? 原子吸收 光谱分析理论
原子吸收光谱分析仪器
原子吸收光谱定量分析方法
发展趋势原子吸收光谱分析一,原子吸收光谱分析理论
● 积分吸收与峰值吸收
● 原子吸收谱线轮廓与谱线变宽
● 原子吸收光谱分析定量基础原子光谱分析基本理论
Lambert-Beer定律：
这里,k是积分吸收系数
I0
I = I0-Ia
L
原子光谱分析基本理论吸收线共振线分析线
2
1
2n
n nn
pn fn
mc
edkk
n
kn
n1 n
0
n2
n?
0k
20
k
谱线变宽锐线光源积分吸收峰值吸收原子光谱分析基本理论谱线宽度与谱线变宽
1）自然宽度（ △ n? 10-5 nm）
2 ) Doppler变宽
（热变宽,△ n? 10-3–10-2 nm ）
3）压力变宽
Loretz变宽（ △ n? 10-3–10-2 nm ）
共振变宽
4）场致变宽磁场、电场
5）自吸变宽原子光谱分析基本理论
n
kn
积分吸收、峰值吸收在峰值吸收范围内，可以认为：
Kn? K0
这里,Kn吸收系数
K0 峰值吸收系数
n0
K
n
吸收系数
n
吸收线光源锐线
△ na = 0.001 – 0.005 nm
△ ne = 0.0005 – 0.002 nm
LK
e
e
deI
dI
I
I
A
Lk
Lk
LK
0
0
0
0
0
0
4 3 4 30
1
0
0
.
lg
lg
lg
lg
-
-
n
n
n
n
n
上式表明：吸光值与峰值吸收系数和吸收层的厚度有关。
如果只考虑热变宽（ Doppler变宽），则：
因而，吸光值 A 的公式为：
即用锐线光源进行原子吸收测量时，吸光值与原子蒸气中基态原子的数密度成线性关系。
fNmceK 020 22 ppn ln
LkN
LfN
mc
e
LKA
0
0
2
0
22
4 3 4 30
4 3 4 30
p
pn
ln
.
.
基态原子数密度 Vs 样品中原子的浓度
Boltzmann Equation:
这里 Ni,N0 为激发态 i 和基态 0的原子数密度,g 为统计权重，
Ei,E0为激发态和基态的能量,k为 Boltzmann常数,T为原子化器温度。
Boltzmann Equation表明,Ni / N0 由（ Ei -E0）以及温度 T 决定。对共振吸收 而言，（ Ei -E0）? E 比较低；在较低温度的原子化器中,Ni <<N0,（此处有错） 此时我们得到下面结论：
上式即为原子吸收光谱分析的基础
kT
EE
ii
i
eggNN
)(
00
0--
ckA '
原子吸收光谱分析峰值吸收、积分吸收锐线光源低温原子化器（ ）? << 0NN i
CkA '
原子光谱分析基本理论二、原子吸收光谱分析仪器
● 光源
● 原子化系统
● 分光系统
● 检测系统
● 记录和控制系统原子吸收光谱分析仪器仪器结构激发光源 原子化器 分光系统检测系统控制和记录系统原子吸收光谱分析仪器光源：空心阴极灯、无极放电灯、激光空心阴极灯（ Hollow Cathode Lamp,HCL）
空心阴极 阳极原子吸收光谱分析仪器空心阴极灯无极放电灯原子化器 (Atomizer)
火焰（ Flame,FAAS）
石墨炉（ Graphite Furnace,GFAAS）
等离子体（ ICP,MIP）
辉光放电灯（ Glow Discharge）
蒸气发生原子化法 （ Cold Vapor Atomizer）
原子吸收光谱分析仪器火焰原子化器石墨炉分光系统：光栅、透镜检测系统：光电倍增管控制和记录系统：计算机以及相关接口电路原子吸收光谱分析仪器二、提高原子光谱分析的准确度
● 原子吸收光谱定量分析方法
● 原子吸收光谱分析中的干扰
● 干扰及其校正技术原子吸收光谱定量分析方法
● 标准校正曲线
● 标准加入法
CkA '?
原子吸收光谱分析中的干扰问题
1） 光谱干扰光源（ HCL）：分析线选择原子化器：分子吸收、光散射
2） 基体干扰物理干扰化学干扰光谱干扰校正技术样品基体干扰样品溶液粘度样品化学组成校正技术：
1）标准加入法? 基体匹配
2）基体改进技术? Matrix Modifier
光谱干扰校正技术光谱干扰光源（ HCL）：分析线选择原子化器：分子吸收、光散射背景校正技术双线法（ Two Line Background Correcton）
连续光源法（ W,D2灯校正法）
塞曼效应法（ Zeeman Effect Background Correction）
S-H背景校正法（ Smith-Hieftje法）
连续光源法背景校正技术光源：
D2 灯 （ 180 ~ 350 nm）
W 灯 （卤钨灯,350 ~ 800 nm）
原理：
待测元素特征线光源、背景校正连续光源，交替通过原子化器，分别测量 净吸收 +背景 以及背景，相减后得到净吸收
Basic Principle of Continnum Source
Background Correction
Source
HCL D2 or W HCL
Bg.Sig,+ Bg,Sig.Absorption
Basic Principle of Continnum Source
Background Correction
● Time Sequential Correction Technique
● Mechanical Attenuation,Chopper
● Electrical Attenuation,Pulsed HCL
Line Source & Continnum Source Attenuation
Mechanical Chopper
Line Source
Continnum Source
Line Source & Continnum Source Attenuation
Electrical Pulsed HCL
( Square-wave Attenuated,Pulse Width,xxxms ~ xxms )
Line Source
Continnum Source
Characteristics of Continnum Source Correction
1) Convenient,especially for electrical pulsed source
compared with that of Two-line correction
2) Easily automated
塞曼效应背景校正技术
（ Zeeman Effect Background Correction）
能级在磁场中的分裂
E1
E0E0
E1
无磁场 有磁场 谱 线无磁场有磁场
p
d +d -
S
N
n n -
n
n +
Advantages & Disadvantages of
Zeeman Effect Bg Correction Vs D2 Lamp
Operated within UV & Visible
Structure Background Correction
Not Require alignment with Single Source
Over-correction of background effect
Sensitivity decrease
Hardware
GFAAS ——
Electric Thermal Atomizer (Graphite Furnace)
Zeeman Effect Background Correct System
Auto - sampling System
Heating Procedure in GFAAS
Drying
Ashing or Charring
Atomization
Cleaning
4 - step
Techniques in GFAAS
L’vov Platform （ L’vov 平台）
Matrix Modification （基体改进）
Coating of Graphite Tube（石墨管涂层）
L’vov Platform （ L’vov 平台）
Matrix Modification
In GFAAS,a regent or a mixture of regents,
( Matrix modifier ) is added to change the chemical
properties of the analyte or the matrix during the
drying & charring steps so as to reduce or eliminate
volatilization & vapor-phase interferences,The
technique is called ―Matrix Modification‖,
Multichannel Sequential AA Spectrometer
Multichannel Diode Laser AAS
原子吸收分光光谱仪中国北京瑞利分析仪器公司北京普析通用仪器公司北京翰时制作所上海分析仪器公司美国
Thermo Electronics
Varian
P-E
日本
Hitachi
Shimadzuo
原子吸收光谱分析仪器
原子吸收光谱定量分析方法
发展趋势原子吸收光谱分析一,原子吸收光谱分析理论
● 积分吸收与峰值吸收
● 原子吸收谱线轮廓与谱线变宽
● 原子吸收光谱分析定量基础原子光谱分析基本理论
Lambert-Beer定律：
这里,k是积分吸收系数
I0
I = I0-Ia
L
原子光谱分析基本理论吸收线共振线分析线
2
1
2n
n nn
pn fn
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edkk
n
kn
n1 n
0
n2
n?
0k
20
k
谱线变宽锐线光源积分吸收峰值吸收原子光谱分析基本理论谱线宽度与谱线变宽
1）自然宽度（ △ n? 10-5 nm）
2 ) Doppler变宽
（热变宽,△ n? 10-3–10-2 nm ）
3）压力变宽
Loretz变宽（ △ n? 10-3–10-2 nm ）
共振变宽
4）场致变宽磁场、电场
5）自吸变宽原子光谱分析基本理论
n
kn
积分吸收、峰值吸收在峰值吸收范围内，可以认为：
Kn? K0
这里,Kn吸收系数
K0 峰值吸收系数
n0
K
n
吸收系数
n
吸收线光源锐线
△ na = 0.001 – 0.005 nm
△ ne = 0.0005 – 0.002 nm
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e
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上式表明：吸光值与峰值吸收系数和吸收层的厚度有关。
如果只考虑热变宽（ Doppler变宽），则：
因而，吸光值 A 的公式为：
即用锐线光源进行原子吸收测量时，吸光值与原子蒸气中基态原子的数密度成线性关系。
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基态原子数密度 Vs 样品中原子的浓度
Boltzmann Equation:
这里 Ni,N0 为激发态 i 和基态 0的原子数密度,g 为统计权重，
Ei,E0为激发态和基态的能量,k为 Boltzmann常数,T为原子化器温度。
Boltzmann Equation表明,Ni / N0 由（ Ei -E0）以及温度 T 决定。对共振吸收 而言，（ Ei -E0）? E 比较低；在较低温度的原子化器中,Ni <<N0,（此处有错） 此时我们得到下面结论：
上式即为原子吸收光谱分析的基础
kT
EE
ii
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原子吸收光谱分析峰值吸收、积分吸收锐线光源低温原子化器（ ）? << 0NN i
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原子光谱分析基本理论二、原子吸收光谱分析仪器
● 光源
● 原子化系统
● 分光系统
● 检测系统
● 记录和控制系统原子吸收光谱分析仪器仪器结构激发光源 原子化器 分光系统检测系统控制和记录系统原子吸收光谱分析仪器光源：空心阴极灯、无极放电灯、激光空心阴极灯（ Hollow Cathode Lamp,HCL）
空心阴极 阳极原子吸收光谱分析仪器空心阴极灯无极放电灯原子化器 (Atomizer)
火焰（ Flame,FAAS）
石墨炉（ Graphite Furnace,GFAAS）
等离子体（ ICP,MIP）
辉光放电灯（ Glow Discharge）
蒸气发生原子化法 （ Cold Vapor Atomizer）
原子吸收光谱分析仪器火焰原子化器石墨炉分光系统：光栅、透镜检测系统：光电倍增管控制和记录系统：计算机以及相关接口电路原子吸收光谱分析仪器二、提高原子光谱分析的准确度
● 原子吸收光谱定量分析方法
● 原子吸收光谱分析中的干扰
● 干扰及其校正技术原子吸收光谱定量分析方法
● 标准校正曲线
● 标准加入法
CkA '?
原子吸收光谱分析中的干扰问题
1） 光谱干扰光源（ HCL）：分析线选择原子化器：分子吸收、光散射
2） 基体干扰物理干扰化学干扰光谱干扰校正技术样品基体干扰样品溶液粘度样品化学组成校正技术：
1）标准加入法? 基体匹配
2）基体改进技术? Matrix Modifier
光谱干扰校正技术光谱干扰光源（ HCL）：分析线选择原子化器：分子吸收、光散射背景校正技术双线法（ Two Line Background Correcton）
连续光源法（ W,D2灯校正法）
塞曼效应法（ Zeeman Effect Background Correction）
S-H背景校正法（ Smith-Hieftje法）
连续光源法背景校正技术光源：
D2 灯 （ 180 ~ 350 nm）
W 灯 （卤钨灯,350 ~ 800 nm）
原理：
待测元素特征线光源、背景校正连续光源，交替通过原子化器，分别测量 净吸收 +背景 以及背景，相减后得到净吸收
Basic Principle of Continnum Source
Background Correction
Source
HCL D2 or W HCL
Bg.Sig,+ Bg,Sig.Absorption
Basic Principle of Continnum Source
Background Correction
● Time Sequential Correction Technique
● Mechanical Attenuation,Chopper
● Electrical Attenuation,Pulsed HCL
Line Source & Continnum Source Attenuation
Mechanical Chopper
Line Source
Continnum Source
Line Source & Continnum Source Attenuation
Electrical Pulsed HCL
( Square-wave Attenuated,Pulse Width,xxxms ~ xxms )
Line Source
Continnum Source
Characteristics of Continnum Source Correction
1) Convenient,especially for electrical pulsed source
compared with that of Two-line correction
2) Easily automated
塞曼效应背景校正技术
（ Zeeman Effect Background Correction）
能级在磁场中的分裂
E1
E0E0
E1
无磁场 有磁场 谱 线无磁场有磁场
p
d +d -
S
N
n n -
n
n +
Advantages & Disadvantages of
Zeeman Effect Bg Correction Vs D2 Lamp
Operated within UV & Visible
Structure Background Correction
Not Require alignment with Single Source
Over-correction of background effect
Sensitivity decrease
Hardware
GFAAS ——
Electric Thermal Atomizer (Graphite Furnace)
Zeeman Effect Background Correct System
Auto - sampling System
Heating Procedure in GFAAS
Drying
Ashing or Charring
Atomization
Cleaning
4 - step
Techniques in GFAAS
L’vov Platform （ L’vov 平台）
Matrix Modification （基体改进）
Coating of Graphite Tube（石墨管涂层）
L’vov Platform （ L’vov 平台）
Matrix Modification
In GFAAS,a regent or a mixture of regents,
( Matrix modifier ) is added to change the chemical
properties of the analyte or the matrix during the
drying & charring steps so as to reduce or eliminate
volatilization & vapor-phase interferences,The
technique is called ―Matrix Modification‖,
Multichannel Sequential AA Spectrometer
Multichannel Diode Laser AAS
原子吸收分光光谱仪中国北京瑞利分析仪器公司北京普析通用仪器公司北京翰时制作所上海分析仪器公司美国
Thermo Electronics
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