河北科技大学：《仪器分析》课程教学资源（PPT课件）第四章 原子发射光谱分析 4.2 原子吸收光谱分析（AAS）

4.2原子吸收光谱分析(AAS)

4.2 原子吸收光谱分析（AAS）

4.2.1概述 原子吸收光谱分析(Atomic Absorption Spectrometry,AAS)又称原子吸收分光光度分 析。 原子吸收光谱分析是基于试样蒸气相中被测元素的 基态原子对由光源发出的该原子的特征性窄频辐射 产生共振吸收，其吸光度在一定范围内与蒸气相中 被测元素的基态原子浓度成正比，以此测定试样中 该元素含量的一种仪器分析方法

4.2.1 概述 原子吸收光谱分析（Atomic Absorption Spectrometry, AAS）又称原子吸收分光光度分 析。 原子吸收光谱分析是基于试样蒸气相中被测元素的 基态原子对由光源发出的该原子的特征性窄频辐射 产生共振吸收，其吸光度在一定范围内与蒸气相中 被测元素的基态原子浓度成正比，以此测定试样中 该元素含量的一种仪器分析方法

原子吸收分光光度法具有以下特点： (1)灵敏度高 火焰原子吸收分光光度法测定大多数金属元素的相对灵敏度为 1.0×10-8~1.0×101gmL1,非火焰原子吸收分光光度法的绝对灵 敏度为1.0×10-21.0×10-14g。这是由于原子吸收分光光度法测 定的是占原子总数99%以上的基态原子，而原子发射光谱测定 的是占原子总数不到1%的激发态原子，所以前者的灵敏度和准 确度比后者高的多。 (2)精密度好 由于温度的变化对测定影响较小，该法具有良好的稳定性和重 现性，精密度好。一般仪器的相对标准偏差为1%~2%，性能 好的仪器可达0.1%0.5%

原子吸收分光光度法具有以下特点： （1）灵敏度高 火焰原子吸收分光光度法测定大多数金属元素的相对灵敏度为 1.0×10-8～1.0×10-10g·mL-1 ,非火焰原子吸收分光光度法的绝对灵 敏度为1.0×10-12～1.0×10-14g。这是由于原子吸收分光光度法测 定的是占原子总数99％以上的基态原子，而原子发射光谱测定 的是占原子总数不到1％的激发态原子，所以前者的灵敏度和准 确度比后者高的多。 （2）精密度好 由于温度的变化对测定影响较小，该法具有良好的稳定性和重 现性，精密度好。一般仪器的相对标准偏差为1％～2％，性能 好的仪器可达0.1％～0.5%

(3)选择性好，方法简便 由光源发出特征性入射光很简单，且基态原子是窄频吸收，元素 之间的干扰较小，可不经分离在同一溶液中直接测定多种元素， 操作简便。 (4)准确度高，分析速度快 测定微、痕量元素的相对误差可达0.1%~0.5%，分析一个元 素只需数十秒至数分钟

（3）选择性好，方法简便 由光源发出特征性入射光很简单，且基态原子是窄频吸收，元素 之间的干扰较小，可不经分离在同一溶液中直接测定多种元素， 操作简便。 （4）准确度高，分析速度快 测定微、痕量元素的相对误差可达0.1％～0.5％，分析一个元 素只需数十秒至数分钟

(5)应用广泛 可直接测定岩矿、土壤、大气飘尘、水、植物、食品、生物组织 等试样中70多种微量金属元素，还能用间接法测度硫、氮、卤素 等非金属元素及其化合物。该法已广泛应用于环境保护、化工、 生物技术、食品科学、食品质量与安全、地质、国防、卫生检测 和农林科学等各部门。 对原子吸收分析法基本理论的讨论，主要是解决两个方面的问题： ①基态原子的产生以及它的浓度与试样中该元素含量之间的定量 关系；②基态原子吸收光谱的特性及基态原子的浓度与吸光度之 间的关系

（5）应用广泛 可直接测定岩矿、土壤、大气飘尘、水、植物、食品、生物组织 等试样中70多种微量金属元素，还能用间接法测度硫、氮、卤素 等非金属元素及其化合物。该法已广泛应用于环境保护、化工、 生物技术、食品科学、食品质量与安全、地质、国防、卫生检测 和农林科学等各部门。 对原子吸收分析法基本理论的讨论，主要是解决两个方面的问题： ①基态原子的产生以及它的浓度与试样中该元素含量之间的定量 关系；②基态原子吸收光谱的特性及基态原子的浓度与吸光度之 间的关系

4.2.2原子吸收光谱分析的基本原理 1原子吸收光谱的产生 基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃 迁至激发态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位 于光谱的紫外区和可见区

4.2.2 原子吸收光谱分析的基本原理 1 原子吸收光谱的产生 基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃 迁至激发态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位 于光谱的紫外区和可见区

2原子吸收光谱的谱线轮廓 原子吸收光谱线并不是严格地几何意义上的线 (几何线无宽度)，而是有相当窄的频率或波长范 围，即有一定的宽度。一束不同频率强度为0的平 行光通过厚度为的原子蒸气，一部分光被吸收，透 过光的强度Iv服从吸收定律 1=1o'exp(-kv) (4.34) 式中k是基态原子对频率为V的光的吸收系数。 不同元素原子吸收不同频率的光，透过光强度对吸 收光频率作图

2 原子吸收光谱的谱线轮廓 原子吸收光谱线并不是严格地几何意义上的线 （几何线无宽度），而是有相当窄的频率或波长范 围，即有一定的宽度。一束不同频率强度为I0的平 行光通过厚度为l的原子蒸气，一部分光被吸收，透 过光的强度Iv服从吸收定律 Iv = I0·exp(-kvl) (4.34) 式中kv是基态原子对频率为v的光的吸收系数。 不同元素原子吸收不同频率的光，透过光强度对吸 收光频率作图

K Vo I与y的关系 吸收线轮廓与半宽度 图4.15w与v的关系 图4.16原子吸收光谱轮廓图

图 4.15 Iv与v的关系 图 4.16 原子吸收光谱轮廓图

半宽度受到很多因素的影响 (1)自然宽度 没有外界影响，谱线仍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，平均寿命愈长， 谱线宽度愈窄。不同谱线有不同的自然宽度，在多 数情况下约为10一5nm数量级

半宽度受到很多因素的影响 （1） 自然宽度 没有外界影响，谱线仍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，平均寿命愈长， 谱线宽度愈窄。不同谱线有不同的自然宽度，在多 数情况下约为10—5nm数量级

(2)Doppler(多普勒)变宽 通常在原子吸收光谱法测定条件下，Doppler 变宽是影响原子吸收光谱线宽度的主要因素。 Doppler宽度是由于原子热运动引起的，又称为热 变宽。从物理学中可知，无规则热运动的发光的原 子运动方向背离检测器，则检测器接收到的光的频 率较静止原子所发的光的频率低。反之，发光原子 向着检测器运动，检测器接受光的频率较静止原子 发的光频率高，这就是Doppler?效应。 2(In 2)RT △VD= 2N0 A (4.35)

（2） Doppler（多普勒）变宽 通常在原子吸收光谱法测定条件下，Doppler 变宽是影响原子吸收光谱线宽度的主要因素。 Doppler宽度是由于原子热运动引起的，又称为热 变宽。从物理学中可知，无规则热运动的发光的原 子运动方向背离检测器，则检测器接收到的光的频 率较静止原子所发的光的频率低。反之，发光原子 向着检测器运动，检测器接受光的频率较静止原子 发的光频率高，这就是Doppler效应。 r 0 D A 2(ln 2)RT c 2v v = (4.35)