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原子吸收光譜法(Atomic Absorption Spectrometry)是基于從光源發(fā)射的待測元素的特征輻射通過樣品蒸氣時,被蒸氣中待測元素的基態(tài)原子所吸收,根據(jù)輻射強度的減弱程度以求得樣品中待測元素的含量。
通常情況下，原子處于基態(tài)。當(dāng)相當(dāng)于原子中的電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)所需要的輻射頻率通過原子蒸氣，原子就能從入射輻射中吸收能量，產(chǎn)生共振吸收，從而產(chǎn)生吸收光譜。原子吸收分析就是利用基態(tài)原子對特征輻射的吸收程度的，常使用zui強吸收線作為分析線。
原子吸收光譜儀由以下四部分組成
1.光源系統(tǒng):空心陰極燈
2.原子化系統(tǒng):火焰原子化器;石墨爐原子化器或氫化物發(fā)生器。
3.分光系統(tǒng)：單色器
4.檢測系統(tǒng)：光電倍增管等
光源系統(tǒng)
原子吸收光源應(yīng)滿足以下條件
1.能輻射出半寬度比吸收線半寬度還窄的譜線，并且發(fā)射線的中心頻率應(yīng)與吸收線的中心頻率相同。
2.輻射的強度應(yīng)足夠大。
3.輻射光的強度要穩(wěn)定，且背景小。
空心陰極燈則可滿足原子吸收上述三點要求，它是利用空心陰極效應(yīng)而制成的一種特殊輝光放點管。
空心陰極燈發(fā)光機理
空心陰極燈為直流供電，當(dāng)在正負電極上施加適當(dāng)電壓(一般為300～500伏)時，在正負電極之間便開始放電，這時，電子從陰極內(nèi)壁射出，經(jīng)電場加速后向陽極運動。
電子在由陰極射向陽極過程中與載氣(惰性氣體)原子碰撞使其電離成為陽離子，帶正電荷的惰性氣體離子在電場加速下，以很快的速度轟擊陰極表面，使陰極內(nèi)壁的待測元素的原子濺射出來，與其它粒子相互碰撞而被激發(fā)，處于激發(fā)態(tài)的原子很不穩(wěn)定，大多會自動回到基態(tài)，同時釋放能量，發(fā)出共振發(fā)射線。
銳線光源定義：光源發(fā)射線的中心頻率與吸收線的中心頻率一致，而且發(fā)射線的半寬度比吸收線的半寬度小得多時，則發(fā)射線光源叫做銳線光源。
光源能量能被原子充分吸收，測定的靈敏度就高。
如果用連續(xù)光源，則吸收光的強度只占入射光強度的極少部分，使測定的靈敏度極差。
原子化器系統(tǒng)
原子化器是將樣品中的待測組份轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子的裝置。
1.火焰原子化器
火焰原子化法是利用氣體燃燒形成的火焰來進行原子化的，實際上就是一個噴霧燃燒器，由三部分組成，即噴霧器(nebulizer)、霧化室(spray chamber)和燃燒器(bumer)。
噴霧器:將試樣溶液轉(zhuǎn)為霧狀。
霧化室：內(nèi)裝撞擊球和擾流器(去除大霧滴并使氣溶膠均勻)。
燃燒器：產(chǎn)生火焰并使試樣蒸發(fā)和原子化。
火焰
試樣霧滴在火焰中，經(jīng)蒸發(fā)，干燥，離解(還原)等過程產(chǎn)生大量基態(tài)原子。
火焰溫度的選擇：
1.保證待測元素充分離解為基態(tài)原子的前提下，盡量采用低溫火焰;
2.火焰溫度越高，產(chǎn)生的熱激發(fā)態(tài)原子越多;
3.火焰溫度取決于燃氣與助燃氣類型，常用空氣—乙炔高溫度2600K能測35種元素。
火焰類型：
化學(xué)計量火焰(燃助比與化學(xué)計量比相近)：
中性火焰，溫度高，干擾少，穩(wěn)定，背景低，常用。
富燃火焰(燃氣量大)：
還原性火焰，燃燒不*，溫度稍低，測定較易形成難熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等。
貧燃火焰(助燃氣量大)：
火焰溫度低，氧化性氣氛，適用于堿金屬測定。
2.無火焰原子化器
常用無火焰原子化器包括石墨爐原子化器和氫化物原子化器。
石墨爐原子化法是利用低壓、大電流來使石墨管升溫，高溫度可升至3000℃，這一升溫過程可使石墨管中的試樣完成干燥、灰化、原子化和凈化等測定。
干燥 去除溶劑，防止樣品濺射。
灰化 使基體和有機物盡量揮發(fā)出去。
原子化 待測化合物分解為基態(tài)原子,此時停止通Ar氣,延長原子停留時間,提高靈敏度度。。
凈化 樣品測定完成，高溫去殘渣，凈化石墨管
石墨爐原子化器與火焰原子化器比較
1 原子化效率高，可達到90%以上，而火焰法僅只有10%多一點。
2 靈敏度高(可達到10-12～10-14),試樣用量少，適合于低含量及痕量組份的測定。
3 溫度高，在惰性氣氛中進行且有還原性碳的存在，有利于易形成難離解氧化物元素的離解和原子化。
其他原子化方法
(1)低溫原子化方法
主要是氫化物原子化方法，原子化溫度700~900 ゜C ;
主要應(yīng)用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素
原理： 在酸性介質(zhì)中，與強還原劑硼氫hua鈉反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物。例
AsCl3 +4NaBH4 + HCl +8H2O = AsH3 ↑+4NaCl +4HBO2+13H2
將待測試樣在專門的氫化物生成器中產(chǎn)生氫化物，送入原子化器中檢測，氫化物易分解，原子化溫度低。
特點：原子化溫度低 ;
靈敏度高(對砷、硒可達10-9g);
基體干擾和化學(xué)干擾小;
(2)冷原子化法
主要應(yīng)用于：各種試樣中Hg元素的測量;
原理： 將試樣中的汞離子用SnCl2或鹽酸羥胺*還原為金屬汞后，用氣流將汞蒸氣帶入具有石英窗的氣體測量管中進行吸光度測量。
特點：常溫測量;
靈敏度、準確度較高(可達10-8g汞);
分光系統(tǒng)
1.作用 將待測元素的共振線與鄰近譜線分開 。
2.組件 色散元件(棱鏡、光柵)，凹凸鏡、狹縫等。
3.單色器性能參數(shù)
?。?） 倒線色散率（ D ） 兩條譜線間的距離與波長差的比值Δl/Δλ為線色散率。實際工作中常用其倒數(shù) Δλ/Δl
?。?） 分辨率 儀器分開相鄰兩條譜線的能力。用該兩條譜線的平均波長與其波長差的比值 /Δλ表示。
（3） 通帶寬度（ W ） 指通過單色器出射狹縫的某標稱波長處的輻射范圍。當(dāng)?shù)咕€色散率(D)一定時，可通過選擇狹縫寬度(S)來確定： W=D´S
檢測系統(tǒng)
主要由檢測器、放大器、對數(shù)變換器、顯示記錄裝置組成。
1.檢測器 -------- 將單色器分出的光信號轉(zhuǎn)變成電信號。
如：光電池、光電倍增管、光敏晶體管等。
分光后的光照射到光敏陰極K上，轟擊出的 光電 子又射向光敏陰極1，轟擊出更多的光電子，依次倍增，在后放出的光電子 比初多到106倍以上，大電流可達 10μA，電流經(jīng)負載電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘査腿敕糯笃鳌?/span>
2.放大器 ------將光電倍增管輸出的較弱信號，經(jīng)電子線路進一步放大。
3.對數(shù)變換器 ------光強度與吸光度之間的轉(zhuǎn)換。
4.顯示、記錄
原子吸收儀器類型
單光束：
1.結(jié)構(gòu)簡單，體積小， 價格低;
2.易發(fā)生零漂移，空心陰極燈要預(yù)熱
雙光束：
1.零漂移小，空心陰極燈不需預(yù)熱，降低了MDL;
2.仍不可消除火焰的波動和背景的影響
原子吸收是上世紀五十年代以后發(fā)展起來的定性定量的儀器分析技術(shù)。因其靈敏度高、特異性好、準確度高、分析范圍廣和簡便快速而獲得推廣，目前為止，技術(shù)發(fā)展已經(jīng)相對成熟，可用來測定食品、水、化妝品、生物材料、土壤等樣品中的銅、鐵、鋅、鈣、鎂、錳、鉛等約70種元素。廣泛應(yīng)用于多個行業(yè)領(lǐng)域，也成了各個實驗室的*分析儀器。
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