《儀器分析》課件-3.原子吸收

3.1原子吸收的基本原理030201原子吸收的發(fā)現(xiàn)鈉元素的吸收和發(fā)射太陽(yáng)連續(xù)光譜暗線的形成知識(shí)、技能重點(diǎn)組成、結(jié)構(gòu)原子吸收鈉的吸收太陽(yáng)暗線1、現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)早在1802年，伍朗斯頓(W.H.Wollaston)在研究太陽(yáng)連續(xù)光譜時(shí)，就發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)連續(xù)光譜中出現(xiàn)的暗線。太陽(yáng)光譜的暗線原子吸收鈉的吸收太陽(yáng)暗線2、原子吸收的發(fā)現(xiàn)1859年，本生與基爾霍夫鈉燈原子吸收鈉的吸收太陽(yáng)暗線鈉元素吸收和發(fā)射動(dòng)畫(huà)鈉的吸收原子吸收太陽(yáng)暗線3、太陽(yáng)光連續(xù)光譜與暗線的形成NaH太陽(yáng)暗線鈉的吸收原子吸收暗線是由于大氣層中的鈉原子對(duì)太陽(yáng)光選擇性吸收的結(jié)果：E基態(tài)激發(fā)態(tài)原子吸收光譜法依據(jù)原子蒸氣對(duì)特征譜線的吸收進(jìn)行定量分析。測(cè)定對(duì)象：金屬元素及少數(shù)非金屬元素。589nm、589.6nm太陽(yáng)暗線鈉的吸收原子吸收小結(jié)太陽(yáng)連續(xù)光譜的暗線核外電子的躍遷太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)大氣層被同一元素的能量吸收原子吸收的發(fā)現(xiàn)鈉元素的吸收和發(fā)射暗線的形成原子吸收光譜法3.2原子吸收分光光譜法的基本理論030201幾個(gè)基本概念定性分析定量分析知識(shí)、技能重點(diǎn)1、基本概念基態(tài)激發(fā)態(tài)第一共振吸收線共振發(fā)射線第一激發(fā)態(tài)共振吸收線共振發(fā)射線定量分析線基本概念定性分析定量分析吸收譜線輪廓原子吸收譜線輪廓吸收曲線半寬度，表征原子吸收譜線，變化受各種因素影響

吸收系數(shù)頻率基本概念定性分析定量分析自然寬度和多普勒變寬動(dòng)畫(huà)基本概念定性分析定量分析E0E1E2AB2、定性分析鎂原子吸收285.2nm、279.6nm光鈉原子吸收589nm、589.6nm光特征譜線——定量分析線定量分析線定性分析基本概念定量分析λ第一激發(fā)態(tài)A符合朗伯比爾定律：A=KbC3、定量分析基態(tài)定量分析定性分析基本概念小結(jié)基本概念定性分析定量分析朗伯比爾定律定量分析線共振吸收線共振發(fā)射線定量分析線吸收曲線輪廓3.3.1火焰原子化器的原理030201原子化器的結(jié)構(gòu)噴霧器的作用燃燒器的條件優(yōu)化知識(shí)、技能重點(diǎn)火焰原子化器的結(jié)構(gòu)噴霧器霧化室燃燒器1、結(jié)構(gòu)2、噴霧器3、燃燒器火焰原子化器的工作原理動(dòng)畫(huà)1、結(jié)構(gòu)2、噴霧器3、燃燒器1、材質(zhì)2、污染3、噴頭噴霧器1、結(jié)構(gòu)2、噴霧器3、燃燒器1、材質(zhì)2、污染3、噴頭撞擊球污染噴霧器1、結(jié)構(gòu)2、噴霧器3、燃燒器1、材質(zhì)2、污染3、噴頭噴霧器1、結(jié)構(gòu)2、噴霧器3、燃燒器噴霧器工作原理動(dòng)畫(huà)1、結(jié)構(gòu)2、噴霧器3、燃燒器燃燒器1、光斑2、狹縫3、火焰1、結(jié)構(gòu)2、噴霧器3、燃燒器A=KLC狹縫寬度1、光斑2、狹縫3、火焰燃燒器1、結(jié)構(gòu)2、噴霧器3、燃燒器1、光斑2、狹縫3、火焰3.1火焰的高度-吸光度最大燃燒器1、結(jié)構(gòu)2、噴霧器3、燃燒器預(yù)熱區(qū)第一反應(yīng)區(qū)中間薄層區(qū)第二反應(yīng)區(qū)3.2、常用火焰空氣-乙炔火焰N2O-乙炔火焰氫氣－空氣火焰溫度2300℃，適合大部分元素測(cè)定，最常用。能測(cè)定35種以上的元素溫度高，可達(dá)3000℃。具有還原性，適合易生成難熔氧化物元素的測(cè)定。大概可測(cè)定70種元素溫度低，最高溫度2000℃。背景小，適合分析線在200nm以下元素（如As、Se、Sn）的測(cè)定?；鹧娴闹匾匦裕?、溫度2、氧化還原性1、光斑2、狹縫3、火焰燃燒器1、結(jié)構(gòu)2、噴霧器3、燃燒器3.3火焰燃?xì)夂椭細(xì)饣鹧媪髁勘龋諝?乙炔）富燃火焰化學(xué)計(jì)量火焰（中性）貧燃火焰燃助比1︰31︰41︰6溫度氧化還原性乙炔多，溫度較低，還原性強(qiáng)正?；鹧妫瑴囟雀咭胰采?，氧化性較強(qiáng)，溫度較高。適用性適用于難熔氧化物的原子化Al、Cr、Ba等適用于多數(shù)元素原子化適用于堿金屬和不宜氧化的元素如：Au、Pt、Pd等火焰的溫度：1、燃助比；2、燃助的質(zhì)量；3、燃助的流速1、光斑2、狹縫3、火焰燃燒器1、結(jié)構(gòu)2、噴霧器3、燃燒器燃燒器工作原理動(dòng)畫(huà)小結(jié)原子化器的結(jié)構(gòu)噴霧器材質(zhì)撞擊球被污染噴頭的位置燃燒器光斑位置居中光斑高度在第一薄層區(qū)火焰類型和燃助比3.3.2石墨爐原子化器的原理030201石墨爐的結(jié)構(gòu)石墨爐的工作原理石墨爐的優(yōu)缺點(diǎn)知識(shí)、技能重點(diǎn)石墨爐原子化器的結(jié)構(gòu)電熱原子化器又稱石墨爐原子化器。進(jìn)樣口石墨管重現(xiàn)性好，但是溫度不均勻溫度均勻，但生產(chǎn)工藝復(fù)雜測(cè)定：四步程序升溫石墨管干燥灰化小電流升溫升溫105~110℃

500~800℃

1800~3000℃原子化凈化高溫2500~3300℃除去沸點(diǎn)較高和熱解成分除去低沸點(diǎn)成分原子化除去殘?jiān)珷t工作原理動(dòng)畫(huà)石墨爐原子化器優(yōu)缺點(diǎn)01原子化效率高，可達(dá)到90%以上，而火焰只有10%左右。0203溫度高，在惰性氣氛中進(jìn)行且有還原性C存在，有利于易形成難離解氧化物的元素的離解和原子化。絕對(duì)靈敏度高（可達(dá)到10-12～10-14），試樣用量少。適合于低含量及痕量組分的測(cè)定。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，干擾背景大，分析誤差較大缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)小結(jié)電加熱方式加熱溫度高進(jìn)樣方式方式原子化效率高，靈敏度高有利于難離解元素原子化試樣用量少優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高干擾背景大，分析誤差較大缺點(diǎn)石墨管3.原子吸收分光光度計(jì)的組成030201光源原子化系統(tǒng)單色器知識(shí)、技能重點(diǎn)04檢測(cè)系統(tǒng)原子吸收分光光度計(jì)的工作原理動(dòng)畫(huà)光源原子化系統(tǒng)單色器檢測(cè)器銳線光源吸收池位置變化(一)光源作用：產(chǎn)生原子吸收所需要的特征輻射。要求：銳線光源；光強(qiáng)大；穩(wěn)定；背景??；壽命長(zhǎng)；價(jià)格便宜。種類：空心陰極燈、無(wú)極放電燈、蒸氣放電燈、激光光源燈。空心陰極燈1、光源2、原子化系統(tǒng)3、單色器4、檢測(cè)系統(tǒng)1、空心陰極燈的結(jié)構(gòu)和工作原理動(dòng)畫(huà)1、光源2、原子化系統(tǒng)3、單色器4、檢測(cè)系統(tǒng)

HCL操作參數(shù)：燈電流。為了獲得穩(wěn)定高強(qiáng)度的銳線光譜，空心陰極燈通常采用脈沖供電方式，燈電流的大小是脈沖信號(hào)的平均值。

燈電流的設(shè)置一般在1～20mA。2、燈電流設(shè)置使用燈電流過(guò)小，放電不穩(wěn)定；燈電流過(guò)大，濺射作用增加，原子蒸氣密度增大，譜線變寬，甚至引起自吸，導(dǎo)致測(cè)定靈敏度降低，燈壽命縮短。額定電流為10mA，工作電流5.5~6.5mA1、光源2、原子化系統(tǒng)3、單色器4、檢測(cè)系統(tǒng)輕拿輕放、石英窗口潔凈預(yù)熱20min～30min判斷燈的工作是否正常定期點(diǎn)燃處理空心陰極燈3、空心陰極燈使用1、光源2、原子化系統(tǒng)3、單色器4、檢測(cè)系統(tǒng)（二）原子化系統(tǒng)決定整臺(tái)原子吸收分光光度計(jì)儀器的性能優(yōu)劣決定儀器的最大檢測(cè)能力決定分析測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性作用：將試樣中待測(cè)元素變成氣態(tài)的基態(tài)原子。1、光源2、原子化系統(tǒng)3、單色器4、檢測(cè)系統(tǒng)火焰原子化器無(wú)火焰（石墨爐）原子化器低溫原子化器簡(jiǎn)單，快速，對(duì)大多數(shù)元素有較高的靈敏度和檢測(cè)限，使用最廣泛。具有更高的原子化效率、靈敏度和檢測(cè)限原子化效率低熱不穩(wěn)定的元素靈敏度不高1、光源2、原子化系統(tǒng)3、單色器4、檢測(cè)系統(tǒng)（三）單色器作用:將待測(cè)元素的分析線與干擾譜線分開(kāi)，只讓分析線通過(guò)，非分析線不讓通過(guò)。光源單色器吸收池檢測(cè)器光源單色器原子化系統(tǒng)檢測(cè)器紫外-可見(jiàn)光原子吸收1、光源2、原子化系統(tǒng)3、單色器4、檢測(cè)系統(tǒng)單色器工作原理動(dòng)畫(huà)1、光源2、原子化系統(tǒng)3、單色器4、檢測(cè)系統(tǒng)光譜通帶光譜通帶＝D×S

一般狹縫寬度調(diào)節(jié)在0.01～2mm之間。對(duì)于大多數(shù)元素，光譜通帶在0.5～4nm之間。對(duì)于譜線較復(fù)雜的元素：Fe、Co、Ni烯土元素等，易用較小的狹縫，選用0.2nm的光譜通帶D——線色散率倒數(shù)（nm/mm）S——狹縫（mm）單色器出射狹縫所包括的波長(zhǎng)范圍。1、光源2、原子化系統(tǒng)3、單色器4、檢測(cè)系統(tǒng)（四）檢測(cè)系統(tǒng)

——把分光系統(tǒng)分出來(lái)的待測(cè)元素的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，適當(dāng)放大