儀器分析第七章原子吸收光譜zcq2課件

1、一、流程general process二、光源light sources 三、原子化裝置device of atomization四、單色器Monochromators五、檢測器 detector第三節(jié) 原子吸收光譜儀器atomic absorption spectrometer 2022/8/21原子吸收光譜儀（1）2022/8/21原子吸收光譜儀（2）2022/8/21原子吸收光譜儀（3）2022/8/21原子吸收光譜儀（4）2022/8/21原子吸收光譜儀2022/8/21一、流程1. 特點(1)采用銳線光源(2)樣品(原子化系統(tǒng))在單色器之前(3)原子化系統(tǒng)2022/8/212.原子吸

2、收中的原子發(fā)射現(xiàn)象 在原子化過程中，基態(tài)原子對同頻率輻射產生吸收,但也有激發(fā)態(tài)原子發(fā)射譜線,對測量將產生一定干擾。消除干擾措施：將發(fā)射光調制成一定頻率；檢測器只接受該頻率的光信號；原子化過程發(fā)射的非調頻光信號不被檢測；2022/8/21二、光源 作用： 提供待測元素的特征光譜。獲得較高的靈敏度和準確度。 要求：（1）發(fā)射待測元素的共振線,且為銳線;（2）輻射光強度大;（3）穩(wěn)定性好、壽命長。（動畫）1. 空心陰極燈結構：2022/8/212.空心陰極燈的原理正離子具有很大的能量,當 動能 晶格能,使陰極表面金屬原子濺射出來No，濺射出來的金屬原子再與電子、惰性氣體原子及離子發(fā)生撞碰而被激發(fā) N

3、j ； 施加適當電壓時，陰極放出電子,電子將從空心陰極內壁流向陽極；電子被兩極間所加電壓加速,與充入的惰性氣體碰撞而使之電離，產生正電荷，其在電場作用下，向陰極內壁猛烈轟擊；于是陰極內輝光中便出現(xiàn)了陰極物質和內充惰性氣體的光譜 特征光譜 。2022/8/21缺點： 每測一種元素需更換相應的燈。 一般不做定性分析.影響譜線性質的因素: 譜線波長:取決于 陰極材料，可制成相應空心陰極燈. 譜線寬度:取決于載氣壓力和燈電流 譜線強度:取決于載氣種類、燈電流、供電方式 背景:取決于內充氣體和雜質氣體 穩(wěn)定性:預熱 1520min 穩(wěn)定 壽命: 用久之后,燈內氣體壓強下降,陰極物質濺射減少,共 振線強度

4、下降,靈敏度降低.3.空心陰極燈的光譜特性和影響因素特性: 輻射光強度大，譜線窄，光強穩(wěn)定，背景小.2022/8/21三、原子化系統(tǒng)1.作用 提供能量,使試液干燥、蒸發(fā)、原子化， 將試樣中待測組分轉變成 N0 。2022/8/212.原子化方法火焰原子化器無火焰原子化器電熱高溫石墨爐2022/8/213.火焰原子化裝置結構： 霧化器、霧化室、燃燒器、火焰 （動畫）（1）霧化器作用：引入試液并使之霧化2022/8/21霧化室2022/8/21（2）霧化室作用:使試樣進一步細小、均勻 。使燃氣、助燃氣和細小的霧滴充分均勻氣溶膠起“緩和”混合氣壓的作用，使火焰穩(wěn)定。要求:霧滴顆粒細小，粒徑均勻； 霧

5、化量大，霧化效率高；2022/8/21（3）燃燒器作用：產生火焰并使試樣蒸發(fā)和原子化的裝置。類型：燃燒器由不銹鋼材料制成，耐腐蝕、耐高溫。 單縫燃燒器應用最廣，燃燒器的高度可上下調節(jié)，以便選擇適宜的火焰原子化區(qū)。2022/8/21（4）火焰（a）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；（b）火焰溫度越高，產生的 Nj 越多；（c）火焰溫度取決于燃氣與助燃氣類型。 試樣霧滴在火焰中，經蒸發(fā)，干燥，解離等過程產生基態(tài)原子 No火焰溫度如何選擇？2022/8/21 火焰類型：化學計量火焰：（正常焰、中性焰）溫度高、干擾少、穩(wěn)定、背景低；富燃火焰：（還原性火焰）助燃氣少、燃氣增多，

6、燃燒不完全，適合易形成難熔氧化物的元素Mo、Cr、 稀土等。貧燃火焰（氧化性氣氛）助燃氣過量、燃燒完全，火焰溫度低適用于易解離元素。如：堿金屬測定2022/8/21試液經過霧化、干燥、氣化、解離，成為基態(tài)原子蒸氣，即 MX(1) 脫溶 MX(s) 氣化 MX(g) 原子化 Mo(g) + Xo (g)Mo (g)可能進一步被激發(fā)和電離，即 M (g) Mo (g) M(g)+e在乙炔空氣焰燃燒中，存在著OH、C、CO、CH等氣態(tài)分解產物，某些金屬元素的 No 易形成難解離的氧化物(MO)或氫氧化物(MOH)， 使 No 減少，并且這些 MO 和 MOH 分子可能被激發(fā)，形成分子光譜干擾，即 M

7、o(g)十O MO(g) MO(g) Mo (g)+OH MOH(g) MOH (g)小結：試液在火焰原子化過程中，往往伴隨著一系列反應。 No 被激發(fā)、電離或者形成氧化物、氫氧化物等副反應，不僅使 No 減少，方法靈敏度降低，而且會產生各種干擾。火焰原子化過程2022/8/21常用空氣乙炔最高溫度 2600K 能測35種元素。2022/8/21火焰種類及對光的吸收： 選擇火焰時，還應考慮火焰本身對光的吸收。根據待測元素的共振線，選擇不同的火焰，可避開干擾： 例：Zn的共振線218.9nm由圖可見，采用空氣-乙炔火焰時，火焰產生吸收，而選氫-空氣火焰則較好；空氣-乙炔火焰：最常用；可測定30多

8、種元素；N2O-乙炔火焰：火焰溫度高， 可測定的增加到70多種。2022/8/214.石墨爐原子化裝置（1）結構: （加熱電源、石墨管、爐體） 外氣路中Ar氣沿石墨管外壁流動，冷卻保護石墨管； 內氣路中Ar氣由管兩端流向管中心并流出，用來保護 No 不被氧化，同時排除干燥和灰化過程中產生的蒸汽及殘渣。（動畫）2022/8/21（2）原子化過程原子化過程干燥、灰化、原子化、除殘四個階段，待測元素在高溫下生成 No 。2022/8/211干燥：通小電流升至100，進行干燥,除去溶劑和水分 2灰化: 100800，除去基體和有機物，時間10 20s3原子化:18003000，時間5 10s,試樣解離

9、為 No 4除殘:25003200， 5 10s，除基體殘留物,除記憶效應。優(yōu)點：原子化程度高，試樣用量少（1-100L），可測固體及粘稠試樣，靈敏度高，檢測限10-12 g/L。 缺點：精密度差，速度慢，裝置復雜（動畫）2022/8/215.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 700900C ；主要應用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素 原理：在酸性介質中，與強還原劑 NaBH4 生成氣態(tài)氫化物 AsCl3 +4NaBH4 + HCl +8H2O = AsH3 +4NaCl +4HBO2+13H2送入原子化器中檢測。 特點：原子化溫度

10、低 ； 靈敏度高（對砷、硒可達10-9 g/L ）； 基體干擾和化學干擾??； 2022/8/21（2）冷原子化法主要應用于：各種試樣中Hg元素的測量； 原理： 將試樣中的汞離子用SnCl2或鹽酸羥胺完全還原為金屬汞后，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10-8 g/L汞）；2022/8/21四、分光系統(tǒng)（3）光譜通帶（W）： 指單色器出射光束波長區(qū)間的寬度。當倒色散率（D）一定時，可通過選擇狹縫寬度（S）來確定1.作用 將待測元素的共振線與鄰近線分開。2.組件 入射狹縫、色散元件（光柵）、凹面鏡、出射狹縫（1）倒線色散率（D）：（2）分辨率（R）：儀器分開相鄰兩條譜線的能力。3.單色器性能參數W = D S2022/8/21五、檢測系統(tǒng)主要由檢測器、放大器、對數變換器、顯示記錄裝置組成。1.檢測器： 將單色器分出的光