Elements:
Ba,Be,Ca,Cd,Hg, Mg,Pb,Pd,Si,Sn, Sr,V,Zn
反常塞曼效应
约占分析元素的80%。 如 ： Li、Na、K、Rb、Cs、Cu、 Ag、Au、Mn、Cr、Mo、Se、 Te、Ni、Zr、Al、Co、Fe、Rh 、V、Ru、Y、Zr、As、Sb、Bi
62
10
AAS 装置的构成
单色器 光学系统
光源
原子化器 检测器
数据处理系统
11
(1) 辐射源
(空心阴极灯)
光源
12
空心阴极灯原理图
13
空心阴极灯发光原理
氩 - e氩+ M M* 光
氩+ M* M
阴极 阳极
MM
M M
氩
14
(2) 原子化器
原子化器
15
原子化过程

将分析物质转换为发射或吸 收光能量的自由原子的过程

其他厂家

只有原子化阶段才采取光控方式
31
石墨炉温控技术
干燥、灰化温度控温不准 传统GFA (目标元素挥发) 电流控温 的问题 (样品易爆沸)
100℃ 300～900℃ 时间
1000～3000℃
干燥 传统GFA
GFA-EX7 GFA-EX7i
灰化
原子化
传统电流控温
光学控温
自动温度校准 电流控制
光学控温
Cs K+ + e-
Cs+ + eK
Cs产生大量电子 抑制K的电离 提高原子化效率
51
化学干扰

释放剂
通过与干扰阴离子结合，释放分析物元素，使化学干
扰最小化，如氯化镧，硝酸镧
Ca3(PO4)2 + La(NO3)3 Ca原子化困难
La3PO4 + Ca
Ca被释放， 易于原子化
52
化学干扰

基体改进剂
易挥发 元素
NH4Cl + NaNO3
400℃即分解
+
PO43-
Cd (PO4)
不易挥发
Cd, Pb Cd, Pb + Pd2+
合金（挥发温度高）
54
基改剂使用实例
中药中Cd的测定
不使用基改剂 灰化温度：300℃ 原子化温度1500℃
添加100ppm硝酸钯 灰化温度：800℃ 原子化温度2400℃
Lambert-Beer定律
Io
原子蒸汽
l 光程长
I
Lambert-Beer定律
I = I0 e-klc
T = (I/I0) x 100% A = log (I0/I) = klc T：透射率, A：吸光度, k：摩尔吸收系数
9
AAS 装置的构成

辐射源 (空心阴极灯) 原子化器 (火焰/无火焰) 光学系统 (单/双光束) 单色器 (分光器) 检测器 (光电倍增管) 数据处理系统

平台石墨管
适用于基体复杂的样品， 如：生物样品，排放水， 海水等
35
5ppb_Cr
ABS 0.06 ABS 0.37
高密石墨管
热解石墨管
36
(3) 光学系统
光学系统
37
光学系统 (单/双光束)
38
光学系统 (单/双光束)
单光束：光源辐射出目的元素的特征光谱, 光束 经样品池准直于单色器

双光束: 来自灯光源的光被分为样品光束和参比 光束，样品光束准直于样品池，参比光束绕过样品 池，测量信号为样品光束和参比光束的比值。可消除 光源强度波动造成的影响，得到更稳定的基线
最高温度 (C) 1577 2045 2300 2955
19
火焰的选择

空气-乙炔
多数元素

N2O-乙炔
难熔元素：Al, V, Ti 等

氩 -氢
吸收波长位于 ＜230nm UV 区的元素 As, Se, Zn, Pb, Cd, Sn
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火焰AAS中形成自由原子的过程
颗粒的去溶剂 固体的汽化 分子的解离 分析物原子的电离

21
火焰原子化的过程
分子 溶液 喷雾 干燥的 气溶胶 自由原子 雾化 去溶剂 蒸发
离子
22
火焰原子化器
23
AA火焰原子化器的构造
24
燃烧头角度与吸光度

适当调整燃烧头角度，以减小光程长，可以显著 降低吸光度，是测定高浓度元素时常用的技巧
25
原子化器的2种类型

火焰

无火焰
石墨炉AAS
32
高灵敏度GFA
33
新设计的优点
高灵敏度 长寿命的石墨管 适合连续多样品分析减少操作成本

34
石墨管的类型

高密度石墨管
适用于原子化温度低的元素，如：Cd, Pb, Na, Zn, Mg等 被测元素浓度高时可降低灵敏度，如：Al, Fe, Cu等

热解石墨管
适用于易与碳结合的元素， 如：Ni, Ca, Ti, Si, V, Mo等
(4) 检测器 (光电倍增管)
检测器
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光电倍增管
当有一个具有一定能量的电子撞击打拿极 时可发射 2～5 电子，导致电子的倍增 将采集到的光信号转变为电信号

43
(5) 数据处理系统
数据处理系统
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AAS分析中的 干扰及其解决方法
AAS 分析中的三种干扰
物理干扰 化学干扰 分光干扰
氘灯测量AA(很小)+BG
2,自吸收法: 弱脉冲测量AA+BG
強脉冲测量AA(部分)+BG
3,Zeeman法：
偏振调制：P‖测量AA+BG, P测量AA(部分)+BG 磁场调制：B测量AA+BG, B=0测量AA(部分)+BG
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塞曼扣背景(石墨炉）
正常塞曼效应
约占分析元素的20%。 如 ： Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、 Cd、Hg、Si、Ge、Sn、V、Pb
28
GFA 中涉及原子化的过程
干燥或去溶剂阶段 灰化阶段 原子化阶段 清洁阶段 (可选择)

29
GFA 的加热阶段
清洁阶段(选择) 原子化阶段 温度 (oC)
灰化阶段
干燥阶段
时间 (秒) 外气流(氩) 内气流(氩)
0
20
35
50 54
30
温度控制方式

岛津全程温度控制



干燥阶段：人工智能电子电流控制自动温度校准 灰化/原子化：光学探头温度控制 控温精度高，有利于提高重现性和准确度
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化学干扰

电离抑制剂
电离干扰：在高温下原子会电离使基态原子数减少，导致
吸光度下降 解决方法：加入过量的电离抑制剂。所谓电离抑制剂是指 电离电位较低的元素，加入时产生大量的电子改变电离平 衡使已电离的被测元素重新回到基态原子，此时参与原子 吸收的基态原子数增加，从而提高吸光度 如氯化铯, 硝酸铯, 氯化锂, 硝酸锂, 氯化钾, 硝酸钾
岛津原子吸收光谱仪基础知识
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1
原子吸收光谱法的基础
原子吸收光谱分析概况
1802年伍郎斯顿（W.H.Wollasten）研究太阳光谱， 发现连续光谱中有暗线 1860年克希霍夫（G.Kirchhoff）和本生 （R.B.Bunsen）研究碱金属和碱土金属 1955年澳大利亚物理学家瓦尔什（A.Walsn）发表著 名论文《原子吸收光谱在化学分析中的应用》 1961年里沃夫（B.V.Lvoi）发表非火焰原子吸收法， 灵敏度达10-10～10-14克 1965年威立斯（J.B.Willis）引入氧化亚氮-乙炔火 焰，解决易生成难熔氧化物元素的原子化问题
背景校正的特点
氘灯法、自吸收法、塞曼法无论哪种，单独使用 都不是完善的背景校正法。
D2法的优点是灵敏度不受损失，但缺点有：
hn E2 hn
吸收
e-
E1
e6
原子吸收的原理
E = E2 - E1 = h ν l=c/ν l = hc/ (E2 - E1 )
E2 = E1 = h = n = 激发态 基态 Planck 常数 光谱频率
E2
hn
E1
e7
钠 线
eV 6
3.6eV 4 2 2.2eV 589nm 基态
8
330.3nm
降低被测元素的挥发性，提高其原子化温度，从而可
以采用更高的灰化温度，减少基体的干扰 提高基体的挥发性，从而降低基体的干扰 改变化学组成, 提高分析物的原子化效率 常用基改剂：硝酸镁、硝酸铵、硝酸钯、磷酸二氢铵 等
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化学干扰
GFA使用基体改进剂
降低基体挥发性： NaCl（基体物质）+ NH4NO3 提高被测元素挥发温度：
例如：
在火焰
AAS中, 磷酸盐对Ca, Mg(碱土金 属)等的干扰 在GFA中，被测元素在灰化阶段由于氯化 物等引起的散射
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化学干扰

解决方法 通过离子交换或溶剂萃取除去干扰物质 萃取目标元素 使用温度更高的N2O/C2H2火焰 在上述碱土元素测定中，加入干扰抑制剂如 Sr 和La或EDTA GFA分析中使用基体改进剂 采用标准加入法测定

分子吸收 光散射 光谱干扰
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物理干扰

原因 干扰来自样品的流体特性：如黏度、表面张力等
火焰
进样针
火焰 AAS
石墨炉AAS