《儀器分析》課件-原子吸收光譜的基本原理

原子吸收光譜分析法原子吸收光譜法基本原理目錄CONTENTS0102原子吸收光譜的產(chǎn)生原子吸收光譜的特征光吸收定律原子吸收光譜的產(chǎn)生原理及應用01PARTONE1、原子吸收現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)1802年Wollaston在研究太陽光譜發(fā)現(xiàn)太陽光譜的暗線；1859年Kirchhoff和Bunsen解釋了暗線產(chǎn)生的原因，暗線是由于太陽外圍溫度較低的氣體中的鈉原子蒸氣對太陽光連續(xù)光譜進行選擇吸收的結(jié)果原子吸收光譜的產(chǎn)生2、原子吸收光譜法的發(fā)展原子吸收分析方法作為一種化學分析方法，誕生于1955年，當年澳大利亞物理學家A.Walsh（瓦爾西）發(fā)表了一篇題為“Applicationofatomicabsorptionspectrometrytoanalyticalchemistry”的論文，解決了原子吸收光譜的光源問題，50年代末Varian和PerkinElmer公司先后推出了原子吸收商品儀器。原子吸收光譜的產(chǎn)生3、原子吸收光譜分析的基本原理原子吸收是一個受激吸收躍遷的過程。當有輻射通過自由原子蒸氣，且入射輻射的頻率等于原子中外層電子由基態(tài)躍遷到較高能態(tài)所需能量的頻率時，原子就產(chǎn)生共振吸收。原子吸收光譜法就是基于被測元素基態(tài)原子在蒸氣狀態(tài)對其原子共振輻射的吸收強度進行元素定量分析的一種儀器分析方法。它是測定痕量和超痕量元素的有效方法，石墨爐原子吸收光譜法、質(zhì)譜法和中子活化法被公認為測定超痕量元素的有效方法。原子吸收光譜的產(chǎn)生基態(tài)原子吸收其共振輻射，外層電子由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)而產(chǎn)生原子吸收光譜。原子吸收光譜位于光譜的紫外區(qū)和可見區(qū)。下圖是Pb的能級躍遷圖。原子吸收光譜的產(chǎn)生原子吸收光譜的特征原理及應用02PARTTWO1、吸收線的輪廓吸收線的輪廓：是指譜線強度Iυ或吸收系數(shù)Kυ與頻率υ的吸收曲線。以吸收線的中心頻率ν0，(或中心波長λ0)和半寬度Δν(或Δλ)來表征。中心頻率對應的吸收系數(shù)K0稱為峰值吸收系數(shù)。在吸收線輪廓上，峰值吸收的一半處的頻率或波長稱為吸收線的半寬度，簡稱為吸收線寬度。原子吸收線的寬度約為10-3－10-2nm。原子吸收光譜的特征2.吸收線的變寬（1）自然寬度在無外界條件影響時，譜線的固有寬度稱為自然寬度，以ΔνN或ΔλN表示。激發(fā)態(tài)原子的平均壽命越短，能級寬度越寬，譜線的自然寬度越大。一般共振線的自然寬度ΔλN為10-6-10-5nm。原子吸收光譜的特征（2）多普勒(Dopple)變寬多普勒寬度是由于原子熱運動引起的，又稱熱變寬。從物理學中已知，從一個運動著的原子發(fā)出的光，如果運動方向離開觀測者，則在觀測者看來，其頻率較靜止原子所發(fā)的光的頻率低；反之，如原子向著觀測者運動，則其頻率較靜止原子發(fā)出的光的頻率為高，這就是多普勒效應。原子吸收分析中，對于火焰和石墨爐原子吸收池，氣態(tài)原子處于無序熱運動中，相對于檢測器而言，各發(fā)光原子有著不同的運動分量，即使每個原子發(fā)出的光是頻率相同的單色光，但檢測器所接受的光則是頻率略有不同的光，于是引起譜線的變寬。原子吸收光譜的特征譜線的多普勒變寬可由下式?jīng)Q定：式中，M為原子量；T為熱力學溫度（K），o為譜線的中心頻率。由上式可見，多普勒寬度與元素的原子量、溫度和譜線頻率有關(guān)。隨溫度升高和原子量減小，多普勒寬度增加。原子吸收光譜的特征（3）碰撞變寬當原子吸收區(qū)的原子濃度足夠高時，碰撞變寬是不可忽略的。碰撞變寬分為兩種，即洛倫茨（Lorentz）變寬和赫魯茲馬克（Holtsmark）變寬。原子吸收光譜的特征1）洛倫茨變寬：被測元素原子與氣體中其它粒子（原子、離子和分子等）相互碰撞引起的變寬，稱為洛倫茨變寬。它隨原子區(qū)內(nèi)原子蒸氣壓力增大和溫度升高而增大（<10-3nm）。洛倫茨變寬引起譜線輪廓非對稱化和分布極大的紅移。原子吸收光譜的特征2）赫魯茲馬克變寬：被測元