当前位置:文档之家› 原子吸收光谱分析基本原理

原子吸收光谱分析基本原理


实际上用共振线照射时,获得一峰形吸收 ( 具有 一定宽度 )。可以看成是由极为精细的许多频率相差 甚小的光波组成的,有谱线轮廓。
10:44:35
1.表征吸收线轮廓(峰)的参数
由:It = I0 e -Kvb , 透射光强度 It 和吸 收系数及辐射频率 有关。 以Kv 对 作图
链接
中心频率O(峰值频率) :最大吸收系数对应的频率
多普勒效应 :一个运动着的原子发出的光,如
果运动方向离开观察者(接受器),则在观察者看
来,其频率较静止原子所发的频率低,反之,高。
10:44:35
根据光波红/蓝移的程度,可以计算出波源循着 观测方向运动的速度。恒星光谱线的位移显示恒星 循着观测方向运动的速度。除非波源的速度非常接 近光速,否则多普勒位移的程度一般都很小。所有 波动现象 (包括光波) 都存在多普勒效应。
ΔVD
由于原子在空间做无规则热运动所致。由于热 运动导致多普勒效应。一般可达10-3nm,是谱线变宽 的主要因素。
VD 7.162 107 V0 T M
链接
M 为质点的原子量,T 为温度(K), V0 为谱线中心频率。
10:44:35
多普勒效应(Doppler effect)是为纪念奥地利物 理学家及数学家克里斯琴· 约翰· 多普勒(Christian Johann Doppler)而命名的。多普勒认为,物体辐射的 波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。在运动 的波源前面,波被压缩,波长变得较短,频率变得较高 (蓝移 (blue shift))。在运动的波源后面,产生相反 的效应。波长变得较长,频率变得较低 (红移 (red shift))。波源的速度越高,所产生的效应越大。
10:44:35
2.原子吸收光谱法的用途
定性分析:每种原子只能激发到它特定的激发
态,所以每种原子所能吸收的光量子的能量是特 定的,即被吸收的光谱的波长特定。基于物质特 定吸收的光谱的波长来进行定性分析。
定量分析:基于物质所产生的原子蒸气对特定谱
线的吸收强度来进行定量分析。
10:44:35
二.谱线的轮廓与谱线变宽
10:44:35
3.峰值吸收
采用锐线光源
进 行 测 量 , 则
Δνe<Δνa ,由图可见 ,在辐射线宽度范 围 内 , Kν 可 近 似 认 为不变,并近似等 于峰值时的吸收系 数K0
10:44:35
A lg
1 e- K L
lg e K 0 L 0.434 K 0 L
在原子吸收中 ,谱线变宽主 要受多普勒效应影响,则:

原因:△λ=10-3 nm ,若λ取600nm,单色器分辨
率R =λ/△λ=6×105 ) 长期以来无法解决的难题!
10:44:35
后来,A.Walsh提出以锐线光源代替连续光 源,即必须用一个与吸收线中心频率相同,半宽 度比吸收线更窄的发射线作为光源,只有这样, 才解决了原子吸收光谱法的测量难题。
(3)压力变宽pressure broadening (劳伦兹变宽,赫鲁兹马克变宽)ΔVL
又称碰撞变宽,由于吸光原子与蒸气中原子或 分子相互作用而引起的能级稍微变化,使发射或吸 收光量子频率改变而导致的谱线变宽。压力变宽通 常随压力增大而增大。
10:44:35
(4)自吸变宽
光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基 态原子所吸收产生自吸现象。灯电流越大,自吸 现象越严重。
(3) 选择性高,一般情况下共存元素不干扰; (4) 应用广,可测70多个元素;
局限性
难熔元素、非金属元素测定困难、不能同时 多元素测定。
10:44:35
1.原子吸收光谱法
原子吸收光谱法是以测量气态的基态原子外 层电子对其共振线的吸收为基础的分析方法。
共振线:电子从基态跃迁至第一激发态时,要
吸收一定频率的光,所产生的吸收谱线称为共振 吸收线。(它再跃迁回基态时,发出同样频率的 光(谱线),这种谱线称为共振发射线) 对于大多数元素,共振线就是灵敏线。
若用一般光源照射时, 吸收光的强度变化仅为 0.5 %。灵敏度极差。 理论上:
π e2 K v dv N0 f mc
10:44:35

讨论
π e2 K v dv N0 f mc
如果将公式左边求出,即谱线下所围面积测 量出(积分吸收)。即可得到单位体积原子蒸气 中吸收辐射的基态原子数N0。 绝对测量方法, 链接 但无法实现
10:44:35
Summary of The key points
1. 原子吸收光谱法是以测量气态的基态原 子外层电子对其共振线的吸收为基础的 分析方法。 2. 锐线光源就是能发射出谱线半宽度很窄 的发射线的光源。 3.热变宽(多普乐效应)和压力变宽 4.定量分析基础:A = lg(I0/I) = K' c
10:44:35
中心波长:λ(nm)
半宽度:ΔO 10-3-10-2nm
10:44:35
2.吸收峰变宽原因
(1)自然宽度(natural width) ΔVN
与激发态原子的平均寿命有关,平均寿命越长, 谱线宽度越窄。不同谱线有不同的自然宽度,多数 情况下约为10-5nm 数量级。
(2) 热 变 宽 ( 多 普 勒 变 宽 Doppler broadening)
实际工作中用空心阴极灯作为锐线光 源,这是原子吸收测量的必要条件。
10:44:35
2.锐线光源
narrow-line source
所谓锐线光源就是能发射出谱线半宽度很 窄的发射线的光源。
锐线光源需要满足的条件: (1)光源的发射线与吸收线的ν0一致 (2)发射线的Δν1/2 小于吸收线的 Δν1/2 提供锐线光源的方法:空心阴极灯
2 π ln 2 e 2 K0 N0 f D mc
2 π ln 2 e 2 A 0.434 N 0 fL kLN 0 D mc
10:44:35
四、定量基础
A = k N0 L N0 ∝N∝c
N0 基态原子数,N总原子数,c 待测元素浓度
所以:
A = lg(I0/I) = K' c
原子吸收现象:原子 蒸气对其原子共振辐射吸 收的现象。 1802年发现; 澳大利亚物理学家 Walsh A( 瓦尔西) 著名 论文《原子吸收光谱法在 分析化学中的应用》奠定 了原子吸收光谱法的基础 ,之后迅速发展。
10:44:35
特点
(1) 检出限低,10-10~10-14 g;
(2) 准确度高,1%~5%;
本章的基本要求
了解原子吸收产生的基本原理 了解原子谱线的轮廓和影响谱线变宽 的因素 掌握火焰和石墨炉原子化的原理和过 程,并比较其优缺点 掌握AAS法的实验条件及定量方法

10:44:35
第一节 原子吸收光谱法基本原理
basic principle of AAS
10:44:35
一、概述
(5)场致变宽
外界电场、带电粒子、离子形成的电场及磁 场的作用使谱线变宽的现象;影响较小;
一般的情况下,谱线的宽度可以认为主 要是由于多普勒效应与压力变宽两个因素引 起的。
10:44:35
三.积分吸收和峰值氘灯,经分光后,光谱通带0.2 nm。 而原子吸收线半宽度:10-3nm。如图:
第六章 原子吸收分光光度法
atomic absorption spectrometry,AAS
10:44:35
本章的主要内容
第 1节 第 2节 第 3节 第 4节 第 5节

原子吸收光谱分析基本原理 原子吸收分光光度仪 操作条件选择与应用 干扰的类型与抑制 AAS的定量分析方法
10:44:35
相关主题