海南大学：《分析化学》课程PPT教学课件（仪器分析）第8章 原子吸收光谱分析（Atomic Absorption Spectrometry, AAS）

第8章 原子吸收光谱分析 (Atomic Absorption Spectrometry,AAS) §8-1原子吸收光谱分析概述 §8-2原子吸收光谱分析基本原理 §8-3原子吸收分光光度计 §8-4定量分析方法 §8-5干扰及其抑制 §8-6测定条件的选择 §8-7灵敏度、特征浓度及检出限 $8-8原子吸收光谱分析法的特点及其应用 §8-9原子荧光光谱法

第8章 原子吸收光谱分析 (Atomic Absorption Spectrometry, AAS) §8-1 原子吸收光谱分析概述 §8-2 原子吸收光谱分析基本原理 §8-3 原子吸收分光光度计 §8-4 定量分析方法 §8-5 干扰及其抑制 §8-6 测定条件的选择 §8-7 灵敏度、特征浓度及检出限 §8-8 原子吸收光谱分析法的特点及其应用 §8-9 原子荧光光谱法

$8-1原子吸收光谱分析概述 一、历史发展 ◆l8 th century,武郎斯顿、福劳和费就观察到太阳 光谱中的原子吸收谱线。 ◆20 th century,1955年澳大利亚物理学家Walsh 发表了著名论文“原子吸收光谱在化学分析中的应 用”，奠定了AAS在分析化学上的应用。1976以来， 由于微电子技术的发展使原子吸收技术的应用不断 进步，衍生出了石墨炉原子化技术、塞曼效应背景 校正等先进技术，尤其在临床检验、环境保护、生 物化学等方面应用广泛

§8-1 原子吸收光谱分析概述 一、历史发展  18th century，武郎斯顿、福劳和费就观察到太阳 光谱中的原子吸收谱线。  20th century ，1955年澳大利亚物理学家 Walsh 发表了著名论文“原子吸收光谱在化学分析中的应 用”，奠定了AAS在分析化学上的应用。1976以来， 由于微电子技术的发展使原子吸收技术的应用不断 进步，衍生出了石墨炉原子化技术、塞曼效应背景 校正等先进技术，尤其在临床检验、环境保护、生 物化学等方面应用广泛

二、原子吸收光谱分析法及其常规模式 原子吸收光谱分析 镁空心阴极灯 是基于物质所产生 的原子蒸气对特定 宁 谱线（待测元素的 Mg2852A 单色器光电检测器 特征谱线)的吸收 作用来进行定量分 原子化系统 析的一种方法。 分析模式见示意图。 试液 燃 气 原子吸收分析示意图

二、原子吸收光谱分析法及其常规模式  原子吸收光谱分析 是基于物质所产生 的原子蒸气对特定 谱线（待测元素的 特征谱线）的吸收 作用来进行定量分 析的一种方法。  分析模式见示意图

·原子吸收和原子发射是相互联系的两种相反过程。 因此，AAS和AES法在所使用的仪器和测定方法上有 相似之处，亦有不同点。 ○由于原子的吸收线比发射线的数目少得多，这样 谱线重叠的几率小得多。而且空心阴极灯一般并不 发射那些邻近波长的辐射线，因此其它辐射线干扰 较小。因此，AS法的选择性高、干扰少且易于克 服。 ○在原子吸收法的实验条件下，原子蒸气中基态原 于数比激发态原子数多得多，所以测定的是大部分 原子。因此，原子吸收具有较高的灵敏度

●原子吸收和原子发射是相互联系的两种相反过程。 因此，AAS和AES法在所使用的仪器和测定方法上有 相似之处，亦有不同点。 ●由于原子的吸收线比发射线的数目少得多，这样 谱线重叠的几率小得多。而且空心阴极灯一般并不 发射那些邻近波长的辐射线，因此其它辐射线干扰 较小。因此，AAS法的选择性高、干扰少且易于克 服。 ●在原子吸收法的实验条件下，原子蒸气中基态原 于数比激发态原子数多得多，所以测定的是大部分 原子。因此，原子吸收具有较高的灵敏度。 Comparison of AAS and AES

sHv ·由于激发态原子数的温度系数显著大于基态原子。 因此，原子吸收法比发射法具有更佳的信噪比。 美 可见，原子吸收光谱法是特效性、准确度和灵 敏度都很好的一种定量分析方法

●由于激发态原子数的温度系数显著大于基态原子。 因此，原子吸收法比发射法具有更佳的信噪比。 可见，原子吸收光谱法是特效性、准确度和灵 敏度都很好的一种定量分析方法。 Comparison of AAS and AES

§8-2原子吸收光谱分析基本原理 一、原子吸收线和原子发射线 E,基态能级 E1、E2、E为激发态能级 因此，A产生吸收光谱； E2 B 产生发射光谱。 电子从基态跃迁到能量最低 的激发态（第一激发态）时要吸收 B 一定频率的光（谱线），这种谱 线称为共振吸收线；当它再跃迁 E。 回基态时，则发射出同样频率的 光（谱线），这种谱线称为共振发 射线（它们都简称共振线）

§8-2 原子吸收光谱分析基本原理 一、原子吸收线和原子发射线 E0 E1 E2 E3 A B E0 基态能级 E1、E2、E3为激发态能级 因此，A 产生吸收光谱； B 产生发射光谱。 电子从基态跃迁到能量最低 的激发态(第一激发态)时要吸收 一定频率的光(谱线) ，这种谱 线称为共振吸收线；当它再跃迁 回基态时，则发射出同样频率的 光(谱线)，这种谱线称为共振发 射线(它们都简称共振线)

二、原子吸收线的形状 原子光谱有谱线展宽现象。 原子吸收光谱线宽度~0.001nm(原子发 射光谱线宽度~0.0005nm) 因此，原子光谱线并不是一条单色的几何 线（几何线无宽度)。 如原子吸收谱线的轮廓 见示意图。 I。与v的关系

二、原子吸收线的形状 原子光谱有谱线展宽现象。 原子吸收光谱线宽度～0.001nm（原子发 射光谱线宽度～0.0005nm） 因此，原子光谱线并不是一条单色的几何 线（几何线无宽度）。 如原子吸收谱线的轮廓 见示意图

Ko o Vo I。与y的关系 K。与r的关系 原子吸收线轮廓(line profile)以原子吸收谱 线的中心频率（或中心波长）和半宽度(half-width) 表征。 ◆透射光强度Iv服从吸收定律：Iv=Ioeb (式中：Kv为基态原子对频率为v的光的吸收系数)

原子吸收线轮廓(line profile) 以原子吸收谱 线的中心频率（或中心波长）和半宽度(half-width) 表征。 透射光强度 Iv 服从吸收定律：Iv=I0e -Kvb （式中：Kv为基态原子对频率为的光的吸收系数）

三、引起吸收线变宽的因素 a、自然宽度(natural width) 用△VN表示。 b、多普勒变宽(Doppler broadening), 用△V,表示。表达式见图8-3。 C、压力变宽（包括劳伦兹变宽、共振变 宽)，它们分别用△V和△V表示。 d、其它因素变宽，如场致变宽、自吸效应等。 它们之间的关系式为： △V,=[AVD2+(Ay2+AyR+△Vw)2]V2

三、引起吸收线变宽的因素 a、自然宽度（natural width） 用ΔνN 表示。 b、多普勒变宽(Doppler broadening) 用ΔνD 表示。表达式见图8-3。 c、压力变宽（包括劳伦兹变宽、共振变 宽），它们分别用ΔνL 和ΔνR表示。 d、其它因素变宽，如场致变宽、自吸效应等。 它们之间的关系式为： 2 2 1/ 2 [ ( ) ]  T =  D +  L +  R +  N

四、积分吸收和峰值吸收 在吸收线轮廓内，吸收系数的值会随吸收光 子的波长变化而变化，要表示原子蒸气吸收的全 部能量，就必须在吸收线所在的波长区间进行积 分运算，所得结果简称为积分吸收值。 从理论上，积分吸收与原子蒸气中吸收辐射 的原子数成正比。数学表达式为： ∫K,dv=πe2 Nof/mc (eq.8-4)

四、积分吸收和峰值吸收 在吸收线轮廓内，吸收系数的值会随吸收光 子的波长变化而变化，要表示原子蒸气吸收的全 部能量，就必须在吸收线所在的波长区间进行积 分运算，所得结果简称为积分吸收值。 从理论上，积分吸收与原子蒸气中吸收辐射 的原子数成正比。数学表达式为： ∫K d = e 2N0ƒ/mc +∞ -∞ (eq.8-4)