第三章 原子吸收与原子荧光光谱法
Atomic absorption spectrometry (AAS) and
Atomic Fluorescencespectrometry AFS
3— 1原子吸收光谱法 (AAS)
概 述一,基本原理它是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸收作用来进行定量分析的一种方法 。
1.吸收光谱与发射光谱的关系共振线与吸收线基态 第一激发态,又回到基态,
发射出光谱线,称 共振发射线 。
同样从基态跃迂至第一激发态所产生的吸收谱线称为 共振吸收线 （ 简称为共振线 ） 。
吸收线能量与波长关系
λ= hc/ΔE
基态原子与激发态原子的比可用 Bottzmannf
分布表示：
Ni/N0 = gi/g0·e-Ej/kT
吸收线的特点表征
（ 1） 波长,（ 2） 形状,
（ ３ ） 强度 （ 4） 形状波长,λ ； Δυ -吸收线半宽强度由两能级之间的路迂几率来决定 。 吸收线半宽度一般在 0.01～０,１?
发射线半宽度一般在 0.005～ 0.02?
2,原子吸收线的宽度
①,自然宽度 ΔυN
它与原子发生能级间路迂时激发态原子的有限寿命有关 。
一般情况下约相当于 10-4?
②,多普勤 （ Doppler） 宽度 ΔυD
这是由原子在空间作无规热运动所引致的 。 故又称热变宽 。
M的原子量,T 绝对温度,υ 0谱线中频率一般情况,Δυ D = 10-2?
M
T
D 0
71016.7
③,压力变宽 （ 碰撞变宽 ）
原子核蒸气压力愈大,谱线愈宽 。 同种粒子碰撞 —— 称赫尔兹马克 （ Holtzmank） 变宽,
异种粒子碰撞 -------称罗论兹
（ Lorentz） 变宽 。 10-2?
④,自吸变宽光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收产生自吸现象 。
3,原子吸收的测量
⑴,积分吸收
f-----振子强度,N----单位体积内的原子数,
e----为电子电荷,m--- -个电子的质量,
Nf
mc
e
dK r
2?
如果我们测量 ∫ Krdυ,就可求出原子核浓度 。 但是谱线宽度为 10-2?左右 。 需要用高分辨率的分光仪器,这是难以达到的 。 一百多年前已发现,但一直难以使用 。
(2),峰值吸收
1955年 Walsh A提出，在温度不太高的稳定火焰条件下，峰值吸收系数与火焰中被测元素的原子浓度也正比。
}]2ln
)(2
[e x p { 2
0
0
D
KK
DKdK?
0
0 2ln2
1
DKfN
mc
e
0
2
2ln2
1
fN
mc
e
K
D
2
0
2ln2?
⑶,锐线光源空心阴极灯即发射线半宽度远小于吸收线半宽度光源,
⑷,实际测量
I = I0·exp(-Kν 1 )
式为吸收定律 。
I--透光率,I0---入射光,Kν ---吸收系数,
l --- 蒸气厚度当用线光源时,可用 K0 代替 Kν,用吸光度表示,
A = lg I0/I
= lg [1/exp(-K01)]
= 0.43K01
A= k·N·1
lfN
mc
A
D
,
2ln2
43.0
A = αC 1
因为 N∝C,所以二,仪器装置类型,单道单光束单道双光束
1.光源 （ 空心阴极灯 ）
①,构造阴极,钨棒作成圆筒形筒内熔入被测元素阳极,钨棒装有钛,锆,钽金属作成的阳极管内充气：氩或氖称载气极间加压 500--
300伏要求稳流电源供电 。
②,锐线光产生原理在高压电场下,阴极向正极高速飞溅放电,与载气原子碰撞,使之电离放出二次电子,而使场内正离子和电子增加以维持电流 。 载气离子在电场中大大加速,获得足够的能量,轰击阴极表面时,可将被测元素原子从晶格中轰击出来,即谓溅射,溅射出的原子大量聚集在空心阴极内,与其它粒子碰撞而被激发,发射出相应元素的特征谱线 -----共振谱线 。
③,对光源的要求辐射强度大,稳定性高,锐线性,背景小等 。 要用被测元素做阴极材料所以有些物质无法实现 。
2.原子化器火焰原子化器和非火焰原子化器
Atomic absorption spectrometry (AAS) and
Atomic Fluorescencespectrometry AFS
3— 1原子吸收光谱法 (AAS)
概 述一,基本原理它是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸收作用来进行定量分析的一种方法 。
1.吸收光谱与发射光谱的关系共振线与吸收线基态 第一激发态,又回到基态,
发射出光谱线,称 共振发射线 。
同样从基态跃迂至第一激发态所产生的吸收谱线称为 共振吸收线 （ 简称为共振线 ） 。
吸收线能量与波长关系
λ= hc/ΔE
基态原子与激发态原子的比可用 Bottzmannf
分布表示：
Ni/N0 = gi/g0·e-Ej/kT
吸收线的特点表征
（ 1） 波长,（ 2） 形状,
（ ３ ） 强度 （ 4） 形状波长,λ ； Δυ -吸收线半宽强度由两能级之间的路迂几率来决定 。 吸收线半宽度一般在 0.01～０,１?
发射线半宽度一般在 0.005～ 0.02?
2,原子吸收线的宽度
①,自然宽度 ΔυN
它与原子发生能级间路迂时激发态原子的有限寿命有关 。
一般情况下约相当于 10-4?
②,多普勤 （ Doppler） 宽度 ΔυD
这是由原子在空间作无规热运动所引致的 。 故又称热变宽 。
M的原子量,T 绝对温度,υ 0谱线中频率一般情况,Δυ D = 10-2?
M
T
D 0
71016.7
③,压力变宽 （ 碰撞变宽 ）
原子核蒸气压力愈大,谱线愈宽 。 同种粒子碰撞 —— 称赫尔兹马克 （ Holtzmank） 变宽,
异种粒子碰撞 -------称罗论兹
（ Lorentz） 变宽 。 10-2?
④,自吸变宽光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收产生自吸现象 。
3,原子吸收的测量
⑴,积分吸收
f-----振子强度,N----单位体积内的原子数,
e----为电子电荷,m--- -个电子的质量,
Nf
mc
e
dK r
2?
如果我们测量 ∫ Krdυ,就可求出原子核浓度 。 但是谱线宽度为 10-2?左右 。 需要用高分辨率的分光仪器,这是难以达到的 。 一百多年前已发现,但一直难以使用 。
(2),峰值吸收
1955年 Walsh A提出，在温度不太高的稳定火焰条件下，峰值吸收系数与火焰中被测元素的原子浓度也正比。
}]2ln
)(2
[e x p { 2
0
0
D
KK
DKdK?
0
0 2ln2
1
DKfN
mc
e
0
2
2ln2
1
fN
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e
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D
2
0
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⑶,锐线光源空心阴极灯即发射线半宽度远小于吸收线半宽度光源,
⑷,实际测量
I = I0·exp(-Kν 1 )
式为吸收定律 。
I--透光率,I0---入射光,Kν ---吸收系数,
l --- 蒸气厚度当用线光源时,可用 K0 代替 Kν,用吸光度表示,
A = lg I0/I
= lg [1/exp(-K01)]
= 0.43K01
A= k·N·1
lfN
mc
A
D
,
2ln2
43.0
A = αC 1
因为 N∝C,所以二,仪器装置类型,单道单光束单道双光束
1.光源 （ 空心阴极灯 ）
①,构造阴极,钨棒作成圆筒形筒内熔入被测元素阳极,钨棒装有钛,锆,钽金属作成的阳极管内充气：氩或氖称载气极间加压 500--
300伏要求稳流电源供电 。
②,锐线光产生原理在高压电场下,阴极向正极高速飞溅放电,与载气原子碰撞,使之电离放出二次电子,而使场内正离子和电子增加以维持电流 。 载气离子在电场中大大加速,获得足够的能量,轰击阴极表面时,可将被测元素原子从晶格中轰击出来,即谓溅射,溅射出的原子大量聚集在空心阴极内,与其它粒子碰撞而被激发,发射出相应元素的特征谱线 -----共振谱线 。
③,对光源的要求辐射强度大,稳定性高,锐线性,背景小等 。 要用被测元素做阴极材料所以有些物质无法实现 。
2.原子化器火焰原子化器和非火焰原子化器
