收分光光度计基本理论知识.docVIP

原子吸收分光光度计基本原理知识培训 1 原子吸收分光光度计的特点 1.1 选择性好，干扰少； 1.2 灵敏度高； 用火焰原子吸收分光光度法可测到10-9 g/mL数量级。用石墨炉原子吸收分光光度法可测到10-13 g/mL数量级。 1.3 测定的范围广； 可测70多种元素。 1.4 操作简便，分析速度快； 1.5 用途广泛。 2 测定原理 原子吸收分光光度法的测量对象是呈原子状态的金属元素和部分非金属元素，系由待测元素灯发出的特征谱线通过供试品经原子化产生的原子蒸汽时，通过测定辐射光强度检测的程度，求出供试品中待测元素的含量。 单色光辐射穿过被测物质溶液时，在一定浓度范围内，其吸收强度与试液中被测元素的含量成正比。其定量关系可用郎伯-比耳定律表示 A= -lg I/I0= -lgT = KCL 式中A为吸光度；I为透射光强度；I0为发射光强度；T为透射比；L为光通过原子化器光程(长度)，每台仪器的L值是固定的；C是被测样品浓度；所以A=KC。 3 电子跃迁 原子吸收分光光度法主要是通过测定元素受光辐射产生电子跃迁过程中的能量损失大小来计算出待测元素含量的一种分析方法。 3.1 概念 电子跃迁本质上是组成物质的粒子（原子、离子或分子）中电子的一种能量变化。根据能量守恒原理，粒子的外层电子从低能级转移到高能级的过程中会吸收能量；从高能级转移到低能级则会释放能量(如下图1)。能量为两个轨道能量之差的绝对值。 图1原子能量的吸收和发射 3.2 电子跃迁的分类 电子跃迁过程中吸收、释放能量的形式是多样的。与辐射无关的称为无辐射跃迁，与辐射（光）相关的称为辐射跃迁。 3.2.1 无辐射跃迁 参与无辐射跃迁的能量有多种形式，有热能、电能等等。最常见的形式是热能。如电子从高能级向低能级跃迁时，即有可能释放出热量。 3.2.2 辐射跃迁 辐射跃迁分为受激吸收、自发辐射和受激辐射三类。 1.受激吸收：辐射（光）入射入物质，电子吸收光子能量，从低能级转移到高能级称为受激吸收。 2.自发辐射：在没有外界辐射（光）激励的情况下，电子从高能级转移到低能级并释放出光子，称为自发辐射。 3.受激辐射：在有外界辐射（光）激励的情况下， 电子从高能级转移到低能级并释放出光子，称为受激辐射。 原子吸收分光光度计测量中主要产生的是辐射跃迁中的受激吸收跃迁。 4 共振线 原子受到外界能量激发时，其外层电子从基态跃迁到激发态所产生的吸收线称为共振吸收线，简称共振线。外层电子由激发态直接跃迁到基态时所辐射的谱线称为共振发射线，也简称为共振线。由最低激发态跃迁到基态所发射的谱线，称为第一共振线。第一共振线的激发能最低，原子最容易激发到这一能级。因此，第一共振线辐射最强，最易激发。上述为共振线的广泛定义。 从狭义上讲，所谓共振线实际上仅指第一共振线。由于原子的能态从基态到最低激发态的跃迁最容易发生，因此对大多数元素来说，共振线也是元素的最灵敏线。原子吸收光谱分析法就是利用处于基态的待测原子蒸汽对从光源发射的共振发射线的吸收来进行分析的，因此元素的共振线又称分析线。 5 光谱通带 又称单色仪的光谱通带或带宽。指单色仪出射狭缝的辐射波长区间宽度。如出射狭缝为S(mm)，单色仪的倒线色散率为D(nm/mm)，则光谱通带Δλ=D×S(nm)。 6 原子谱线及其引起谱线变宽的因素 6.1 相关概念 原子谱线是指原子内部电子跃迁形成的谱线（如图2）。没有外界因素的影响时，原子谱线的宽度称为自然宽度。 图2 原子吸收谱线 自然宽度由激发态原子的有限寿命（s）来决定。寿命越长，宽度越小。根据Heisenberg测不准原理，由于有些跃迁能级的寿命很短，导致跃迁时间测不准而造成谱线变宽。 6.2 影响谱线半峰宽变宽的因素 6.2.1 Doppler变宽（多普勒变宽） 这是由原子在空间作无规则热运动所引致的，故又称热变宽。 6.2.2 Lorentz变宽（洛伦兹变宽） 亦称“压力变宽”，处于激发态的原子与其他气体原子、分子或者说离子相碰撞而引起发射线或吸收的谱线变宽、位移、变形的现象。原子核蒸气压力愈大，谱线愈宽。 6.2.3 Holtzmark变宽（赫尔兹马克变宽） 激发态原子与同类原子发生非弹性碰撞所引起的变宽，随原子蒸汽浓度增加而增加，又称共振变宽。 6.2.4 自吸变宽 由光源辐射共振线通过周围较冷的同类原子时被部分吸收，使光强减弱，这种现象叫做谱线自吸收，自吸收所引起谱线轮廓的变宽称为自吸变宽。例如光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收产生自吸现象。 7 原子吸收分光光度计的类型 7.1 单道单光束原子吸收分光光度计 结构简单、价廉；但易受光源强度变化影响，灯预热时间长，分析速度慢。 7.2 单道双光束原子分光光度计 一束光通过火焰，一束光不通过火焰，直接经单色器此