《生物仪器分析》课程教学课件（讲稿）第四章 原子吸收光谱法（AAS）

4.原子吸收光谱分析(AAS) 1

4. 原子吸收光谱分析（AAS） 1

4.1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。 基于测量待测元素的基态原子对其特征谱线的吸收 程度而建立起来的分析方法。 2

4. 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。 基于测量待测元素的基态原子对其特征谱线的吸收 程度而建立起来的分析方法。 2

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 1.0×10-8~1.0×1010gmL,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

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

(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。 4

（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。 4

(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。 不足之处：测定不同元素用不同的灯；对多数非金属元素还不能 直接测定。 5

（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。 不足之处：测定不同元素用不同的灯；对多数非金属元素还不能 直接测定。 5

4.2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。大多数元素主共振吸收线就是该元素的灵敏线，也 是原子吸收法中最主要的分析线。 3900KH4000410042004300 4400 45004600 Ca Fe Hs Ca 460047004800 490050005100 520053005400 5400 5500 5600 57005800 5900 6000 6100 Na 6200630064006500 6600670068006900 He 6

4. 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。大多数元素主共振吸收线就是该元素的灵敏线，也 是原子吸收法中最主要的分析线。 6

2基态原子与待测元素含量的关系 在原子吸收光谱中，一般是将试样在2000K一一3000K的 温度下进行原子化，其中大多数化合物被蒸发、解离，使 元素转变为原子状态，包括激发态原子和基态原子。 激发态原子数受温度影响大，而基态原子数受温度影响小， 所以原子吸收光谱法的准确度优于原子发射光谱分析法，基 态原子数远大于激发态原子数，因此原子吸收光谱法的灵敏 度高于原子发射光谱分析法。 7

2 基态原子与待测元素含量的关系 在原子吸收光谱中，一般是将试样在2000K——3000K的 温度下进行原子化，其中大多数化合物被蒸发、解离，使 元素转变为原子状态，包括激发态原子和基态原子。 激发态原子数受温度影响大，而基态原子数受温度影响小， 所以原子吸收光谱法的准确度优于原子发射光谱分析法，基 态原子数远大于激发态原子数，因此原子吸收光谱法的灵敏 度高于原子发射光谱分析法。 7

3原子吸收光谱的谱线轮廓 原子吸收光谱线是具有一定宽度、轮廓、占据 一定频率范围的光谱线。 表示原子吸收线轮廓的 特征量是吸收线的特征 频率和宽度，特征频率 是指极大吸收系数所对 应的频率。吸收线的宽 度是指极大吸收系数一 吸收线轮郸与半宽更 半处吸收线轮廓间的频 率差，又称半宽度

3 原子吸收光谱的谱线轮廓 原子吸收光谱线是具有一定宽度、轮廓、占据 一定频率范围的光谱线。 表示原子吸收线轮廓的 特征量是吸收线的特征 频率和宽度，特征频率 是指极大吸收系数所对 应的频率。吸收线的宽 度是指极大吸收系数一 半处吸收线轮廓间的频 率差，又称半宽度。 8

半宽度受到很多因素的影响 (1)自然变宽 (2)多普勒变宽（热变宽） (3)压力变宽 (1) 自然宽度 没有外界影响时，谱线的宽度称为自然宽度。自然 宽度与激发态原子的平均寿命有关。寿命越长，能 量离散性越小，宽度越小。 9

半宽度受到很多因素的影响 （1） 自然宽度 没有外界影响时，谱线的宽度称为自然宽度。自然 宽度与激发态原子的平均寿命有关。寿命越长，能 量离散性越小，宽度越小。 （1）自然变宽 （2）多普勒变宽（热变宽） （3）压力变宽 9

(2) Doppler(多普勒)变宽 多普勒变宽是由原子不规则的热运动引起的。 在原子蒸气中，原子处于杂乱无章的热运动状态， 当趋向光源方向运动时，原子将吸收频率较高的光 波，当背离光源方向运动时，原子将吸收频率较低 的光波，相对极大吸收频率而言，既有紫移又有红 移，这种现象称为多普勒变宽或热变宽。 △yb=7.16×107V M 相对原子质量越小，温度越高，变宽程度就越大。 10

（2） Doppler（多普勒）变宽 多普勒变宽是由原子不规则的热运动引起的。 在原子蒸气中，原子处于杂乱无章的热运动状态， 当趋向光源方向运动时，原子将吸收频率较高的光 波，当背离光源方向运动时，原子将吸收频率较低 的光波，相对极大吸收频率而言，既有紫移又有红 移，这种现象称为多普勒变宽或热变宽。 相对原子质量越小，温度越高，变宽程度就越大。 10