仪器分析ppt03 原子吸收和原子荧光光谱分析法

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1、第3章原子吸收光谱法与原子荧光光谱法AlanWalsh(1916-1998)和他的原子吸收光谱仪在一起原子吸收光谱法（AAS）是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为基础的分析方法。它在地质、冶金、机械、化工、农业、食品、轻工、生物医药、环境保护、材料科学等各个领域有广泛的应用。近年来，由于对AAS的创新研究，有了突破性进展。3.1原子吸收光谱法历史原子吸收光谱法是一种基于待测基态原子对特征谱线的吸收而建立的一种分析方法。这一方法的发展经历了3个发展阶段：1.原子吸收现象的发现1

2、802年Wollaston发现太阳光谱的暗线；1859年Kirchhoff和Bunson解释了暗线产生的原因；太阳光暗线暗线是由于大气层中的钠原子对太阳光选择性吸收的结果.ECE=h=h基态第一激发态热能2、空心阴极灯的发明1955年Walsh发表了一篇论文“Applicationofatomicabsorptionspectrometrytoanalyticalchemistry”,解决了原子吸收光谱的光源问题，50年代末PE和Varian公司推出了原子吸收商品仪器。空心阴极灯火焰棱镜光电管3、电热原子化技术的提出1959年里沃夫提出

3、电热原子化技术，大大提高了原子吸收的灵敏度原子吸收光谱法的特点灵敏度高（火焰法：1ng/ml，石墨炉100-0.01pg)；准确度好（火焰法：RSD<1%，石墨炉3-5%）选择性高（可测元素达70个，相互干扰很小）缺点：不能多元素同时分析Boltzmann分布定律：在温度较高等离子体火焰中，核外层电子在各个量子化能级上的分布遵循Boltzmann分布定律：3.1.1原子吸收光谱的产生3.1.1原子吸收光谱的产生处于基态原子核外层电子，如果外界所提供特定能量(E)的光辐射恰好等于核外层电子基态与某一激发态(i)之间的能量差(ΔEi)时，核外层

4、电子将吸收特征能量的光辐射由基态跃迁到相应激发态，从而产生原子吸收光谱。具有特征性一、共振线1.原子的能级与跃迁吸收光谱:基态第一激发态,吸收一定频率的辐射能量,产生共振吸收线（简称共振线）发射光谱:激发态基态,发射出一定频率的辐射,产生共振发射线（也简称共振线）2.元素的特征谱线1）各种元素的原子结构和外层电子排布不同，基态第一激发态:跃迁吸收能量不同,共振线不同,具有特征性。2）各种元素的基态第一激发态:最易发生，吸收最强，最灵敏线。特征谱线。3）利用特征谱线可以进行定量分析。具有特征性原子吸收光谱法原理一句话总结利用处于基态的

5、待测原子蒸气对从光源辐射的共振线的吸收来进行分析，因为当原子蒸气密度一定时，透过光或吸收光的强度与原子蒸气密度成正比。3.1.2原子吸收谱线的轮廓原子吸收和发射谱线并非是严格的单色几何线，其谱线强度随频率(v)分布急剧变化，通常以吸收系数(Kv)为纵坐标和频率(v)为横坐标的Kv~v曲线，称光谱轮廓线。Kv~v曲线图中Kv的极大值处称为峰值吸收系数(K0)，与其相对应的v称为中心频率(v0)，吸收谱线轮廓的宽度以半宽度(Δv)表示。Kv~v曲线反映出原子核外层电子对不同频率的光辐射具有选择性吸收特性。3.1.2原子吸收谱线的轮廓①.自然宽度

6、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10-4Å②.多普勤（Doppler）宽度ΔυD半宽度Δv由原子在空间作无规热运动所引致的变化，故又称热变宽。M的原子量，T绝对温度，υ0谱线中频率一般情况:ΔυD=10-2Å碰撞变宽：原子核蒸气压力愈大，谱线愈宽。同种粒子碰撞变宽——赫尔兹马克(Holtzmank)变宽,也叫共振变宽,异种粒子碰撞变宽——称劳伦兹变宽（Lorentz）。场致变宽：在外界电场或磁场的作用下，引起原子核外层电子能级分裂而使谱线变宽现象称为场致变宽。由于磁场作用引起谱线变宽，称为Zeema

7、n(塞曼)变宽。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。3.1.2原子吸收谱线的轮廓积分吸收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.3.1.3积分吸收与峰值吸收积分吸收的限制要对半宽度(∆v)约为10-3nm的吸收谱线进行积分，需要极高分辨率的光学系统和极高灵敏度的检测器，目前还难以做到。这就是早在19世纪初就发现了原子吸收的现象，却难以用于分析化学的原因。1955年walsh提出锐线光源：能发射出谱线半宽度很窄的光源。3.1.3积分吸收与峰值吸收峰

8、值吸收1955年Walsh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。3.1.3积分吸收与峰值吸收3.1.3积分吸收与峰值吸收3.1.3积分