原子吸收和原子荧光光谱仪器
第3章原子吸收和原子荧光光谱仪器
3.2.3.1火焰原子化器
在原子吸收光谱法中，火焰原子化器经过几十年的研究发展，目前已经相当成熟，也是目前应用最为广泛的原子化器之一。其优点是操作简便、分析速度快、分析精度好、测定元素范围广、背景干扰较小等。但它也存在一些缺点，如由于雾化效率低及燃气和助燃气的稀释，致使测定灵敏度降低；采用中、低温火焰原子化时化学干扰较大；在使用中应考虑安全问题等。
火焰原子化器的工作原理是首先使试样雾化成气溶胶，再通过燃烧产生的热量使进入火焰的试样蒸发、熔融、分解成基态原子。与此同时应尽量减少自由原子的激发和电离，减少背景吸收及发射。在原子吸收光谱测定中，对化学火焰的基本要求是：火焰有足够高的温度，能有效地蒸发和分解试样，并使被测元素原子化；火焰稳定性能良好，噪音低，以保证有良好的测定精密度；较低的光吸收，提高仪器的能量水平，降低测量噪声,以获得低的检出限；燃烧安全。
有关火焰原子化过程的详细内容，请参见本书第四章4.2.1节火焰原子化。
1 预混合型火焰原子化器的结构
火焰原子化器按照气体的混合方式分可分为预混合式和全燃烧型两种常见形式。预混合式原子化器的燃气与助燃气在进入燃烧器之前已充分混合，产生层流火焰,燃烧稳定，噪音小，吸收光程长,得到了广泛应用。全燃烧型原子化器的燃气、助燃气与样品溶液分别由不同的管道导入燃烧器，在进入燃烧器后边混合边燃烧，火焰燃烧不稳定，噪声大，目前基本不用。
预混合型原子化器由雾化器、预混合室、燃烧器组成。结构如图3.9所示。
图3.9 预混合型火焰原子化器结构图
(1) 雾化器原子吸收法中所采用的雾化器是一种气压式装置，它将试样转化成气溶胶。典型的雾化器如图3.10所示。
图3.10 雾化器结构图
当气体从喷雾器喷嘴高速喷出时，由于伯努利(Bernoumlli)效应的作用，在喷嘴附近产生负压，使样品溶液被抽吸，经由吸液毛细管流出，并被高速的气流破碎成为气溶胶。气溶胶的直径在微米数量级。直径越小，越容易蒸发，在火焰中就能产生更多的基态自由原子。雾化器的雾化效率对分析结果有着重要影响。在原子吸收分析中，对试样溶液雾化的基本要求是：喷雾量可调，雾化效率高且稳定；气溶胶粒度细,分布范围窄。一个质量优良的雾化器，产生的气溶胶直径在5~10μm范围的应占大多数。调节毛细管的位置即可改变负压强而影响吸入速度。装在喷雾头末端的撞击球的作用就是使气溶胶粒度进一步细化，以有利于原子化。
(2) 预混合室预混合室作用是使助燃气、燃气和气溶胶三者在进入燃烧器前得到充分混合，使粒度较大的雾珠凝聚，排除到废液收拾瓶内，粒度细的气溶胶均匀地进入燃烧器，使火焰燃烧尽量不受扰动，以改善火焰的稳定性。如果有粗大雾珠进入燃烧器，不能迅速挥发，火焰会出现明显扰动，火焰温度下降，散射增强，噪声增大。只有大小（小于15μm）均匀的气溶胶进入燃烧器，才能有效地原子化，获得最佳的灵敏度。对雾化室的基本要求是：燃气、助燃气，气溶胶充分混合；凝聚及排除大的雾珠；小的记忆效应。
由于预混合型火焰原子化器的燃气、助燃气、气溶胶在预混合室充分混合，在预混合室存在燃烧的充分条件，当供气速度小于燃烧速度时，将会引起“回火”，因此，这种原子化器不宜采用燃烧速度过快的可燃混合气体。目前商品仪器大都设有防爆装置，
在排水管的下端必须设有水封，以免气体溢出引起回火爆炸。
增大雾化室的体积可以提高测定稳定性，然而在每次喷雾时从开始喷雾到处于稳定状态所需时间较长，使用小的雾化室可以缩短达到稳定所需时间，以达到提高分析速度的目的。
火焰原子化器的“记忆”效应，是指前一次喷雾溶液残留物对后一次测定的影响，这可从吸喷样品溶液转为吸喷去离子水（空白）时仪器读数返回零点或基线的时间长短来判断。“记亿”效应不仅影响分析速度，还会对分析结果带来干扰。特别是同时测定含量变化较大的样品时，“记忆”效应往往会给低含量测定引进较大的误差。商品仪器预混合室常用“非浸水”性材料制作或内壁喷涂“非浸水”性材料，另外需使预混合室有一小倾斜角度，呈圆锥形，以便让凝聚的大雾珠沿室壁顺畅地排入废液管和废液瓶。严防预混合室内“积水”，造成气路阻塞，引起“回火”爆炸。
预混合室尺寸应合理匹配，过大过小都会引起测量性能变坏。通常，从喷雾到产生信号读数约需1s，而得到一个稳定的读数信号，约需7~10s。
(3) 燃烧器燃烧器是火焰原子化器的关键部件之一，一个好的燃烧器，应当具有原子化效率高、噪声小、火焰稳定、燃烧安全的特点。
预混合式原子化器使用最多的是单缝燃烧器，它制作简单，使用范围宽。通常空气－乙炔焰采用0.5mm×100mm的单缝燃烧器，一氧化二氮—乙炔焰采用0.5mm×50mm的单缝燃烧器。燃烧速度较小的火焰，燃烧器缝隙可稍大些。如果使用燃烧速度快的火焰，必需采用较小的燃烧缝，否则容易引起回火事故。多缝（常用3缝）燃烧器外测狭缝的火焰可屏蔽大气，减小火焰噪音，因此3缝燃烧器的稳定性比一般的单缝燃烧器高，它的缺点是消耗燃料多，不能用于一氧化二氮—乙炔火焰。另外，在火焰发射分析时常采用一种圆形燃烧器，它是端面有许多小园孔的圆柱形燃烧器。进行原子吸收光谱分析时，为增加灵敏度需要较长的原子吸收光程，故采用长缝式燃烧器。测定浓度高的样品时，有时需要将燃烧器旋转一定的角度。
燃烧器一般采用耐高温、导热性好的材料制成，常用钛铸造或拼制而成，为清洗积炭，应方便拆卸。缝式燃烧器采用带凹形沟面结构，当火焰燃烧时，凹形沟面造成周围空气的对流状态，改善了火焰燃烧的动力学特性，减小了缝隙边缘的碳沉积。
2 几种常用火焰
按照火焰的反应特性，一般将火焰分为三类：还原性火馅（富燃火馅）、中性火焰（化学计量火焰）和氧化性火焰（贫燃火焰）。对于原子吸收光谱测定而言，最合适的是还原性火焰。影响火焰反应的主要因素是燃气的性质及燃气与助燃气之比例。
(1) 空气—乙炔火焰空气-乙炔火焰燃烧稳定，重复性好，噪声低。燃烧速度不是很大，只有158cm·s-1，使用安全，易于操作。火焰温度比较高，最高温度可达2300℃，除个别元素如A1、Ti、Zr、Ta等之外，对多数元素都有足够的测定灵敏度。调节乙炔和空气的流量比，可方便地获得不同氧化还原特性的火焰，以适应于不同元素的测定。例如贫燃火焰对测定Au、Pt，、Pd，Rh、Ir等有很高的灵敏度。富燃火焰含有相当多的原子碳、固体碳、CH基以及其它的含碳化学物质，在这种火焰中，氧原子浓度低，有利于易生成难熔氧化物的元素的原子化，所以测定碱土金属元素、Mo、Cr、Tn等则宜用富燃火焰。不同氧化还原特性的乙炔-空气火焰具有明显的外观特征，便于调节控制。空气-乙炔火焰不足之处是对波长在230nm以下的辐射有明显的吸收，特别是发亮的富燃火焰，由于存在未燃烧的碳粒，使火焰发射、自吸收和散射增强，噪声增大。这种火焰的另一个不足之处是温度还不够高，容易形成难熔氧化物的元素B、Be、A1、Sc、Y、Ti、Zr、V和稀土元素等在该火焰中原子化效率低。
(2) 一氧化二氮－乙炔火焰空气-乙炔火焰温度不很高，难以使容易形成难熔氧化物的元素有效地原子化。使用氧气代替空气做助燃气，可以使乙炔火焰的温度提高，但氧气-乙炔火焰的燃烧速度太大，为1140cm?s-1，远远大于空气-乙炔火焰的燃烧速度，为了保证稳定燃烧，一定要在雾化室内保持相当高的压力和使用窄缝燃烧器，这样又伴随着产生了另一个问题，即由于试液中盐结晶或烟尘阻塞燃烧缝隙，使火焰变得不稳定。用氧气做助燃气，除了不容易维持稳定的燃烧条件之外，在安全措施上也要求比较严格。因此，氧气-乙炔火焰目前很少用于原于吸收光谱测定。使用一氧化二氮代替空气做助燃气，既可以提高乙炔火焰的温度（一氧化二氮-乙炔火焰最高温度可以达到2 955℃，接近于氧气-乙炔火焰的温度），又能保持较低的燃烧速度，一氧化二氮-乙炔火焰的燃烧速度只有160 cm?s-1，接近于空气-乙炔火焰的燃烧速度。使用这种火焰可以测定约70种元素，大大地扩大了火焰原子吸收分光光度法的应用范围。一氧化二氮-乙炔火焰是目前唯一获得了广泛应用的高温化学火焰。
一氧化二氮-乙炔火焰的最主要的特点之一是燃烧速度低、火焰温度高。和空气-乙炔火焰相比，一氧化二氮-乙炔火焰中含氧量高，含氮量低，在一氧化二氮中，O：N＝1：2，在空气中，O：N＝1：4。一氧化二氮分解产生氧的反应是一个放热反应，火焰吸收了N2O分解时释放出来的热量，提高了火焰温度，可以减少以至完全消除在测定某些元素时的化学干扰。因为乙炔的燃烧反应速度直接依赖于氧的供应速度，而氧的供应速度受到一氧化二氮分解反应的制约，因此，一氧化二氮-乙炔火焰的燃烧速度能够保持得比较低，使用安全。
(3) 其它火焰可用于原子吸收分析的火焰还有空气-氢气火焰和氩气-氢气火焰。空气-氢气火焰的温度约为2 045℃，氩气-氢气火焰的温度约为1 577℃。这两种火焰基本上无色，可吸入钠盐溶液来确定火焰是否被点燃。由于空气-氢气火焰温度低，电离干扰弱，对紫外波段（200nm附近）的吸收很小，因此可用来测定碱金属（Cs、Rb、K、Na）或分析线位于短波长区的元素（As、Se、Zn、Pb、Cd、Sn等）。由于这两种火焰的温度低，化学干扰和基体干扰会更严重些，在通常的原子吸收光谱分析中很少应用。但在氢化物发生-火焰原子吸收光谱分析法及氢化物原子荧光分析中使用很普遍。
3.2.3.2石墨炉原子化器
石墨炉原子化器是应用最广泛的无火焰原子化器，其基本原理是将试样放置在电阻发热体上，用大电流通过电阻发热体，产生高达2 000～3000℃的高温，使试样蒸发和原子化。图3.11为石墨炉的原理简图。
图3.11 石墨炉原理
由于石墨炉原子化器较小，基态原子在其中停留时间较长，原子蒸气浓度要比火焰法高出两个数量级，一般检出限可达10-10～10-14g，不用富集分离便可测定痕量或超痕量
成分，而且所需试样量较少，操作也比较简单。
当今商品化仪器常用的石墨炉按加热方式分为纵向加热及横向加热两种，石墨管外形如图3.12所示。纵向加热石墨管结构简单，石墨管体积小巧，但由于两供电石墨锥在光路的前后，沿光路方向有较大的温度变化，原子化过程存在空间的不等温性，因此基体干扰严重。为克服纵向加热石墨炉的一些固有缺陷，Perkin-Elmer公司开发了横向加热技术，并推出了带横向加热石墨炉的商品原子吸收光谱仪。我国，马治中及陈友祎先生分别对横向加热技术做了研究，并首先在北京普析通用仪器有限责任公司的TAS-986原子吸收分光光度计上实施，推出了我国首台横向加热石墨炉商品仪器。陈友祎又对石墨管进行了深入的研究，开发了热解石墨平台石墨管、两端带窗口平台石墨管等，进一步改善了原子化条件，减少基体干扰，提高了测量精密度，降低了检出限，并大大提高了石墨管的使用寿命。
图3.12 石墨管示意图
石墨炉的温度稳定性是影响测定精密度的重要因素之一。石墨炉的温度控制系统主要有电压反馈型、电流反馈型、功率反馈型及红外测温反馈型几种。电压反馈型是取石墨管两端的电压反馈控制，设定不同的控制温度后控制石墨管两端保持不同的恒定电压。同理，电流反馈型控制石墨管的恒定电流。石墨管使用一段时间后，由于反复的高温、低温变化，其电阻会产生变化，一般电阻会变大。电压反馈控制系统中，随着石墨管的使用次数增加，实际控制的温度逐渐变低；而电流反馈控制系统中，实际控制的温度逐渐变高。为了克服以上缺点，一些新推出的采用了功率反馈型温度控制系统，该系统控制石墨管的加热功率恒定，如北京普析通用仪器有限责任公司的TAS-986/990系列。功率反馈型温度控制系统控制温度稳定性大大提高，并且新旧石墨管、不同批次石墨管的适用性也大大提高。红外测温反馈型温度控制系统，直接测试石墨管的红外辐射温度进行反馈控制，更有效的解决了温度控制问题。但由于红外测温只能应用于600℃以上的中高温测试，所以现代仪器大部分采用双控制系统，中低温采用电流反馈、电压反馈
或功率反馈控制，高温采用红外线辐射测温反馈控制系统。
为使石墨管在第二次分析之前能迅速将温度降到室温，石墨炉原子化器必须使用冷却水对炉体进行冷却。冷却水的最佳水温为20℃，流量一般为1~21
?L（不同厂家
min-
有不同的参考值）。水温不宜太低，流量也不宜太大，否则会在石墨锥体或石英窗上形成冷凝水，影响测量。个别地区自来水水质太硬，长时间使用会使炉体管道产生水垢，影响冷却效果，应选购循环水冷却装置，采用蒸馏水循环。
为保护石墨管和分析物质不受空气氧化，要用氩气或氮气屏蔽石墨管。通常，氩气比氮气好，条件允许时应选用氩气做保护气。仪器厂家对气体的入口压力及流量都有规定，应严格按照执行。若气体流量降低，易挥发元素的检出限会改善，但石墨管的寿命将缩短。气体流量大时管内的层流状态将破坏，信号变得不稳定。横向加热石墨管，有外气内气之分，外气在整个升温程序内保持不变，内气在原子化过程可选择大、小或关断。如果样品浓度较大，原子化过程可选择较大的内气流，以冲淡原子蒸气浓度，提高可测量的浓度范围。另外，有的仪器采用气体控制石墨锥与石墨管的压力，这种控制方法比传统的弹簧控制可靠，但要求气体要有一定的压力。
石墨炉原子化器的优点是体积小，原子在光路中平均停留时间长，光路上自由原子密度大，检出限降低，且所需样品量小（通常为5~50μl），工作安全（无需可燃气体），几乎是现代原子吸收仪器的必备部件。
3.2.3.3 石英管原子化器
目前AFS商品仪器多采用石英管原子化器。按石英管原子化器的结构，可分为普通石英管原子化器和屏蔽式石英管原子化器。（见图3.13）
图3.13 石英管原子化器
普通石英管原子化器的石英管通常直径10mm左右，高度80mm左右，下方有一个样品（气态氢化物）+载气（Ar）的入口。产生的气态氢化物和多余的氢气，由载气推动进入石英炉心的入口，在炉心上端点燃氩-氢火焰，使进入的氢化物原子化。
屏蔽式石英管原子化器是双层石英管结构，内管通入样品+载气，外管通入屏蔽气（Ar），屏蔽气以切线方向进入，在内外管之间螺旋上升，在石英管原子化器上端形成一层Ar气屏蔽层，防止周围空气进入管中心样品原子化区，从而能有效防止原子荧光淬灭，提高了原子荧光强度，灵敏度提高2倍以上。表3.5 列出了普通石英管原子化器
灵敏度S
1与屏蔽式石英管原子化器灵敏度S
2
的比值。
表3.5两种石英管原子化器灵敏度的比值
元素As Sb Bi
S
2
/S
1
2.16 2.03 2.18
按石英管原子化器Ar-H
2
火焰点燃方式，可分为高温和低温两种。（见图3.14）
图3.14 高、低温石英管原子化器
高温石英管原子化器是在石英管原子化器的外壁，均匀缠绕电炉丝（或其他高温加热材料），工作时石英管外壁加热到800～1 000℃，气态氢化物+载气进入高温炉管，在石英管上端形成Ar-H2火焰。早期产品采用高温石英管原子化器，缺点是：①随着工作温度增加，标准偏差增大；②高温石英管壁对某些元素(例如Sb、Pb)有强吸附，造成记忆效应；③高温会使其周围的光学系统、空心阴极灯、光电倍增管产生温升，引起仪器性能不稳定；④石英管在高温作用下易老化变质，致使寿命缩短。
低温石英管原子化器在石英管原子化器上端设置一个点火装置，采用20-30W高温
加热丝或红外加热器件，一直通电加热或在进样时间同步加热，以点燃进入石英管原子化器的Ar-H2火焰。石英管壁温度影响待测元素灵敏度，多数元素的最佳工作温度在200℃左右，而对于冷原子法测汞时，这个温度又可防止石英管中出现水蒸汽冷凝。近年的商品AFS仪器广泛采用低温石英管原子化器。
3.2.4 背景校正装置
在原子吸收光谱分析中，为消除样品测定时的背景干扰，背景校正装置几乎是现代原子吸收光谱仪必不可缺少的部件。特别是石墨炉原子化器的应用，对痕量、超痕量元素分析，背景干扰尤其严重，因此各种背景校正技术发展了起来，而且不同的背景校正技术也成为原子吸收光谱仪分类的一种标准。目前商品仪器常用的背景校正装置有氘灯背景校正装置（或称连续光源法背景校正装置）、空心阴极灯自吸收背景校正装置、塞曼效应背景校正装置等。
由于各种校正装置的适用范围各不相同，因此，现代原子吸收光谱仪器大部分具备一种或一种以上背景校正装置。以下分别简述常用的几种背景校正装置。
3.2.
4.1氘灯校正背景
连续光源校正背景技术，可采用氘灯、钨灯或氙灯作为背景校正光源。钨灯可用于可见及近红外波段。由于钨灯是热辐射光源，只能采用机械斩光方式调制，使用不方便，商品化仪器很少使用。氙灯一般用在大于220nm的波长范围，且由于电源复杂，应用也较少。氘灯可用于紫外波段（180～400nm），由于它是真空放电光源，调制方式既可采用机械方式也可采用时间差脉冲点灯的电调制方式，且原子吸收测量的元素共振辐射大多数处于紫外波段，所以氘灯校正背景是连续光源校正背景最常用的技术，已成为连续光源校正背景技术的代名词。
原子吸收光谱仪常用的氘灯背景校正装置如图3.15所示。
图3.15氘灯背景校正装置
图3.15中(a)为通过型氘灯背景校正器，该装置使用的氘灯是特殊制作的中心有小
会聚后通过氘灯中心的小孔，与氘灯辐射合并后由孔的氘弧灯。元素灯的共振辐射由L
1
会聚通过原子化器。氘灯与元素灯采用时间差脉冲点灯方式供电，仪器根据同步脉冲L
2
分时测量总吸收及背景吸收并计算分析原子吸收。图3.15(b)为反射型氘灯背景校正器，使由空心阴极灯和氘灯发出的辐射交替地通过原子化器，分时测量用一个旋转切光器M
1
总吸收（空心阴极灯的辐射吸收信号）及背景吸收（氘灯的辐射吸收信号）。反射型背景校正器，可使用氘灯、钨灯或氙灯作光源，光源调制方式可采用机械斩光调制也可采用时间差脉冲点灯电调制。当采用时间差脉冲点灯方式时，旋转切光器M
可用半透(过)
1
半反（光）镜代替，这种装置结构简单，稳定可靠，因此得到了广泛的应用。
这种装置的缺点是采用两种光源，由于光源的结构不同，两种灯的光斑大小也存在差异，不易准确聚光于原子化器的同一部位，故影响背景校正效果。氘灯在长波处的能量较低，不易进行能量平衡，也不适用于长波区的背景校正。
3.2.
4.2 空心阴极灯自吸收校正背景
自吸收校正背景方法是利用在大电流时空心阴极灯出现自吸收现象，发射的光谱线变宽，以此测量背景吸收。图3.16是空心阴极灯自吸收法背景校正装置的原理图。主控制器控制系统的整体工作，由单片机及接口电路组成，也有采用程序存储器编码输出时序信号，同步整个系统的工作。D/A输出控制空心阴极灯电源，D/A输出电平的高低
产生空心阴极灯电流波形。窄脉冲大电流I
H
是自吸收电流，峰值电流可设置为300～
600mA，宽脉冲小电流I
L
是正常测量电流，峰值电流可设置为60mA或更小。仪器控制软件在设置灯电流时，厂家一般给定的是平均电流，约几毫安至十几毫安，这并不表示几毫安的灯电流即能产生自吸现象。点灯频率可取100～200Hz，太高的频率光强度不易稳定，频率太低背景校正效果差。由于宽、窄脉冲的电流差别很大，前置信号放大器必需
取不同的增益，以平衡信号的输出。由同步信号控制在t
L 及t
H
时刻分别接通运算放大器
的反馈电阻R
L 及R
H
输出总吸收测量信号及背景吸收测量信号。
图3.16空心阴极灯自吸收背景校正装置
自吸收背景校正装置的主要优点是：①装置简单，除灯电流控制电路及软件外不需要任何的光机结构；②背景校正可在整个波段范围（190～900nm）实施；③用同一支空心阴极灯测量原子吸收及背景吸收，样品光束与参比光束完全相同，校正精度很高。
自吸收背景校正装置同时也存在一些不足：①不是所有的空心阴极灯都能产生良好的自吸发射谱线。一些低熔点的元素在很低的电流下即产生自吸，一些高熔点元素在很高的电流下也不产生自吸，对这样一些元素测定，灵敏度损失严重，甚至不能测定。②由于空心阴极灯的辐射相对供电脉冲有延迟，为在自吸后能返回到正常状态，调制频率不宜太高。
鉴于以上几点，有人专门研究了自吸收用的空心阴极灯。也有人采用高强度空心阴极灯作背景校正，采取的措施是在窄脉冲时切断辅助阴极的供电，以提高自吸收能力，
宽脉冲时增加辅助极电流，以使自吸收降至最小。在这种条件下，分析灵敏度得以提高，尤其是对一些通常工作电流下便发生自吸的元素，效果更好，如Na的测定。
原子吸收光谱仪技术规格
原装进口原子吸收光谱仪技术规格 1. 工作条件 1.1 电源要求：230V （+5%~-10%），50/60 Hz；5000VA。 1.2 环境温度：+15℃～+35℃。 1.3 相对湿度：20～80%。 *2. 系统描述 台式设计原子吸收光谱仪，火焰、石墨炉一体机，全自动软件切换，切换后燃烧头和石墨管位置保持不变。 3. 光学系统和检测器技术指标 3.1 光学系统：实时双光束，1800线/mm，大面积平面光栅分光系统 *3.2波长范围：184－900nm 3.3狭缝：狭缝的宽度自动选择，狭缝的高度自动选择 *3.4检测器：全谱高灵敏度阵列式多象素点CCD固态检测器，含有内置式低噪声CMOS电荷放大器阵列。样品光束和参比光束同时检测,最大限度消除光学和电子噪声影响。 *3.5灯选择：8灯座,内置两种灯电源，可连接空心阴极灯和无极放电灯；通过软件由计算机控制灯的选择和自动准直，可自动识别灯名称和设定灯电流推荐值。 4. 火焰系统技术指标 *4.1火焰系统安全保护：安全联锁装置与燃烧头，雾化器/端盖，排液系统，废液桶液面高度，气体流量等联锁，防止在任何不当条件下点火，当监测不到火焰或任何锁定功能能激活时，联锁系统会自动关闭燃烧气体，以防万一。突然断电时，仪器会从任何操作方式按预设程序自动关机，确保安全。火焰有八个独立灯座。 4.2燃烧器系统：预混燃烧器可通过软件控制驱动装置自动换入样品室。火焰在光路中的准直，燃烧器的垂直，水平位置的调节完全自动化，并由软件控制自动进行位置最佳化。 4.3点火和熄火: 由计算机软件自动控制点火和熄火. 4.4燃烧系统：可调式通用型雾化器，高强度惰性材料预混室，全钛燃烧头 *4.5排液系统：排液系统前置以利于随时检测。 *4.6火焰AAS的灵敏度，5ppm Cu 吸光度大于0.9。测量方法按照中华人民共和国国家标准GB/T 21187-2007的4.5.2.1试验程序进行。 5. 石墨炉系统技术指标 5.1石墨炉：内、外气流由计算机分别单独控制。管外的保护气流防止石墨管被外部空气氧化。从而延长管子寿命，内部气流则将干燥和灰化步骤气化的基体成份清出管外。石墨炉的开、闭为计算机气动控制以便于石墨管的更换。石墨炉有八个独立灯座。 *5.2电源：石墨炉电源内置，整个仪器为一个整体。 *5.3温度控制：红外探头石墨管温度实时监控，具有电压补偿和石墨管电阻变化补偿功能。 *5.4石墨管：标准配置为一体化平台（STPF）热解涂层石墨管。 *5.5标配石墨炉加氧除碳炉内消解装置：在石墨炉灰化阶段软件可自动控制加氧时间和流量，对环境样品可直接进样。 5.6编程：可设置多达12步分析程序，每步均可按下列参数编程。
仪器分析[第十章原子吸收光谱分析法]山东大学期末考试知识点复习
第十章原子吸收光谱分析法 1．共振线与元素的特征谱线 基态→第一激发态，吸收一定频率的辐射能量，产生共振吸收线(简称共振线)；吸收光谱。 激发态→基态，发射出一定频率的辐射，产生共振吸收线(也简称共振线)；发射光谱。 元素的特征谱线： (1)各种元素的原子结构和外层电子排布不同，基态→第一激发态：跃迁吸收能量不同——具有特征性。 (2)各种元素的基态→第一激发态，最易发生，吸收最强，最灵敏线。特征谱线。 (3)利用特征谱线可以进行定量分析。 2．吸收峰形状 原子结构较分子结构简单，理论上应产生线状光谱吸收线。实际上用特征吸收频率左右范围的辐射光照射时，获得一峰形吸收(具有一定宽度)。 由 I t =I e-Kvb 透射光强度I t 和吸收系数及辐射频率有关。以K v 与v作图得图10一1所示 的具有一定宽度的吸收峰。
3．表征吸收线轮廓(峰)的参数 (峰值频率)：最大吸收系数对应的频率或波长； 中心频率v 中心波长：最大吸收系数对应的频率或波长λ(单位为nm)； 半宽度：△v 0B 4．吸收峰变宽原因 (1)自然宽度在没有外界影响下，谱线仍具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，平均寿命越长，谱线宽度越窄。不同谱线有不同的自然宽度，多数情况下约为10-5nm数量级。 多普勒效应：一个运动着的原子发出的光， (2)多普勒变宽(温度变宽)△v 如果运动方向离开观察者(接受器)，则在观察者看来，其频率较静止原子所发的频率低，反之，高。 (3)劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽(碰撞变宽)△v 由于原子相互碰撞使能 L 量发生稍微变化。 劳伦兹变宽：待测原子和其他原子碰撞。 赫鲁兹马克变宽：同种原子碰撞。 (4)自吸变宽空心阴极灯光源发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收产生自吸现象，灯电流越大，自吸现象越严重，造成谱线变宽。 (5)场致变宽场致变宽是指外界电场、带电粒子、离子形成的电场及磁场的作用使谱线变宽的现象，但一般影响较小。 为主。 在一般分析条件下△V 5．积分吸收与峰值吸收 光谱通带0．2 nm，而原子吸收线的半宽度10-3nm，如图10—2所示。 若用一般光源照射时，吸收光的强度变化仅为0．5％。灵敏度极差。
1 原子荧光光谱法的基本原理
1 原子荧光光谱法的基本原理 1.1 原子荧光光谱法原理 原子荧光光谱法（AFS)是原子光谱法中的一个重要分支，是介于原子发射(AES）和原子吸收（AAＳ)之间的光谱分析技术，它的基本原理就是：固态、液态样品在消化液中经过高温加热，发生氧化还原、分解等反应后样品转化为清亮液态,将含分析元素的酸性溶液在预还原剂的作用下，转化成特定价态，还原剂 KBH 4 反应产生氢化物和氢气，在载气（氩气)的推动下氢化物和氢气被引入原子化器(石英炉）中并原子化。特定的基态原子(一般为蒸气状态)吸收合适的特定频率的辐射,其中部分受激发态原子在去激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光,检测器测定原子发出的荧光而实现对元素测定的痕量分析方法。1.2 原子荧光的类型 原子荧光是一种辐射的去活化(ｄｅcactｉｖatioｎ)过程。当有原子吸收由一合适的激发光源发射出的特征波长辐射后被激发，接着辐射区活化而发射出荧光。基本上，荧光线的波长和激发线的波长相同,也有可能比激发线的波长长，但比激发线波长短的情况也有，但不多。原子荧光有5中基本类型:①共振荧光。即激发波长与产生的荧光波长相同时，这种荧光称为共振荧光,是原子荧光分析中最常用的一种荧光;②直跃线荧光。即激发波长大于产生的荧光波长相同时，这种荧光称为直跃线荧光；③阶跃线荧光。即激发波长小于产生的荧光波长相同 时,这种荧光称为阶跃线荧光;④热助阶跃线荧光.既原子吸收能量由基态E 激发 至E 2能级时,由于受到热能的进一步激发,电子可能跃迁至于E 2 相近的较高能级 E 3，当其由E 3 跃迁到较低能级E 1 时所发射的荧光，称为热助阶跃线荧光;⑤热助 反Stokes荧光。即电子从基态E 0邻近的Ｅ ２ 能级激发至E ３ 能级时，其荧光辐射 过程可能是由Ｅ ３回到Ｅ 所发出的荧光成为热助反Sｔokes荧光。 1．3 汞的检测方法 汞及其化合物属于剧毒物质,是国际国内进出口商品中一项重要理化指标。汞在体内达到一定量时，将对人的神经系统、肾、肝脏产生严重的损害。汞测定方法有冷原子吸收光谱法、二硫腙比色法、原子荧光光谱分析法、电热原子吸收
原子吸收光谱仪
原子吸收光谱仪高效、精确、可靠 Agilent 200 系列原子吸收系统
2Agilent 240Z AA Agilent 240FS AA 原子吸收解决方案系列 –A gilent 240 AA 将灵活性和硬件的可靠性相结合，为预算有限的用户提供高性价比的高性能火焰/石墨炉/氢化物分析原子吸收仪器 –A gilent 240FS/280FS AA 是快速高效的火焰原子吸收系统，其快速序列式操作可将样品通量增加一倍，从而大幅降低运行成本。它们可以轻松地进行多元素分析，是食品与农业或任何高通量实验室的理想选择 –A gilent 240Z/280Z AA 塞曼石墨炉原子吸收 (GFAA) 系统高效而精确，提供优异的石墨炉性能和准确的背景校正 –A gilent Duo系统可以成倍提高您的工作效率，它能够真正实现火焰和石墨炉同时分析，没有转换延时 安捷伦 AA 系列具有高效、易用和极其可靠的特性。该系列产品具有适用于任何分析所需要的高性能，并且同样适用于重视可靠性和易用性的常规实验室。 高效、精确、可靠
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原子发射光谱法_原子吸收光谱法_原子荧光光谱法的比较
TECHNOLOGY WIND ［摘要]通过三种方法的比较，可以得知不同的分析方法所适用的元素。本文主要从基本原理，研究对象及温度三个方面进行比较。 ［关键词原子发射光谱法；原子吸收光谱法；原子荧光光谱法 原子发射光谱法、原子吸收光谱法、 原子荧光光谱法的比较 赫健 （辽宁省有色地质局一0四队测试中心，辽宁营口115007） 1基本原理 三者从基本原理来看其相同点是：相应能级间的跃迁所得的3种 光谱，波长或频率完全相同，而且发射强度、吸收强度、荧光强度与元 素性质、谱线特征及外界条件间的依赖有关系基本类似。因此，原子发 射光谱法中的问题，在原子吸收和原子荧光法中也大多同样存在。 2研究对象 三者之间也存在根本区别：从3种方法的研究对象来看是有区别 的：原子发射光谱法是研究待测元素激发的辐射强度；原子吸收光谱法 是研究待测原子蒸气对光源共振线的吸收强度，是属吸收光谱；原子荧 光光谱法是研究待测元素受激发跃迁所发射的荧光强度，虽然激发主式 与发射光谱法不同，但仍然是属发射光谱。而原子荧光光谱法既具有发 射光谱分析的特点，以与原子吸收法有许多相似之处，因此，介于两者 之间，在某些方面兼具两者的优点。谱线数目不同，复杂程度不同，光 谱干扰程度也有很大差别：发射光谱谱线多，由谱线重叠引起的光谱干 扰较严重。由于基态原子密度较其他能级原子密度大，受激吸收机会占 优势，因此原子吸收线多限于一些以基态为低能级的共振吸收线，其谱 线数目远比发射线少，谱线重叠引起光谱干扰也较少。由于只有产生受 激吸收之后才能产生荧光，因此荧光谱线大多是强度较大的共振线，其 谱线数目更少，相对光谱干扰也少。 3温度 温度变化对原子发射强度、吸收强度、原子荧光强度的影响不同： 激发态原子随温度变化是以指数形式变化，而基态原子数因温度变化引 起的变化是很小的，实际上接近于恒定值。这是由于参加跃迁的低能级 的激发能一般很小（基态激发能等于零），玻尔慈曼因子近似等于1， 因此原子吸收强度受原子化温度变化的影响，比发射光谱受激发温度影 响小。原子荧光法与原子吸收法相似。 从分析方法比较三者优劣，一般是通过检出限、精密度、干扰水 平、样品消耗量、多种元素同时测定及连续分析能力、校正曲线的线性 范围、操作难易及仪器设备费用高低等来评价，如表1所示。 表１原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法性能比较 表2列出了3种方法检出限比较。通常直流电弧发射光谱检出限 是用固体样品表示即ng/g，其他方法采用溶液表示即ng/ml，为了便 于比较，把前者换算为“溶液”，并假定溶液中固体浓度为10ng/ml， 同时把石墨炉中绝对灵敏度亦换算为相对灵敏度，度假定取样时为 0.1ml。 4结论 从表2中看出石墨炉原子吸收法及荧光法检出限多在1.0ng/ml以 下区域，火焰原子吸收法在1～104ng/ml之间，ICP发射光谱法检出限 多在1.0ng/ml范围，直流电弧发射光谱法在1～103ng/ml之间。不同 的分析方法所适用元素不尽相同，因此，在实际工作中应该根据元素的 光谱化学性质，选择适宜的分析方法。 表２原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法检出限比较 ［参考文献］ ［１］夏之宁．光分析化学．２００４． ［２］赵文宽，张悟铭，王长发．周性尧仪器分析实验．高等教育出版社，１９９７． 科技前沿 29
仪器分析_原子吸收习题及参考答案
原子吸收习题及参考答案 一、填空题 1、电子从基态跃迁到激发态时所产生的吸收谱线称为，在从激发态跃迁回基态时，则发射出一定频率的光，这种谱线称为，二者均称为。各种元素都有其特有的，称为。 2、原子吸收光谱仪和紫外可见分光光度计的不同处在于，前者是，后者是。 3、空心阴极灯是原子吸收光谱仪的。其主要部分是，它是由或 制成。灯内充以成为一种特殊形式的。 4、原子发射光谱和原子吸收光谱法的区别在于：原子发射光谱分析是通过测量电子能级跃迁时和对元素进行定性、定量分析的，而原子吸收光谱法师测量电子能级跃迁时的强度对元素进行分析的方法。 5、原子吸收光谱仪中的火焰原子化器是由、及三部分组成。 6、分子吸收光谱和原子吸收光谱的相同点是：都是，都有核外层电子跃迁产生的 ，波长范围。二者的区别是前者的吸光物质是，后者是。 7、在单色器的线色散率为0.5mm/nm的条件下用原子吸收分析法测定铁时，要求通带宽度为0.1nm，狭缝宽度要调到。 8、分别列出UV-Vis，AAS及IR三种吸收光谱分析法中各仪器组成(请按先后顺序排列)：UV-Vis: AAS: IR: 9、在原子吸收光谱仪上， ______产生共振发射线， ________产生共振吸收线。 在光谱分析中,灵敏线是指一些_________________________________的谱线,最后线是指 ____________________________________________。 二、选择题 1、原子发射光谱分析法可进行_____分析。 A.定性、半定量和定量， B.高含量， C.结构， D.能量。 2、原子吸收分光光度计由光源、_____、单色器、检测器等主要部件组成。 A.电感耦合等离子体; B.空心阴极灯; C.原子化器; D.辐射源. 3、C2H2-Air火焰原子吸收法测定较易氧化但其氧化物又难分解的元素(如Cr)时，最适宜的火焰是性质：_____ A.化学计量型 B.贫燃型 C.富燃型 D.明亮的火焰 4、贫燃是助燃气量_____化学计算量时的火焰。 A.大于；B.小于C.等于 5、原子吸收光谱法是基于光的吸收符合_______,即吸光度与待测元素的含量成正比而进行分析检测的。 A.多普勒效应; B.朗伯-比尔定律; C.光电效应; D.乳剂特性曲线. 6、原子发射光谱法是一种成分分析方法,可对约70种元素(包括金属及非金属元素)进行分析,这种方法常用于______。 A.定性; B.半定量; C.定量; D.定性、半定量及定量. 7、原子吸收光谱法是基于气态原子对光的吸收符合_____，即吸光度与待测元素的含量成正比而进行分析检测的。 A.多普勒效应， B.光电效应， C.朗伯-比尔定律， D.乳剂特性曲线。 8、在AES中, 设I为某分析元素的谱线强度, c为该元素的含量, 在大多数的情况下, I 与c具有______的函数关系(以下各式中a、b在一定条件下为常数)。 A. c = abI; B. c = bI a ; C. I = ac/b; D. I = ac b.
2020年原子吸收光谱仪品牌比较
作者：空青山 作品编号：89964445889663Gd53022257782215002 时间：2020.12.13 原子吸收光谱仪品牌比较 国内市场上常见的原子吸收光谱仪品牌大概有二、三十种。进口厂商方面，包括PE、热电（原UNICAM）、瓦里安、耶拿、GBC（照生公司代理）、日本岛津、日立（天美公司代理）、美国利曼、威格拉斯以及加拿大AURORA（路易公司代理）等；国产厂商方面，主要有北京瑞利（原北二光）、普析通用、东西电子、上海精科（原上分厂）、科创海光、瀚时制作所、上海天美、北京华洋、博晖创新、上海光谱等。基本上涵盖了国内外主流的原子吸收光谱仪生产厂家。 2004年，中国原子吸收光谱仪市场的销售总量接近2000台，其中国产原子吸收光谱仪所占份额在70%以上。从产品性能上看，国产仪器已接近国外中档原子吸收水平，火焰原子吸收基本上已达到进口仪器水平，且价格便宜，具有很强的竞争力。与进口高档原子吸收光谱仪相比，国产仪器主要是在自动进样器、石墨管寿命、综合扣背景能力以及自动化程度等方面还存在着一定的技术差距，有待进一步提高。 就原子吸收市场占有量而言，进口厂商方面，来自美国的三家公司：PE、热电和瓦里安应该是排名在前三位的厂家。 据我们保守估计，这三家公司2004年的原子吸收销售量之和应该占到中国进口原子吸收光谱仪市场的五分之三。此外，德国耶拿和日本日立的原子吸收在中国市场的表现也不错，尤其是在某一行业或地区，如：耶拿在中国的地质行业，日立在中国的华南市场都有着不错的原子吸收市场占有率。国产厂商方面，普析通用已取代了北京瑞利，成为中国国产原子吸收光谱仪的最大供货商，紧随其后的是北京瑞利和另一家民营企业——东西电子。这三家原子吸收2004年的销售台数总和大致在900~1000台左右。此外，上海精科和科创海光在国产原子吸收市场上也占据了不小的份额。就原子吸收光谱仪产品而言，PE的 AA800、耶拿的ZEEnit700、热电的M6、瓦里安的AA280以及GBC的Avanta Ultra Z等可以称得上是进口高档原子吸收光谱仪的杰出代表。 可以说，当今原子吸收光谱仪上几乎所有最先进的技术在这一档次的仪器身上均不同程度地得到了体现。譬如：横向加热石墨炉技术、多功能石墨炉背景校正技术、火焰－石墨炉一体化设计（原子化器无需切换）、石墨炉可视技术、单/双光束自动切换、火焰快速序列式分析模式、固体进样技术、固态检测器等等。当然，这一档次的原子吸收仪器的价格也是比较昂贵的，平均价格大致在五万美金左右。在国产仪器方面，普析通用的TAS-990、东西电子的AA7003、北京瑞利的WFX-210、和瀚时制作所的CAAM—2001代表了国产原子吸收仪器发展的最高水平。这些仪器在一些主要技术指标方面（如：分辨率、基线稳定性、检出限等）已和国外同档次产品非常接近，同时也具有一些各自的特点。 TAS-990/986是国产目前唯一采用横向加热石墨炉技术的商品化原子吸收光谱仪；AA7003则将火焰原子化器和石墨炉原子化器固定在同一个可推拉平台上，通过推拉运动，在瞬间完成火焰/石墨炉的切换；WFX-210采用全新富氧火焰专利技术替代氧化—乙炔火焰分析高温元素，使火焰温度在2300℃-2900℃之间连续可调，对不同元素可选择最佳原子化温度条件；CAAM—2001
仪器分析笔记《原子吸收光谱法》..
第四章原子吸收光谱法 ——又称原子吸收分光光度法§4.1 原子吸收分光光度法（AAS）概述 4.1.1 概述 1、定义 原子吸收分光光度法是基于从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光，通过试样蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收，由辐射谱线被减弱的程度来测定试样中待测元素含量的方法。 2、特点 ?灵敏度高：在原子吸收实验条件下，处于基态的原子数目比激发态多得多，故灵敏度高。检出限可达10—9 g /mL (某些元素可更高) ?几乎不受温度影响：由波兹曼分布公式 00 q E q q KT N g e N g - =知，激发态原子浓度与基态原子浓度的比 值 q N N 随T↗而↗。在原子吸收光谱法中，原子化器的温度一般低于3000℃，此时几乎所有元素的0 1% q N N =。也就是说， q N随温度而强烈变化，而 N却式中保持不变，其浓度几乎完全等于原子的 总浓度。 ?较高的精密度和准确度：因吸收线强度受原子化器温度的影响比发射线小。另试样处理简单。RSD 1~2%，相对误差0.1~0.5%。 ?选择性高：谱线简单，因谱线重叠引起的光谱干扰较小，即抗干扰能力强。分析不同元素时，选用不同元素灯，提高分析的选择性 ?应用范围广：可测定70多种元素（各种样品中）。 ?缺点：难熔元素、非金属元素测定困难，不能同时多元素分析。 3、操作 ①将试液喷入成雾状，挥发成蒸汽； ②用镁空心阴极灯作光源，产生波长285.2nm特征谱线； ③谱线通过镁蒸汽时，部分光被蒸汽中基态镁原子吸收而减弱； ④通过单色器和检测器测得镁特征谱线被减弱的程度，即可求得试样中镁的含量. 4、原子吸收光谱分析过程 ?确定待测元素。 ?选择该元素相应锐线光源，发射出特征谱线。 ?试样在原子化器中被蒸发、解离成气态基态原子。 ?特征谱线穿过气态基态原子，被吸收而减弱，经色散系统和检测系统后，测定吸光度。 ?根据吸光度与浓度间线性关系，定量分析。 5、与发射光谱异同点 ①原子吸收光谱分析利用的是原子的吸收现象，发射光谱分析则基于原子的发射现象； ②原子的吸收线比发射线的数目少得多，这样谱线重叠的概率就小得多； ③原子吸收法的选择性、灵敏度和准确性都好。
原子吸收光谱仪品牌比较
原子吸收光谱仪品牌比较-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
原子吸收光谱仪品牌比较 国内市场上常见的原子吸收光谱仪品牌大概有二、三十种。进口厂商方面，包括PE、热电（原UNICAM）、瓦里安、耶拿、GBC（照生公司代理）、日本岛津、日立（天美公司代理）、美国利曼、威格拉斯以及加拿大AURORA（路易公司代理）等；国产厂商方面，主要有北京瑞利（原北二光）、普析通用、东西电子、上海精科（原上分厂）、科创海光、瀚时制作所、上海天美、北京华洋、博晖创新、上海光谱等。基本上涵盖了国内外主流的原子吸收光谱仪生产厂家。 2004年，中国原子吸收光谱仪市场的销售总量接近2000台，其中国产原子吸收光谱仪所占份额在70%以上。从产品性能上看，国产仪器已接近国外中档原子吸收水平，火焰原子吸收基本上已达到进口仪器水平，且价格便宜，具有很强的竞争力。与进口高档原子吸收光谱仪相比，国产仪器主要是在自动进样器、石墨管寿命、综合扣背景能力以及自动化程度等方面还存在着一定的技术差距，有待进一步提高。 就原子吸收市场占有量而言，进口厂商方面，来自美国的三家公司：PE、热电和瓦里安应该是排名在前三位的厂家。 据我们保守估计，这三家公司2004年的原子吸收销售量之和应该占到中国进口原子吸收光谱仪市场的五分之三。此外，德国耶拿和日本日立的原子吸收在中国市场的表现也不错，尤其是在某一行业或地区，如：耶拿在中国的地质行业，日立在中国的华南市场都有着不错的原子吸收市场占有率。国产厂商方面，普析通用已取代了北京瑞利，成为中国国产原子吸收光谱仪的最大供货商，紧随其后的是北京瑞利和另一家民营企业——东西电子。这三家原子吸收2004年的销售台数总和大致在900~1000台左右。此外，上海精科和科创海光在国产原子吸收市场上也占据了不小的份额。就原子吸收光谱仪产品而言，PE的 AA800、耶拿的ZEEnit700、热电的M6、瓦里安的AA280以及GBC的Avanta Ultra Z等可以称得上是进口高档原子吸收光谱仪的杰出代表。 可以说，当今原子吸收光谱仪上几乎所有最先进的技术在这一档次的仪器身上均不同程度地得到了体现。譬如：横向加热石墨炉技术、多功能石墨炉背景校正技术、火焰－石墨炉一体化设计（原子化器无需切换）、石墨炉可视技术、单/双光束自动切换、火焰快速序列式分析模式、固体进样技术、固态检测器等等。当然，这一档次的原子吸收仪器的价格也是比较昂贵的，平均价格大致在五万美金左右。在国产仪器方面，普析通用的TAS-990、东西电子的 AA7003、北京瑞利的WFX-210、和瀚时制作所的CAAM—2001代表了国产原子吸收仪器发展的最高水平。这些仪器在一些主要技术指标方面（如：分辨率、基线稳定性、检出限等）已和国外同档次产品非常接近，同时也具有一些各自的特点。 TAS-990/986是国产目前唯一采用横向加热石墨炉技术的商品化原子吸收光谱仪；AA7003则将火焰原子化器和石墨炉原子化器固定在同一个可推拉平台上，通过推拉运动，在瞬间完成火焰/石墨炉的切换；WFX-210采用全新富氧火焰专利技术替代氧化—乙炔火焰分析高温元素，使火焰温度在2300℃-2900℃之间连续可调，对不同元素可选择最佳原子化温度条件；CAAM—2001则是以火焰原子吸收分析法为主、兼有流动注射氢化物原子吸收法（有内置流动注射氢化物发生器）、石墨炉原子吸收法、火焰发射法、可见/紫外溶液分子吸收法、流动注射在线富集法等多种功能的原子吸收光谱仪。价格方面，单火焰的国产原子吸收仪器的成交价格大致在 6~9万人民币，如果再配置石墨炉原子化器的话，成交价格则在10~15万人民币左右。（依具体配置不同而定 2
原子吸收光谱法的优缺点
主要有以下优点： 1 选择性强。这是因为原子吸收带宽很窄的缘故。因此，测定比较快速简便，并有条件实现自动化操作。在发射光谱分析中，当共存元素的辐射线或分子辐射线不能和待测元素的辐射线相分离时，会引起表观强度的变化。 而对原子吸收光谱分析来说：谱线干扰的几率小，由于谱线仅发生在主线系，而且谱线很窄，线重叠几率较发射光谱要小得多，所以光谱干扰较小。即便是和邻近线分离得不完全，由于空心阴极灯不发射那种波长的辐射线，所以辐射线干扰少，容易克服。在大多数情况下，共存元素不对原子吸收光谱分析产生干扰。在石墨炉原子吸收法中，有时甚至可以用纯标准溶液制作的校正曲线来分析不同试样。 2、灵敏度高。原子吸收光谱分析法是目前最灵敏的方法之一。火焰原子吸收法的灵敏度是ppm到ppb级，石墨炉原子吸收法绝对灵敏度可达到10-10～10-14克。常规分析中大多数元素均能达到ppm数量级。如果采用特殊手段，例如预富集，还可进行ppb数量级浓度范围测定。由于该方法的灵敏度高，使分析手续简化可直接测定，缩短分析周期加快测量进程；由于灵敏度高，需要进样量少。无火焰原子吸收分析的试样用量仅需试液5～100l。固体直接进样石墨炉原子吸收法仅需～30mg，这对于试样来源困难的分析是极为有利的。譬如，测定小儿血清中的铅，取样只需10l即可。 3 分析范围广。发射光谱分析和元素的激发能有关，故对发射谱线处在短波区域的元素难以进行测定。另外，火焰发射光度分析仅能对元素的一部分加以测定。例如，钠只有1%左右的原子被激发，其余的原子则以非激发态存在。 在原子吸收光谱分析中，只要使化合物离解成原子就行了，不必激发，所以测定的是大部分原子。目前应用原子吸收光谱法可测定的元素达73种。就含量而言，既可测定低含量和主量元素，又可测定微量、痕量甚至超痕量元素；就元素的性质而言，既可测定金属元素、类金属元素，又可间接测定某些非金属元素，也可间接测定有机物；就样品的状态而言，既可测定液态样品，也可测定气态样品，甚至可以直接测定某些固态样品，这是其他分析技术所不能及的。 4、抗干扰能力强。第三组分的存在，等离子体温度的变动，对原子发射谱线强度影响比较严重。而原子吸收谱线的强度受温度影响相对说来要小得多。和发射光谱法不同，不是测定相对于背景的信号强度，所以背景影响小。在原子吸收光谱分析中，待测元素只需从它的化合物中离解出来，而不必激发，故化学干扰也比发射光谱法少得多。 5、精密度高。火焰原子吸收法的精密度较好。在日常的一般低含量测定中，精密度为1～3%。如果仪器性能好，采用高精度测量方法，精密度为<1%。无火焰原子吸收法较火焰法的精密度低，目前一般可控制在15%之内。
原子吸收光谱分析仪器原理及组成
原子吸收光谱分析仪器原理及组成 摘要 论述了原子吸收光谱分析的基本原理及仪器的主要构成，仪器主要有5部分组成：(1)光源：发射待测元素的锐线光谱：(2)原子化器：产生待测的原子蒸汽；(3)光禄系统：分光、分出共振线波长；(4)电路系统：包括信号变成电信号的转换器．放大电路．计算处理等电路；(5)显示系统等，旨在该类仪器用户逐 渐增多的情况下，获得交流和提高。 原子吸收光谱分析仪器具有灵敏度高(町达到10一～10 g／L)重复性和选择性好．操作简便、快速．结果准确、可靠。检测时样品用量少(在几微升至儿十微升之间)，测量范同广(几乎能用来分析所有的金属元素和类金属元素元件)等优点。其可应用于冶金、化工、地质、农业及医药卫生等许多方面；在环境监测、食品卫生和生物机体内微量金属元素的测定以及医学和生物化学检验等应用也口益广泛。 人体中含有许多对维持正常生理过程有审要意义的金属元素，如钾、钠、钙、镁、铁、铜、锌、锰、钼和钴等。人体的血液、汗液、尿液、头发及机体组织。由于受环境和饮食污染会引进体内铅、汞、镉和砷等有害元素。埘这些金属元素的分析结果，可以反映机体内的生理过程及受环境污染中毒的情况。原子吸收光谱分析仪器既可用于血液、尿液、粪便及生物组织中微量元素的分析．也可对内脏、毛发、骨骼等 经一定处理后，进行分析测定 1 原子吸收光谱分析方法的基本原理 在自然界中．一切物质的分子均由原子组成，而原于是由一个原子核和核外电子构成。原子核内有中子和质子，质子带正电．核外电予带负电；其电子的数日和构型决定了该元素的物理和化学性质。电了按一定的轨道绕核旋转；根据电子轨道离核的距离，有不同的能量级，可分为不同的壳层。每一壳层所允许的电子数是一定的。当原子处于正常状态时．每个电子趋向占有低能量的能级，这时原子所处的状态叫基态(E0)。在热能、电能或光能的作用下，原子中的电子吸收一定的能量．处于低能态的电子被激发跃迁到较高的能态。原子此时的状态叫激发态(Eq)。原子从基态向激发态跃迁的过程是吸能的过程。处于激发态的原子是不稳定的，一般在10-10 ~-10-8s 内就要返回到基态(E0)或较低的激发态(Ep )。此时，原子释放出多余的能量，辐射出光子束，其辐射能量的大小由下列公式表示：AE=Eq-Ep(或E0)=hf=hc／λ (1)式中：h——普朗克常数为6．6234x10-27erg.s;f和λ ——电子从Eq能级返回到Ep(或E0)能级时所发射光谱的频率和波长；C——光速。Eq 、Ep 或E0。值的大小与原子结构有关，不同元素，其Eq、Ep 和E0。不相同，一般元素的原子只能发射由其Eq Ep 或Eo。决定的特定波长或频率的光，即：f=Eq。一E p(或E0)/h (2)每种物质的原子都具有特定的原子结构和外层电子排列，因此不同的原子被激发后．其电子具有不同的跃迁。能辐射出不同波长光，就是说．每种元素都有其特征的光谱线。由于谱线的强度与元素的含量成正比，以此可测定元素的含量，作定量分析。
原子吸收光谱法习题及答案教学提纲
原子吸收光谱法习题 及答案
原子吸收分光光度法 1．试比较原子吸收分光光度法与紫外-可见分光光度法有哪些异同点？答：相同点：二者都为吸收光谱，吸收有选择性，主要测量溶液，定量公式：A=kc，仪器结构具有相似性． 不同点：原子吸收光谱法紫外――可见分光光度法 (1) 原子吸收分子吸收 (2) 线性光源连续光源 (3) 吸收线窄，光栅作色散元件吸收带宽，光栅或棱镜作色散元件 (4) 需要原子化装置(吸收池不同)无 (5) 背景常有影响，光源应调制 (6) 定量分析定性分析、定量分析 (7) 干扰较多，检出限较低干扰较少，检出限较低 2．试比较原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法有哪些异同点？ 答：相同点：属于原子光谱，对应于原子的外层电子的跃迁；是线光谱，用共振线灵敏度高，均可用于定量分析． 不同点：原子发射光谱法原子吸收光谱法原子荧光光谱法 (1)原理发射原子线和离子线基态原子的吸收自由原子(光致发光) 发射光谱吸收光谱发射光谱 (2)测量信号发射谱线强度吸光度荧光强度 (3)定量公式lgR=lgA + blgc A=kc I f=kc (4)光源作用不同使样品蒸发和激发线光源产生锐线连续光源或线光源 (5)入射光路和检测光路直线直线直角
(6)谱线数目 可用原子线和 原子线(少) 原子线(少) 离子线(谱线多) (7)分析对象 多元素同时测定 单元素 单元素、多元素 (8)应用 可用作定性分析 定量分析 定量分析 (9)激发方式 光源 有原子化装置 有原子化装置 (10)色散系统 棱镜或光栅 光栅 可不需要色散装置 (但有滤光装置) (11)干扰 受温度影响严重 温度影响较小 受散射影响严重 (12)灵敏度 高 中 高 (13)精密度 稍差 适中 适中 3．已知钠蒸气的总压力（原子＋离子）为1.013?l0-3Pa ，火焰温度为2 500K 时，电离平衡常数（用压力表示）为4.86?l0-4Pa 。试计算： （1）未电离钠原子的分压和电离度; (2) 加入钾为缓冲剂，电子分压为为1.013?l0-2Pa 时未电离的钠原子的分压。 (3) 设其它条件（如温度等）不变，加入钾后的钠原子线发射强度和吸光度的相对变化。 [提示：火焰气态原子行为可近似看成“理想”气体，即p =nkT 。火焰气体的电离忽略不计] 解：(1)Na ＝＝Na + + e a b b ??????=+?==--Pa b a Pa a b K 34210013.11086.4/ ??????=?=--Pa b Pa a 4410995.410135.5 则未电离的钠原子的分压为5.135×10-4Pa
石墨炉原子吸收光谱仪
原子吸收光谱法 Atomic absorption spectrometry 各种元素的原子结构不同，不同元素的原子从基态激发至第一激发态时，吸收的能量也不同，所以各元素的共振线都不相同，而具有自身的特征性。原子吸收光谱的频率ν或波长λ，由产生吸收跃迁的两能级差ΔE决定： ΔE ＝hν＝hc/λ 原理：利用物质的气态原子对特定波长的光的吸收来进行分析的方法。 原子吸收光谱线很窄，但并不是一条严格的理想几何线，而是占据着有限的、相当窄的频率或波长围，即谱线实际具有一定的宽度，具有一定的轮廓。 I0为入射光强 I为透射光强 ν0为中心频率 产生谱线宽度的因素 1.自然宽度：与原子发生能级间跃迁时激发态原子的有限寿命有关，其宽度约在10-5nm数量级； 2.多普勒变宽（热变宽） 3.压力变宽通常认为两个主要因素是多普勒变宽和压力变宽。
原子吸收光谱的测量 理论上：积分吸收与原子蒸气中吸收辐射的基态原子数成正比。 吸收系数Kν将随光源的辐射频率ν而改变，这是由于物质的原子对不同频率的光的吸收具有选择性。这是一种绝对测量方法，现在的分光装置无法实现。 长期以来无法解决的难题！ 在频率O 处，吸收系数有一极大值K 0称为中心吸收系数（或峰值吸收系数）。在锐线光源半宽度围，可以认为原子的吸收系数为常数，并等于中心波长处的吸收系数。因为当采用锐线光源进行测量，则Δνe<Δνa ，由图可见，在辐射线宽度围，峰值吸收与积分吸收非常接近，可用峰值吸收代替积分吸收在锐线光源半宽度围，可以认为原子的吸收系数为常数，并等于中心波长处的吸收系数。 2 00πd v e K v N f KN mc +∞-∞ ==?
火焰原子吸收光谱法
火焰原子吸收光谱法测定自来水中的钙.镁含量
实验目的 z1、了解原子吸收分光光度计的基本结构和原理。z2、掌握火焰原子吸收光谱分析的基本操作。 z3、熟悉用标准曲线法进行定量测定的方法。
实验原理 原子吸收光谱分析的波长区域在近紫外区。其分析原理是将光源辐射出的待测元素的特征光谱通过样品的蒸汽中待测元素的基态原子所吸收，由发射光谱被减弱的程度，进而求得样品中待测元素的含量，它符合郎珀-比尔定律 A= -lg I/I = -lgT= KCL 式中I为透射光强度，I 0为发射光强度，T为透射比， L为光通过原子化器光程由于L是不变值所以A=KC。 原子吸收分光光度分析具有快速.灵敏.准确.选择性好.干扰少和操作简便等优点。
操作要点 z标准溶液的配制 （1）钙标准溶液系列；准确吸取2.00.4.00.6.00.8.00.10.0ml钙的标准使用液（100ug/ml)分别置于5只25ml容量瓶中，用去离子水稀释至刻度。 （2）镁标准溶液系列；准确吸1.00.2.00.3.00.4.00.5.00ml镁的标准使用液（50ug/ml)分别置于5只25ml 容量瓶中，用去离子水稀释至刻度。 （3）配制自来水样溶液；准确吸取5ml自来水置于25ml容量瓶中，用去离子水稀释至刻度。 根据实验条件将原子吸收分光光度计按仪器操作步骤进行调节，待仪器电路和气路系统达到稳定时，即可进样。 分别测定各标准溶液系列溶液的吸光度和自来水样的吸光度。
实验数据及处理 z从计算机上列表记录钙.镁标准溶液系列溶液的吸光度，然后，分别以吸光度为纵坐标，标准溶液系列浓度为横坐标，用坐标纸绘制标准曲线。 z测定自来水样的吸光度，然后，在上述标准曲线上查得水样中钙.镁浓度（ug/ml),经稀释需乘上倍数，求得原始自来水中钙.镁含量。
原子荧光光谱仪的操作步骤
原子荧光光谱仪的操作步骤及注意事项 原子荧光光谱法具有原子吸收和原子发射光谱两种技术的优势，克服了单一技术在某些方面的缺点，对一些元素具有分析灵敏度高、干扰少、线性范围宽、可多元素同时分析等特点，这些优点使得该方法在冶金、地质、石油、农业、生物医学、地球化学、材料科学、环境科学等各个领域内获得了相当广泛的应用。 原子荧光是原子蒸气受具有特征波长的光源照射后，其中一些自由原子被激发跃迁到较高能态，然后去活化回到某一较低能态(常常是基态)而发射出特征光谱的物理现象。各种元素都有其特定的原子荧光光谱，根据原子荧光强度的高低可测得试样中待测元素的含量。现将原子荧光光谱仪上机操作步骤和使用注意事项逐一介绍。 一、操作步骤： Ar气→电脑→主机→双泵→水封→As灯/Hg灯→调光→设置参数→点火→做标准曲线→测样→清洗管路→熄火→关主机→关电脑→关Ar气。 二、注意事项： 1.在开启仪器前，一定要注意先开启载气。 2.检查原子化器下部去水装置中水封是否合适。可用注射器或滴管添加蒸馏水。 3.一定注意各泵管无泄露，定期向泵管和压块间滴加硅油。 4.实验时注意在气液分离器中不要有积液，以防液体进入原子化器。 5.在测试结束后，一定在空白溶液杯和还原剂容器内加入蒸馏水，运行仪器清洗管路。关闭载气，并打开压块，放松泵管。 6.从自动进样器上取下样品盘，清洗样品管及样品盘，防止样品盘被腐蚀。 7.更换元素灯时，一定要在主机电源关闭的情况下，不得带电插拔灯。 8.当气温低及湿度大时，Hg灯不易起辉时，可在开机状态下，用绸布反复摩擦灯外壳表面，使其起辉或用随机配备的点火器，对灯的前半部放电，使其起辉。 9.调节光路时要使灯的光斑照射在原子化器的石英炉芯的中心的正上方;要使灯的光斑与光电倍增管的透镜的中心点在一个水平面上。 10.氩气：0.2～0.3 之间。 关机之前先熄火，换灯之前先熄火，退出程序时先熄火。
原子吸收光谱仪简介
SOLAAR 969原子吸收光谱仪简介工作原理：当特征辐射通过原子蒸气时，基态原子就从入射辐射中吸收能量，由基态跃迁到激发态，发生共振吸收，产生原子吸收光谱。在一定的实验条件下，吸光度和试液中待测成分的浓度成正比。利用被测元素已知浓度的标准溶液对光的吸光度作比较，从而求得试样中被测元素的含量。本机配有两种原子化器：火焰（空气-乙炔焰）原子化、石墨炉原子化。原子吸收光谱仪主要用于碱金属、碱土金属、有色金属和黑色金属元素的定量分析。 仪器结构：原子吸收光谱仪主要包括5个部分：光源、原子化器、光学系统、信号检测与数据处理系统、背景校正系统,系统图如下：
目前大量用于煤样、废弃物、生物质以及燃烧过程中的排放物包括颗粒排放物（如飞灰、底灰）和烟气中Pb、Cr、Cd、Ni、Cu、Zn、K、Na、Ca、Mg、Fe、Mn等的测量。仪器灵敏度在ppm级以上，对少数元素可达ppb级。 应用领域： 1.不同粒径对痕量重金属分布的影响
<0.410 .67~0.410.67~1.31.3~2.32.3~3.43.4~4.74.7~6.46.4~9.39.3~15>15 --0 100200300400500600700800900100011001200130014001500 重金属含量（μ g / g ) 粒径分布（μ m) 上图为循环流化床燃煤电站排放烟气中不同粒径颗粒物吸附的痕量金属含量对比 该图是将燃用石煤的循环流化床电站电除尘器前烟尘用冲击式分级装置收集，经酸溶消解后在原子吸收光谱仪得到的重金属含量分布图，可知重金属元素含量按递减规律依次为Cr 、Ni 、Cu 、Cd 。其中Cr 为难挥发金属，在粗颗粒中的含量较高Ni 、Cu 、Cd 为半挥发性金属元素，均有虽粒径减小而相对富集的趋势。
第四章原子吸收光谱法与-原子荧光光谱法
第四章原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 4-1 . Mg原子的核外层电子31S0→31P1跃迁时吸收共振线的波长为285.21nm,计算在2500K 时其激发态和基态原子数之比. 解: Mg原子的电子跃迁由31S0→31P1 ,则 g i／g0=3 跃迁时共振吸收波长λ=285.21nm ΔEi=h×c／λ =（6.63×10-34）×（3×108）÷（285.31×10-9） =6.97×10-19J 激发态和基态原子数之比： Ni／N0＝（g i／g0）×e-ΔEi／kT 其中: g i／g0=3 ΔEi／kT=-6.97×10-19÷〔1.38×10-23×2500〕 代入上式得： Ni／N0＝5.0×10-9 4-2 .子吸收分光光度计单色器的倒线色散率为1.6nm／mm，欲测定Si251.61nm的吸收值，为了消除多重线Si251.43nm和Si251.92nm的干扰，应采取什么措施？ 答： 因为: S1 =W1/D = (251.61-251.43)/1.6 = 0.11mm S2 =W2/D =（251.92-251.61）/1.6 =0.19mm S1＜S2 所以应采用0.11mm的狭缝. 4-3 .原子吸收光谱产生原理，并比较与原子发射光谱有何不同。 答： 原子吸收光谱的产生：处于基态原子核外层电子，如果外界所提供特定能量（E）的光辐射恰好等于核外层电子基态与某一激发态（i）之间的能量差（ΔEi）时，核外层电子将吸收特征能量的光辐射有基态跃迁到相应激发态，从而产生原子吸收光谱。 原子吸收光谱与原子发射光谱的不同在于： 原子吸收光谱是处于基态原子核外层电子吸收特定的能量，而原子发射光谱是基态原子通过电、热或光致激光等激光光源作用获得能量；原子吸收光谱是电子从基态跃迁至激发态时所吸收的谱线，而原子发射光谱是电子从基态激发到激发态，再由激发态向基态跃迁所发射的谱线。
液相色谱原子荧光光谱联用方法通则
《液相色谱-原子荧光光谱联用方法通则》 （征求意见稿） 编制说明 中国广州分析测试中心 《液相色谱-原子荧光光谱联用方法通则》 广东省地方标准起草小组 2017年10月 《液相色谱-原子荧光光谱联用方法通则》 （征求意见稿）编制说明 一、任务来源和起草单位 本标准根据广东省质监局《关于批准下达2016年省地方标准制修订计划项目（第二批）的通知》（粤质监标函[2017] 106号）立项，要求中国广州分析测试中心承担广东省地方标准《液相色谱-原子荧光光谱联用方法通则》的制定任务。 《液相色谱-原子荧光光谱联用方法通则》标准由广东省分析测试标准化技术委员会（GD/TC22）归口管理，中国广州分析测试中心负责组织制定。 二、标准制订的目的和意义 目前国内重金属污染情况较为严重，受能源及冶金工业影响，进入环境中的砷、汞等重金属已成为全球性的污染物质。其中1956年日本发生甲基汞中毒引起“水俣病”震惊全球，不同形态的砷其毒性也大不同。在各个领域内对重金属污染物以及其形态的分析检
测技术应用迫在眉睫。 同时，液相色谱-原子荧光光谱联用仪（简称：LC-AFS）具备对能形成氢化物或原子蒸气如砷、硒、锑、汞等元素的不同形态进行定性定量分析的能力。 本标准拟研究制订液相色谱-原子荧光光谱联用方法的使用通则，为各应用液相色谱-原子荧光光谱联用仪器进行分析的方法提供依据，以此规范液相色谱-原子荧光光谱联用仪器 三、标准的制定过程 （1）成立《液相色谱-原子荧光光谱联用方法通则》标准制定工作组。 依据项目计划和标准化工作程序，工作组于2017年2月成立，工作组成员中国广州分析测试中心的有关技术人员。 （2）调研和资料收集。 根据粤质监标函[2017] 106号下达的广东省地方标准制修订计划（第二批）任务的通知，中国广州分析测试中心组织标准编制工作小组，查询、收集和认真研究国内外标准及相关资料，并结合实验室的自身条件、仪器特性和方法技术特点，初步设计编制方案。 （3）形成标准草案。 在标准的制定过程中，中国广州分析测试中心结合我国的实际情况，邀请中心和行业内相关专家进行探讨，吸取专业意见建议，并结合液相色谱-原子荧光光谱联用方面相对成熟的检测方法及其相关文献资料，修编形成标准的草案。