《原子吸收光譜儀基本原理2022優(yōu)秀文檔.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《原子吸收光譜儀基本原理2022優(yōu)秀文檔.ppt（36頁珍藏版）》請在匯文網(wǎng)上搜索。

1、原子吸收光譜儀根本課程原子吸收光譜儀根本課程根本原理根本原理光譜早期發(fā)現(xiàn)光譜早期發(fā)現(xiàn) 1600 1600年牛年牛頓發(fā)現(xiàn)頓發(fā)現(xiàn)太陽光太陽光經(jīng)過經(jīng)過棱棱鏡鏡后分成了彩色光后分成了彩色光帶帶，他稱其，他稱其為為光光譜譜。SunlightPrismFraunhofer Fraunhofer 線線 1802 1802年年 Wollaston Wollaston利用狹利用狹縫縫和和棱棱鏡鏡，第一次，第一次發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)太陽光太陽光譜譜中的暗中的暗線線，這這是原子吸收光是原子吸收光譜譜的最初的最初觀測觀測。1814 1814年年FraunhoferFraunhofer在棱在棱鏡鏡后放置了一個望后放置了一個望遠鏡遠

2、鏡來察看太陽光來察看太陽光譜譜，對對那些暗那些暗線線作了粗略的丈量，并列成作了粗略的丈量，并列成譜圖譜圖，暗，暗線線條數(shù)超越條數(shù)超越700700條，條，后來后來這這些些線線稱稱為為FraunhoferFraunhofer線線。這這些些線線是由于太陽外是由于太陽外層層的大氣吸收了太陽的大氣吸收了太陽發(fā)發(fā)射的光射的光線線所致所致Kirchhoff Kirchhoff 和和 Bunsen Bunsen的實驗的實驗1 1燈源燈源燈源燈源熄熄熄熄滅滅滅滅器器器器棱棱棱棱鏡鏡鏡鏡白色卡片白色卡片白色卡片白色卡片將將將將鹽鹽鹽鹽放在金屬放在金屬放在金屬放在金屬絲絲絲絲上上上上并放入火焰中并放入火焰中并放入火

3、焰中并放入火焰中透透透透鏡鏡鏡鏡透透透透鏡鏡鏡鏡暗暗暗暗線線線線Kirchhoff Kirchhoff 和和 Bunsen Bunsen的實驗的實驗 2 2熄熄熄熄滅頭滅頭滅頭滅頭棱棱棱棱鏡鏡鏡鏡白卡白卡白卡白卡將將將將鹽鹽鹽鹽放在金屬放在金屬放在金屬放在金屬絲絲絲絲上上上上并放入火焰中并放入火焰中并放入火焰中并放入火焰中透透透透鏡鏡鏡鏡因此因此因此因此發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)了了了了RbRbRbRb和和和和CsCsCsCs發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)射射射射線線線線吸收和發(fā)射吸收和發(fā)射 BaBaNaNaK K K KFraunhoferFraunhofer吸收線吸收線發(fā)射線發(fā)射線l元素定性分析元素定性分析190 nm1

4、90 nm900 nm900 nmCuCu1952-531952-53Sir Alan WalshSir Alan Walsh 研制、開展了研制、開展了 AAS AAS&CSIRO&CSIRO19621962TechtronTechtron推出世界上第一臺商品化推出世界上第一臺商品化AASAAS儀器儀器19661966John WillisJohn Willis 采用氧化亞氮采用氧化亞氮/乙炔作為乙炔作為AASAAS的任務(wù)氣的任務(wù)氣&Phil Thomas&Phil Thomas19671967Varian-TechtronVarian-TechtronVarianVarian與與Techtr

5、onTechtron協(xié)作協(xié)作19711971Varian-TechtronVarian-TechtronZeeman Zeeman 專利專利,開發(fā)出開發(fā)出GFAAS GFAAS 19871987Varian-TechtronVarian-Techtron引入石墨爐引入石墨爐Zeeman Zeeman 1991-921991-92Varian-OSIVarian-OSI經(jīng)過經(jīng)過ISO-9001ISO-9001質(zhì)量論證質(zhì)量論證Varian AA Varian AA 開展簡介開展簡介Alan WalshAlan Walsh基態(tài)原子基態(tài)原子中子中子中子中子質(zhì)質(zhì)質(zhì)質(zhì)子子子子電電電電子子子子Orbital

6、sOrbitalsOrbitalsOrbitals原子能量的吸收和發(fā)射原子能量的吸收和發(fā)射基態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)h h吸收能量吸收能量外層外層電子電子h h放出能量放出能量能級圖能級圖電電電電子能子能子能子能級躍級躍級躍級躍遷遷遷遷EoEoE2E2E3E3E1E1l l1 1 1 1l l2 2 2 2l l3 3 3 3l l4 4 4 4E4E4l l5 5 5 5l l6 6 6 6l共振線來自與基態(tài)原子共振線來自與基態(tài)原子(Eo)(Eo)原子吸收過程原子吸收過程l基態(tài)原子吸收共振線基態(tài)原子吸收共振線能量躍遷能量躍遷EoEoE2E2E3E3E1E1太陽外太陽外太陽外太陽外層層層層大氣大氣大

7、氣大氣壓壓壓壓陽光陽光陽光陽光l1 1l2 2l3 3l4 4l l1 1 1 1l l2 2 2 2l l3 3 3 3l l4 4 4 4Pb Pb 的能級躍遷圖的能級躍遷圖電電電電子能量子能量子能量子能量躍躍躍躍遷遷遷遷EoEoEoEoE2E2E3E3E3E3E1E1202.2202.2E4E4217.0217.0261.4261.4283.3283.3波長波長 /nm /nm吸收能量圖吸收能量圖(每個元素的吸收線較少每個元素的吸收線較少)a b c da b c dEo Eo 基態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)激發(fā)能量能量b ba ac cE3E3E2E2E1E1E E 離子化離子化發(fā)射能量圖發(fā)

8、射能量圖每個元素有較多的發(fā)射線每個元素有較多的發(fā)射線)a b c da b c dEo Eo 基態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)發(fā)射發(fā)射能量能量b ba ac cE3E3E2E2E1E1E E 離子化離子化吸收與濃度的關(guān)系吸收與濃度的關(guān)系比耳朗伯定律比耳朗伯定律Beer-LambertBeer-Lambert 吸收計算吸收計算A=log()=abcA=log()=abcIoIoIt ItA A這這這這里里里里:A =A =A =A =吸光度吸光度吸光度吸光度 a =a =a =a =吸收系數(shù)吸收系數(shù)吸收系數(shù)吸收系數(shù)Io =Io =Io =Io =初始光初始光初始光初始光強強強強b =b =b =b =樣樣樣

9、樣品在光路中的品在光路中的品在光路中的品在光路中的強強強強度度度度It =It =It =It =透透透透過過過過光的光的光的光的強強強強度度度度 c =c =c =c =濃濃濃濃度度度度 c c透光率透光率T T與吸光度與吸光度ABSABS的關(guān)系的關(guān)系 透光率/T 吸光度/A 100%0 10%1 1%2 0.1%3100%0例如，磷會對數(shù)種元素包括鈣，產(chǎn)生較大 的負面影響。霧化效率低：普通510A =吸光度 a =吸收系數(shù)Ag 3 0.這些線是由于太陽外層的大氣吸收了太陽發(fā)射的光線所致例如，磷會對數(shù)種元素包括鈣，產(chǎn)生較大 的負面影響。操作方便程度容易較復雜熄滅器系統(tǒng)小巧、耐用、價錢低廉這些

10、 元素的丈量需綜合思索火焰溫度及火焰的化學環(huán)境，可經(jīng)過調(diào)理火焰的熄滅比來仔細調(diào) 整之。Cr 90.1600年牛頓發(fā)現(xiàn)太陽光經(jīng)過棱鏡后分成了彩色光帶，他稱其為光譜。但假設(shè)火焰中含乙炔量較多，即在富焰中，因其中含較多的炭、氫，因此可突破被分析元素較強的氧化鏈，構(gòu)成自在原子。Fraunhofer 線比耳朗伯定律比耳朗伯定律實實實實踐踐踐踐實際實際實際實際曲曲曲曲線線線線吸吸收收值值(A AB BS S)濃度濃度A=abcA=abcA=abcA=abc abc abc abc abcA A A A火焰原子化分析曲線線性可達2個數(shù)量級而石墨爐那么較窄，通常只需一個數(shù)量級吸收定律，假設(shè)：基態(tài)原子對光的吸收

11、，只存在鑒定的電子躍遷，而無復雜的次級過程；在整個吸收層中吸收系數(shù)不變；激發(fā)處置關(guān)系式進展了近似簡化。校正曲線彎曲的緣由校正曲線彎曲的緣由l1由于有不被吸收的由于有不被吸收的輻射、射、雜散光。由于必需全部光被吸收到同散光。由于必需全部光被吸收到同一程度才干一程度才干堅持持線性性l2由于光源的老化或運用高的燈由于光源的老化或運用高的燈電流引起的空心燈流引起的空心燈譜線擴寬l3由于由于單色器狹色器狹縫太太寬，那么，那么傳送到送到檢測器去的器去的譜線會超越一會超越一條。校正曲條。校正曲線表表現(xiàn)出更大的彎曲出更大的彎曲光吸收的最光吸收的最簡式式A=KC，只適用于均勻稀薄的蒸汽原子，只適用于均勻稀薄的蒸

12、汽原子，隨著吸收隨著吸收層中原子中原子濃度的添加，上述度的添加，上述簡化關(guān)系不成立化關(guān)系不成立在高在高濃度下，分子不成比例地分解。度下，分子不成比例地分解。結(jié)果，相果，相對于于穩(wěn)定的定的原子溫度，原子溫度，較高高濃度下度下給出的自在原子比率出的自在原子比率較低低原子化原子化l原子化即產(chǎn)生自在基態(tài)原子以便進展吸收丈量的過程。原子化即產(chǎn)生自在基態(tài)原子以便進展吸收丈量的過程。原子吸收分析，必需求產(chǎn)生被分原子吸收分析，必需求產(chǎn)生被分 析元素的自在基態(tài)原子，析元素的自在基態(tài)原子，并將之置于該元素的特征譜線中。原子吸收用于檢測元并將之置于該元素的特征譜線中。原子吸收用于檢測元素的濃素的濃 度，通常是以液態(tài)

13、方式。原子吸收最適宜于分析度，通常是以液態(tài)方式。原子吸收最適宜于分析溶解或吸收后呈水溶液形狀樣品中元素溶解或吸收后呈水溶液形狀樣品中元素 的分析，或者用的分析，或者用其它溶劑如有機溶劑稀釋處置的樣品。自原子吸收建立其它溶劑如有機溶劑稀釋處置的樣品。自原子吸收建立以來，已有數(shù)種以來，已有數(shù)種 原子化器問世。主要有三類：火焰、石原子化器問世。主要有三類：火焰、石墨爐和氫化物發(fā)生器。墨爐和氫化物發(fā)生器。火焰原子化火焰原子化l最常用的原子化器是化學火焰。其反響機理是其他燃料如乙炔和氧化劑最常用的原子化器是化學火焰。其反響機理是其他燃料如乙炔和氧化劑如空氣和氧化亞氮熄滅，樣品中的被測物在這種火焰下，分解

14、產(chǎn)生出原如空氣和氧化亞氮熄滅，樣品中的被測物在這種火焰下，分解產(chǎn)生出原子。測定的是平衡時經(jīng)過光路吸收區(qū)平均基態(tài)原子數(shù)，其特征是原子蒸發(fā)特子。測定的是平衡時經(jīng)過光路吸收區(qū)平均基態(tài)原子數(shù)，其特征是原子蒸發(fā)特性不世界變化，即是科研延續(xù)反復測定結(jié)果，是知簡便、快速、穩(wěn)定的安裝，性不世界變化，即是科研延續(xù)反復測定結(jié)果，是知簡便、快速、穩(wěn)定的安裝，適用與廣泛元素的常規(guī)分析適用與廣泛元素的常規(guī)分析經(jīng)過大量經(jīng)過大量 實際閱歷，我們可以知道那種元素的分析采用那種火實際閱歷，我們可以知道那種元素的分析采用那種火焰比較適宜，因火焰的類型可決議焰比較適宜，因火焰的類型可決議 那些元素可以產(chǎn)生更多的自那些元素可以產(chǎn)生更

15、多的自在基態(tài)原子。從該目的出發(fā)，我們可將元素按其分解的難易在基態(tài)原子。從該目的出發(fā)，我們可將元素按其分解的難易 程程度分為三大類。度分為三大類。通常溶液制備成通常溶液制備成1的鹽酸溶液，因鹽酸鹽較易揮發(fā)。的鹽酸溶液，因鹽酸鹽較易揮發(fā)。采用空氣乙炔火焰進展分析的元素采用空氣乙炔火焰進展分析的元素l對那些容易原子化的元素如銅、鉛、鉀和鈉，空氣對那些容易原子化的元素如銅、鉛、鉀和鈉，空氣乙炔火焰是最為常用的火焰。乙炔火焰是最為常用的火焰。l對這些元素來說，在空氣乙炔火焰中已有較高比例的對這些元素來說，在空氣乙炔火焰中已有較高比例的成分被轉(zhuǎn)化成原子基態(tài)溫度大成分被轉(zhuǎn)化成原子基態(tài)溫度大 約在約在2300

16、oC。l干擾可忽略，火焰中的化學環(huán)境如氧化、熄滅比等干擾可忽略，火焰中的化學環(huán)境如氧化、熄滅比等不是主要要素。不是主要要素。l然而，空氣乙炔火焰卻缺乏以將難熔元素分解。然而，空氣乙炔火焰卻缺乏以將難熔元素分解。采用乙炔氧化亞氮火焰進展分析的元素采用乙炔氧化亞氮火焰進展分析的元素l第二第二類元素是那些用空氣乙炔火焰不能分解，而需求更元素是那些用空氣乙炔火焰不能分解，而需求更熱的氧化的氧化亞氮乙炔火焰的氮乙炔火焰的難 熔元素，火焰溫度大熔元素，火焰溫度大約在在 3000oC。如。如Al、Si、W等。等。l然而，火焰溫度并不是所要思索的獨一元素熄然而，火焰溫度并不是所要思索的獨一元素熄滅比也比也同同樣重要。重要。l貧焰焰中含乙炔量中含乙炔量 較少，且均被氧化。少，且均被氧化。這類火焰火焰對那些那些受氧化作用影響受氧化作用影響較強的元素來的元素來說，將不能，將不能產(chǎn)生足生足夠 的自的自在基在基態(tài)原子。原子。l但假但假設(shè)火焰中含乙炔量火焰中含乙炔量較多，即在多，即在富焰富焰中，因其中含中，因其中含較多的炭、多的炭、氫，因此可突破被分析元素，因此可突破被分析元素較強的氧化的氧化鏈，構(gòu)成自在原子。構(gòu)