原子吸收光譜分析基本原理與原子吸收光譜儀-141課件

基本原理認識原子吸收分光光度計定量方法和分析條件的選擇干擾的消除教學內容2學時理論2學時理論+3學時實驗2學時理論儀器分析實用技術2023/7/1引入

據(jù)新華社報道，美國一家獨立實驗室今年9月抽檢了美國市場上33個品牌的紅色系唇膏。檢測結果顯示，61%的口紅含鉛，含鉛量從0.03ppm至0.65ppm不等。但沒有一種口紅在包裝上標注含鉛。這份名為《毒吻：含鉛口紅的問題》報告稱，含鉛量較高的口紅包括：歐萊雅紛澤滋潤正紅色唇膏(0.65ppm)、封面女郎鮮紅色唇膏(0.56ppm)、迪奧魅惑暗紅色唇膏，而諸如露華濃等品牌的口紅不含鉛，價格也相對便宜。這些口紅均由美國制造。

----2019年10月15日

07:40每日經濟新聞

儀器分析實用技術2023/7/1可見鉛在化妝品中屬有毒物質，一定含量的鉛可造成人體皮膚等部位中毒，對人體安全危害較大。國家化妝品衛(wèi)生標準中規(guī)定，化妝品中鉛的總含量(以鉛計)不得超過4×10-5(含乙酸鉛的染白劑除外)。可用火焰原子吸收分光光度法與雙硫腙萃取分光光度法兩種方法測定。

古羅馬的女性為使膚色更白而制造了一個帝國和種族滅亡的天大悲劇。在攻占古希臘后古羅馬人發(fā)現(xiàn)，鉛粉可以制成化妝品，能使女性的皮膚變得白皙細嫩，更為漂亮。于是，古羅馬女性樂此不疲，長期使用鉛來美白皮膚，使得鉛蓄積在骨骼和軟組織中、特別是腦中，導致人體生理功能下降，幼兒智力低下，行動異常。蓄積在羅馬人體內的鉛毒在下一代人中充分發(fā)揮了殺傷力。古羅馬特洛伊貴族35名結婚的王公有半數(shù)不育。其余人雖能生育，但所生的孩子幾乎個個都是低能兒和癡呆兒。幾代以后羅馬皇室就再也找不到嫡親的可以傳位的子女了。儀器分析實用技術2023/7/1隨著臨床醫(yī)學的進步，最近開始應用于醫(yī)療衛(wèi)生領域。原子吸收光譜分析在醫(yī)學上的應用，才使得正確檢測各種含量在ppm(百萬分率或百萬分之幾)或ppb級(10億分之一)的微量元素成為可能。目前，原子吸收光譜分析檢測微量元素在臨床中得到廣泛的應用,各大醫(yī)院均采用此方法,是徹底淘汰生化法（鋅原卟啉法、雙硫腙法、其它比色法等）、電化學法的首選方法。

原子吸收光譜分析法（AAS）在疾病控制中心更是作為“金標準”。目前我國的各級醫(yī)療保健單位，尤其是婦幼保健單位、兒童醫(yī)院、綜合醫(yī)院等，已經將人體元素（鉛、鋅、銅、鈣、鎂、鐵等）檢測作為常規(guī)項目。如何選擇一種適合的儀器，是醫(yī)院管理者在采購過程中面臨的首要問題。

2023/7/1認識原子吸收分光光度計概念基本原理分析流程儀器構造和操作儀器分析實用技術2023/7/1問題1那么化妝品中的這些重金屬如何檢測？可以采用化學法、電位分析法、可見分光光度法等，這些方法各有其缺點：（1）化學法靈敏度都相對較低，適于測定常量元素（2）電位分析法和可見分光光度法另外兩種方法易受溶液中共存成分干擾。儀器分析實用技術解決方法：原子吸收分光譜法是解決這類問題非常好的一種方法。

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本章訓練項目用原子吸收分光光度法對化妝品中的鉛、鎘等重金屬的含量進行檢測評價任務1：原子吸收分光光度計的基本操作任務2：分解制備樣品任務3：利用標準曲線法對化妝品中的鉛、鎘等重金屬的含量進行測定任務4：利用標準加入法對化妝品中的鉛、鎘等重金屬的含量進行測定任務5：質量評價儀器分析實用技術2023/7/1

原子吸收的概念基本原理：依據(jù)原子蒸氣對特定譜線的吸收進行定量分析。測定對象：金屬元素及少數(shù)非金屬元素。（定量分析）。應用領域:冶金、地質勘探、質檢監(jiān)督、環(huán)境檢測、疾病控制等。原子吸收譜線輪廓儀器分析實用技術2023/7/1原子吸收光譜產生

formationofAAS基態(tài)第一激發(fā)態(tài)發(fā)射一定頻率的輻射能量吸收一定頻率的輻射能量吸收光譜發(fā)射光譜產生共振吸收線（簡稱共振線）產生發(fā)射共振線（也簡稱共振線）儀器分析實用技術2023/7/11、共振吸收線:當電子吸收一定能量從基態(tài)躍遷到能量最低的激發(fā)態(tài)時所產生的吸收譜線，稱為共振吸收線，簡稱共振線。2、共振發(fā)射線：當電子從第一激發(fā)態(tài)躍回基態(tài)時，則發(fā)射出同樣頻率的光輻射，其對應的譜線稱為共振發(fā)射線，也簡稱共振線。3、分析線：用于原子吸收分析的特征波長的輻射稱為分析線，由于共振線的分析靈敏度高，光強大常作分析線使用。幾個基本概念(P171-172)儀器分析實用技術2023/7/1??:KISDI鉛鎂※吸收400d的能量※吸收1000d的能量4001,000基態(tài)第一激發(fā)態(tài)基態(tài)第一激發(fā)態(tài)（1）各種元素的原子結構和外層電子排布不同各種元素基態(tài)第一激發(fā)態(tài):躍遷吸收能量不同——具有特征性——最易發(fā)生，吸收最強，最靈敏線——特征譜線（2）利用原子蒸氣對特征譜線的吸收可以進行定量分析3.元素的特征譜線儀器分析實用技術2023/7/11、靈敏度高，檢出限低。2、準確度高。3、選擇性好。4、操作簡便，分析速度快。5、應用廣泛。6、分析不同元素，必須使用不同元素燈。7、對于復雜樣品需要進行化學預處理。原子吸收光譜法特點儀器分析實用技術2023/7/1任務:比較原子吸收光譜和紫外-可見吸收光譜法原子吸收光譜紫外-可見吸收光譜法相同點基于物質對光的吸收建立的方法—朗伯比爾定律不同點基態(tài)原子溶液中的分子或離子線狀光譜帶狀光譜金屬離子定量分析定量和定性\結構推測分析儀器分析實用技術2023/7/12、原子吸收分光光度計儀器分析實用技術2023/7/1光源（發(fā)射特征譜線）→原子化器（試樣轉化為原子蒸氣）→分光系統(tǒng)（分離特征譜線）→檢測系統(tǒng)（信號轉換、放大、顯示）分析流程問題:請根據(jù)該流程簡單設計原子吸收分光光度計.儀器分析實用技術2023/7/1儀器結構光源原子化系統(tǒng)分光系統(tǒng)檢測系統(tǒng)儀器分析實用技術2023/7/1作用：產生原子吸收所需要的特征譜線。要求：能發(fā)射待測元素的共振線；能發(fā)射銳線；輻射光強度大，穩(wěn)定性好;壽命長；價格便宜。類型：空心陰極燈、無極放電燈、蒸氣放電燈、激光光源燈。問題：要測定化妝品中的鉛應該選擇什么光源？？空心陰極燈光源儀器分析實用技術2023/7/1空心陰極燈的工作原理施加適當電壓時，電子將從空心陰極內壁流向陽極;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;使陰極表面的金屬原子濺射出來，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)，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。用不同待測元素作陰極材料，可制成相應空心陰極燈?？招年帢O燈的輻射強度與燈的工作電流有關。優(yōu)點：輻射光強度大，穩(wěn)定，譜線窄，燈容易更換。缺點：每測一種元素需更換相應的燈。儀器分析實用技術2023/7/1作用：將待測樣中待測元素變成氣態(tài)

的基態(tài)原子。種類：火焰原子化器；

石墨爐原子化器。火焰原子化器霧化器燃燒器預混合室原子化系統(tǒng)無火焰原子化器儀器分析實用技術2023/7/1（2）火焰火焰溫度的選擇：

（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，產生的熱激發(fā)態(tài)原子越多；（c）火焰溫度取決于燃氣與助燃氣類型，常用空氣—乙炔最高溫度2600K能測35種元素。問題：請選擇測定化妝品中鉛含量合適的火焰。儀器分析實用技術2023/7/1火焰類型：化學計量火焰：度高，干擾少，穩(wěn)定，背景低，常用。富燃火焰：原性火焰，燃燒不完全，測定較易形成難熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等。貧燃火焰：焰溫度低，氧化性氣氛，適用于堿金屬測定。2023/7/1儀器分析實用技術2023/7/1石墨爐原子化裝置(自學)（1）結構

外氣路中Ar氣體沿石墨管外壁流動，冷卻保護石墨管；內氣路中Ar氣體由管兩端流向管中心，從中心孔流出，用來保護原子不被氧化，同時排除干燥和灰化過程中產生的蒸汽。儀器分析實用技術2023/7/1（2）原子化過程原子化過程分為干燥、灰化（去除基體）、原子化、凈化（去除殘渣）四個階段，待測元素在高溫下生成基態(tài)原子。

優(yōu)點：原子化程度高，試樣用量少（1-100μL），可測固體及粘稠試樣，靈敏度高，檢測極限10-12g/L。

缺點：精密度差，測定速度慢，操作不夠簡便，裝置復雜。儀器分析實用技術2023/7/1作用：將待測元素的吸收線與鄰近線分開。組成：入射狹縫，出射狹縫和色散元件（棱鏡或光柵）。

分光系統(tǒng)儀器分析實用技術2023/7/1

單道單光束原子吸收分光光度計原子吸收分光光度計類型儀器分析實用技術2023/7/1單道雙光束原子吸收分光光度計原子吸收分光光度計類型儀器分析實用技術2023/7/1開啟主機電源,調節(jié)燃燒器高度,對準光路基本操作儀器分析實用技術調節(jié)燃燒器旋轉調節(jié)鈕

調節(jié)燃燒器前后調節(jié)鈕使從光源發(fā)出的光斑在燃燒縫的正上方，與燃燒縫平行開啟主機電源2023/7/1檢查廢液排放管液封檢查液排放管中液面是否在環(huán)的上方，如果沒有向排水安全槽內倒入少量水基本操作儀器分析實用技術2023/7/1樣品吸光度測量將吸樣毛細管插入蒸鎦水，待吸光度穩(wěn)定后點擊“校零”，吸光度顯示為零。提起毛細管，用濾紙擦去水分。插入試樣溶液中，待吸光度穩(wěn)定后讀取并記錄吸光度。儀器分析實用技術2023/7/13、關機操作：吸入蒸餾水5min關閉空壓機關閉乙炔總閥熄火關閉減壓閥關閉排風關閉主機電源儀器分析實用技術2023/7/1接通電源，打開電腦儀器操作方法小結 * 資料來源： 安裝空心陰極燈打開主機電源打開操作軟件，初始化檢查排水裝置開空氣壓縮機,調節(jié)出口壓力為0.3MPa開乙炔鋼瓶，調出口壓力為0.05MPa設置實驗條件，尋峰點火；樣品測定結束工作，按相反順序關機，并填寫儀器使用記錄儀器分析實用技術32常見故障及排除故障現(xiàn)象：顯示器不亮，風扇不轉。先檢查保險絲是否松動或熔斷，再檢查電源線是斷路或接觸不良。正常時，電源進線與機殼間的絕電阻應大于20mΩ

。故障現(xiàn)象：空心陰極燈點不亮?？赡苁菬綦娫匆褖幕蛭唇油?；燈頭接線斷路或燈頭與燈座接觸不良?？煞謩e檢查燈電源、連線及相關接插件。故障現(xiàn)象：空心陰極燈內有跳火放電現(xiàn)象。這是燈陰極表面有氧化物或雜質的原因。可加大燈電流到十幾個毫安，直到火花放電現(xiàn)象停止。若無效，需換新燈。儀器分析實用技術2023/7/1故障現(xiàn)象：空心陰極燈輝光顏色不正常。這是燈內惰性氣體不純?？稍诠ぷ麟娏飨路聪蛲娞幚?，直到輝光顏色正常為止。故障現(xiàn)象：輸出能量過低?？赡苁遣ㄩL超差；陰極燈老化；外光路不正；透鏡或單色器被嚴重污染；放大器系統(tǒng)增益下降等。若是在短波或者部分波長范圍內輸出能量較低，則應檢查燈源及光路系統(tǒng)的故障。若輸出能量在全波長范圍內降低，應重點檢查光電倍增管是否老化，放大電路有無故障。儀器分析實用技術2023/7/1故障現(xiàn)象：電氣回零不好。這是陰極燈老化。更換新燈。廢液不暢通，霧化室內積水。應及時排除。燃氣不穩(wěn)定，使測定條件改變。可調節(jié)燃氣，使之符合條件。陰極燈窗口及燃燒器兩側的石英窗或聚光鏡表面有污垢。逐一檢查清除。毛細管太長?？杉羧ザ嘤嗟拿毠堋９收犀F(xiàn)象：穩(wěn)定性差。這是儀器受潮或預熱時間不夠?？捎脽犸L機除潮或按規(guī)定時間預熱后再操作使用。燃氣或助燃氣壓力不穩(wěn)定。若不是氣源不足或管路泄漏的原因，可在氣源管道上加一閥門控制開關，調穩(wěn)流量。廢液流動不暢。停機檢查，疏通或更換廢液管?；鹧娓叨冗x擇不當，造成基態(tài)原子數(shù)變化異常，致使吸收不穩(wěn)定。光電倍增管負高壓過大。雖然增大負高壓可以提高靈敏度，但會出現(xiàn)噪聲大，測量穩(wěn)定性差的問題。只有適當降低負高壓，才能改善測量的穩(wěn)定性。儀器分析實用技術2023/7/1故障現(xiàn)象：靈敏度低。這是陰極燈工作電流大，造成譜線變寬，產生自吸收。應在光源發(fā)射強度滿足要求的情況下，盡可能采用低的工作電流。霧化效率低。若是管路堵塞的原因，可將助燃氣的流量開大，用手堵住噴嘴，使其暢通后放開。若是撞擊球與噴嘴的相對位置沒有調整好，則應調整到霧呈煙狀液粒很小時為最佳。燃氣與助燃氣之比選擇不當。一般燃氣與助燃氣之比小于為貧焰，介于和之間為中焰，大于為富焰。燃燒器與外光路不平行。應使光軸通過火焰中心，縫與光軸保持平行。分析譜線沒找準?？蛇x擇較靈敏的共振線作為分析譜線。樣品及標準溶液被污染或存放時間過長變質。立即將容器沖洗干凈，重新配制。儀器分析實用技術2023/7/1故障現(xiàn)象：背景校正噪聲大。這是光路未調到最佳位置。重新調整