原子吸收光谱法-1.ppt
《原子吸收光谱法-1.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《原子吸收光谱法-1.ppt(68页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、 第三章 原子吸收光谱法 Atomic absorption spectrometry (AAS) Alan Walsh (1916-1998)和 他的原子吸收 光谱仪在一起 3.1概 述 1802年,发现原子吸收现象;1955年, Australia 物理学家Alan Walsh成功的将该 现象应用于了分析。60年代中期发展最快。 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
2、对AAS的创新研究,有了突 破性进展。 3.2基本原理 4.2.1 原子吸收光谱的产生 当有辐射通过自由原子蒸气,且入射辐射的频 率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态(一般 情况下都是第一激发态)所需要的能量频率时,原 子就要从辐射场中吸收能量,产生共振吸收,电子 由基态跃迁到激发态,同时伴随着原子吸收光谱的 产生。 3.2.2 原子吸收光谱与原子结构 由于原子能级是量子化的,因此,在所有 的情况下,原子对辐射的吸收都是有选择性的 。由于各元素的原子结构和外层电子的排布不 同,元素从基态跃迁至第一激发态时吸收的能 量不同,因而各元素的共振吸收线具有不同的 特征。 原子吸收光谱位于光谱的紫外区
3、和可见区 。 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 = hc/E 基态原子与激发态原子的比可用Bottzmann 分布表示: Ni/N0 = gi/g0e-Ei/kT Ni-激发态原子,N0-基态原子,gi/g0-统计权 重,Ei-激发原子需要能量,T-绝对温度, k- Bottzmann常数 吸收线的特点表征 (1)波长, (2)形状, ()强度 (4)峰宽 波长: ; -吸收线半宽 强度由两能级之间的路迂几率来决定。 吸
4、收线半宽度 一般在0.01. 发射线半宽度 一般在0.0050.02 2. 原子吸收线的宽度 原子吸收光谱线并不 是严格几何意义上的线, 而是占据着有限的相当窄 的频率或波长范围,即有 一定的宽度。原子吸收光 谱的轮廓以原子吸收谱线 的中心波长和半宽度来表 征。中心波长由原子能级 决定。半宽度是指在中心 波长的地方,极大吸收系 数一半处,吸收光谱线轮 廓上两点之间的频率差或 波长差。半宽度受到很多 实验因素的影响。原子吸 收光谱的轮廓如图所示。 3. 影响原子吸收谱线轮廓的主要因素 . 自然宽度N 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 . 多普勤(D
5、oppler)宽度D 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,0谱线中频率 一般情况: D = 10-2 动画 . 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 . 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。 动画 3.2.3 原子吸收的测量 . 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. 如果我们测量Krd , 就可求出原子核浓度。但 是谱线
6、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 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) 发射线与吸收线 . 实际测量 I = I0exp(-Kl ) 上式为吸收定律 I-透射光, I0-入射光, K-吸收系数, l -蒸气厚度 当用线光源时, 可用K0 代替 K ,用吸光度 表示: A =lg1/exp(-K0l) = 0.43K0l l蒸气厚度 A= kNl A = KC 因为 NC, l 测量时为常数,所以 3.3 仪器装置 类型:单
7、道单光束和单道双光束 中国北京生产的AA2610型原子吸收光谱仪 3.3.1原子吸收光谱仪原理示意图 3.3.2 光源 .空心阴极灯 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。 空心阴极灯动画 . 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
8、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。 动画 .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。 4.3.3 原子化器 火焰原子化器和非火焰原子化器 (1)火焰原子化器 火焰原子化器构造: 三部分:喷雾器,雾化器,燃烧器。 喷雾器 由不锈钢或聚四氟乙烯 做成, 见图4 5。 雾化室 由不锈钢作成 燃烧器 构造单缝和三缝. 动 画 对火焰的基本要求: () 燃烧速度,是指火焰由着火点向可 燃混凝气其他点传播的速度,供气速度 过大,导致吹灭,供气速度不足将会引 起回火。 ()火焰温度。 ()火焰
9、的燃气与助燃气比例. 可将火焰分为三类: 化学计量火焰,富燃火焰,贫燃火焰。 化学计量火焰 由于燃气与助燃 气之比与化学计量反应关系相近, 又称为中性火焰 ,这类火焰, 温 度高、稳定、干扰小背景低,适合 于许多元素的测定。 富燃火焰 指燃气大于化学元 素计量的火焰。其特点是燃烧 不完全,温度略低于化学火焰 ,具有还原性,适合于易形成 难解离氧化物的元素测定;干 扰较多,背景高。 贫燃火焰 指助燃气大于化学计 量的火焰,它的温度较低,有 较强的氧化性,有利于测定易 解离,易电离元素,如碱金属。 ()火焰的光谱特征 ()火焰原子化器特点 优:简单,火焰稳定,重现性好 ,精密度高,应用范围广。 缺
10、:原子化效率低只能液体进样 。 非火焰原子化器 就是常说的石墨炉电热原子化器 构造见下图 电源 低压(10v)大电流(500A) 炉体,金属套,绝缘套圈,石黑管,外层 水冷却。 石墨管,现两种形状: 标准型与沟纹型 石墨炉电热原子化器 动画演示 标准型 长28mm 内径8mm 有小孔为 加试样,水冷却外层,情性气体 保护石黑管在高温中免被氧化。 优点:绝对灵敏度高,检出 达10-12-10-14g 原子核化效率高 。 缺点:基体效应,背景大,化 学干扰多,重现性比火焰差。 低温原子核化器 又称化学原子化器 例: 测 汞 仪 3.3.4 单色器 比发射光谱简单 光谱通带: W = DS S缝宽度
11、(mm) 倒线色散率 D = d/dl 被测元素共振吸收线与干扰线近,选 用W要小,干扰线较远,可用大的W, 一般单色器色散率一定,仅调狭缝确 定W。 3.3.5 检测器 使用光电倍增管放大光电流方法 3.4 原子吸收光谱法实验技术 4.4.1 测量条件选择 .分析线,查手册,随空心阴极灯确定。 .狭缝光度 W=DS没有干扰情况下,尽量 增加W,增强辐射能。.灯电流,按灯制 造说明书要求使用。.原子条件。.进样 量(主要指非火焰方法)。 最好能控制吸光度在0.1-0.5,以免工 作曲线发生弯曲。 3.4.2 干扰及其消除方法 1. 物理干扰 是指试液与标准溶液物理性质有差 别而产生的干扰。粘度
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 原子 吸收光谱
链接地址:https://www.31doc.com/p-2166797.html