材料现代分析测试方法
Nc α——与实验条件有关的比例常数
吸光度可写为:
A0.432lD n2m e2cfLcKc
K——与实验条件有关的常数
这就是原子吸收测量编的辑p基pt 本关系式
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二、 原子吸收分光光度计
由光源、原子化器、单色器、检测器等4个主 要部分组成。
有单光束型(a)和双光束型(b)两类。
图 原子吸收编辑分ppt光光度计示意图
缺点:多元素同时测定尚有困难,有相当一些 元素的测定灵敏度还不能令人满意。
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一、 基本原理
(一)原子吸收光谱的产生
➢ 当入射辐射的能量等于原子中的电子由基态跃迁
到较高能态所需要的能量时,原子就要从辐射场 中吸收能量,产生共振吸收,电子由基态跃迁到 激发态,同时伴随着原子吸收光谱的产生。
➢ 由于各元素的原子结构和外层电子的排布不同, 元素从基态跃迁至第一激发态时吸收的能量不同, 因而各元素的共振吸收线具有不同的特征。
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碰撞变宽
➢ 当原子吸收区的原子浓度足够高时,是不可忽略
的。
➢ 因为基态原子是稳定的,其寿命可视为无限长,
因此对原子吸收测定所常用的共振吸收线而言, 谱线宽度仅与激发态原子的平均寿命有关,平均 寿命越长,则谱线宽度越窄。
➢ 原子之间相互碰撞导致激发态原子平均寿命缩短,
引起谱线变宽。
ΔE×Δt
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AlgII0lg0 0 I0Ie 0-K d LdlgeK 0 0 L0 I 0 Id 0d0.43K 0L
将峰值吸收系数K0与基态原子数N0之间的关 系式代入上式得:
2 ln2 e2
A0.43 D 编辑pptmcN0f L
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通常条件下,蒸气相中基态原子数N0近似地等 于总原子数N。在实际工作中,要求测定的是被测试 样中的某元素的含量。当在给定的实验条件下,被 测元素的含量c与蒸气中原子浓度N之间保持一定的 比例关系:
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(一)光源
作用是:发射被测元素的共振辐射。 要求是:锐线,强度大,稳定性高,背景小等。 应用最广泛的是空心阴极灯(HCL),其它还有 蒸气放电灯及高频无极放电灯等。
(二)原子化器
功能是:提供能量,使样品干燥、蒸发并原子化。 方法有:火焰原子化法、非火焰原子化法。
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1.火焰原子化器
➢ 最常用的是乙炔-空气火焰,应用较多的是氢-空
气火焰和乙炔-氧化亚氮高温火焰。
➢ 乙炔-空气火焰:燃烧稳定,重现性好,噪声低,
燃烧速度不是很大,温度足够高(约2300℃), 对大多数元素有足够的灵敏度。
➢ 氢-空气火焰:是氧化性火焰,燃烧速度较乙炔-
空气火焰高,但温度较低(约2050℃),优点是 背景发射较弱,透射性能好。
影响宽度的因素有: 多普勒变宽、碰撞变宽(包括共振变宽、洛伦
茨变宽)、场致变宽、自吸效应等。
多普勒变宽:是由于原子热运动引起的。
多普勒效应:从一个运动着的原子发出的光, 如果原子的运动方向离开观测者,则在观测者看来, 其频率较静止原子所发的光的频率低;反之,如原 子向着观测者运动,则其频率较静止原子发出的光 的频率为高,这就是多普勒效应。
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➢ 被测元素激发态原子与基态原子相互碰撞引起的
变宽,称为共振变宽。
➢ 被测元素原子与其他元素的原子相互碰撞引起的
变宽,称为洛伦茨变宽。
➢ 在通常的原子吸收分析实验条件下,吸收线的轮
廓主要受多普勒和洛伦茨变宽的影响。
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(三)积分吸收与峰值吸收
➢ 原子吸收光谱产生于基态原子对特征谱线的吸收。 ➢ 基态原子数N0正比于吸收曲线下面所包括的整个面
积——积分吸收值。
➢ 测得积分吸收值,即可算出待测元素的原子密度。 ➢ 通常以测量峰值吸收代替测量积分吸收, ➢ 若吸收线的轮廓主要取决于多普勒变宽,则峰值吸
收系数K0与基态原子数N0之间存在如下关系:
2 ln2 e2
K0 编辑ppDt mc N0 f
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实现峰值吸收测量的条 件是:光源发射线的半高宽 明显地小于吸收线的半高宽; 发射线的中心频率与吸收线
第四节 原子吸收光谱法
➢ 原子吸收光谱法——原子吸收分光光度法
➢ 从光源辐射出的具有待测元素特征谱线的光, 通过样品蒸汽时被待测元素基态原子所吸收, 从而由特征谱线被减弱的程度来测定样品中 待测元素含量。
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优点:检出限低,灵敏度高,测量精度好,选 择性好,分析速度快,应用范围广,仪 器比较简单,操作方便。
➢ 乙炔-氧化亚氮火焰:火焰温度高(约2955℃),
而燃烧速度并不快,是应用较广泛的一种高温火
焰,用它可测定70多种编辑元ppt 素。
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2.非火焰原子化器
➢ 常用的是管式石墨炉原子化器。 ➢ 管式石墨炉原子化器:最高温度可达到3000℃。 ➢ 优点是:试样原子化是在惰性气体保护下于强还
原性介质内进行的,有利于氧化物分解和自由原 子的生成。用样量小,样品利用率高,绝对灵敏 度高。液体和固体试样均可直接进样。
的中心频率ν0重合。
图 峰值吸收测量示意图
(四)原子吸收测量的基本关系式
当频率ν、强度I0ν的平行辐射垂直通过均匀的
原子蒸气时,原子对辐射产生吸收,符合比尔-兰勃
特定律:
I I eKL
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使用锐线光源时,Δν很小,可近似认为吸收
系数在Δν内不随频率ν而变化,并以峰值吸收
系数K0来表征吸收特性,则吸光度A为:
➢ 原子吸收光谱位于紫外区和可见区。
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(二)原子吸收光谱的谱线轮廓
➢ 原子吸收光谱谱线不是严格几何意义上的线,
而是有一定的宽度。
➢ 谱线轮廓以原子吸收谱线的中心波长和半高宽 度来表征。
➢ 中心波长由原子能级决 定。
➢ 半高宽度受到很多实验 因素的影响。
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图 原子吸收光谱轮廓4 图
➢ 缺点是:试样组成不均匀性影响较大,有强的背
景吸收,测定精密度不如火焰原子化法。
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3.低温原子化器
利用某些元素(如Hg)本身或元素的氢化物(如 AsH3)在低温下的易挥发性,将其导入气体流动吸 收池内进行原子化。
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谱线的变宽:气态原子处于无序热运动中,相 对于检测器而言,各发光原子有着不同的运动分量, 即使每个原子发出的光是频率相同的单色光,但检 测器所接受的光则是频率略有不同的光,于是引起 谱线的变宽。
多普勒宽度与元素的原子量、温度和谱线频率 有关。
随温度升高和原子量减小,多普勒宽度增加 。
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