13
Ni / N0 = gi / g0 exp(- Ei / kT)
温度越高， Ni / N0值越大，即激发态原子数随温度 升高而增加，而且按指数关系变化； 在相同的温度条件下，激发能越小，吸收线波长越 长，Ni /N0值越大。 在原子吸收光谱中，原子化温度一般小于3000K，大 多数元素的最强共振线都低于 600 nm， Ni / N0值绝大 部分在10-3以下，激发态和基态原子数之比小于千分之 一，激发态原子数可以忽略。即：
吸收主 共振线
共振吸收线
E0
11
原子吸收线的特征
E h h
c

1. 不同元素的原子结构和能级不同，电子从基态 跃迁到激发态吸收的能量不同，因此共振线的波 长不同，具有特征性。 2. 电子从基态跃迁到第一激发态，所需能量最低 ，最易发生，相应的吸收线（主共振线）最强。 这条共振线是最灵敏线。 3.原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。
谱线具有一定的宽度，即有相当窄的频率或波长范围。
I I0 0
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（1）透过光强度对频率作图：
一束不同频率强度为I0的平行光通过原子蒸气，一部分 光被吸收，透过光的强度为I 中心频率 0 ：透过光强度最小，吸收最大处对应的频率。 由原子能级决定。
锐 I0 线 光 源 I 原子 I
I0

基态原子数N0可以近似等于总原子数N
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四.原子吸收线轮廓
1. 原子吸收光谱是线状光谱
• 原子的能级是不连续的（量子化的）； • 电子在能级之间跃迁是不连续的； • 跃迁产生的原子吸收光谱是不连续的，是线状光谱。
E3
E2 E1
3 2
1
4
1
2
3
4
Eo
15
2. 原子吸收光谱线的宽度




重点：原子吸收光谱法基本原理。 难点：AAS的定量原理
2

教学要求：



1．掌握原子吸收光谱法的基本原理。 2．掌握原子吸收光谱仪的结构系统，理解系统的 元件及工作原理。 3．学会选择仪器最佳工作条件。 4．熟练掌握原子吸收分析的干扰及消除方法 5. 掌握原子吸收光谱的应用范围及定量分析的主 要方法 。 6. 掌握定量分析的灵敏度的表示方法。
E3
Energy
E2 E1 a b c Eo
}
Excited States
激发态
c b a
基态
Ground State
10
二、原子吸收光谱


共振吸收线（简称共振线）：原子的外层电子 从基态跃迁到激发态所产生的吸收谱线。 主共振线：原子的外层电子从基态跃迁到第一 激发态所产生的吸收谱线。
E3 E2 E1
12
四. 基态原子数与激发态原子数的关系
• 在通常的原子吸收测定条件下，在原子蒸气中 有基态原子，也有少量激发态原子存在。 • 根据热力学的原理，在一定温度下达到热平衡 时，基态与激发态的原子数的比例遵循 Boltzman分布定律。 Ni / N0 = gi / g0 exp(- Ei / kT)
5
6
二、仪器装置
光源
原子化器
分光系统
检测器
7
三、优点与局限性


优点： 检出限低，10-10～10-14 g(GF-AAS)； 准确度高，1%～5%； 选择性高，一般情况下共存元素不干扰； 应用广，可测定70多个元素（各种样品 中）； 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。
原子吸收光谱法
基于气态基态原子对其特征辐射的吸收 ， 通过辐射减弱的程度进行元素定量分析的 方法。
1

教学内容： 1．原子吸收光谱法概述 2．原子吸收光谱法基本原理 3．原子吸收光谱法的仪器 4．原子吸收分析最佳条件的选择、原子吸收的定量分析 方法 5．原子吸收分析的干扰及消除 6．原子荧光光谱法简介
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发
检测器 测
测 = 发 测 > 发 测 < 发 λ测 = λ发 λ测 < λ发 λ测 > λ发
V=0 v v
多普勒效应：一个运动着的原子发出光辐 射，如果运动方向离开观察者（检测器）， 则在观察者看来，其频率较静止原子所发 射的频率低，反之，高。
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（3）碰撞变宽 由于吸收原子与其它粒子（分子、原子、离子和电 子等）间的相互碰撞而产生的谱线变宽，又称为 压力变宽。 共振变宽: 同种粒子碰撞引起的变宽 劳伦兹（ Lorentz ）变宽: 异种粒子碰撞引起的 变宽 劳伦兹变宽一般可达10-3nm，是谱线变宽的主要 因素。
3
Sun
Sunlight
Atmosphere
Energy Transitions
E3
E2
E1
3 2

1
Resonance lines: defined as those originate from ground state
4
第一节 概述
一、一般分析过程 o 待测物质在原子化器中被分解为气态基态原子； o 气态基态原子吸收同种原子发射出来的特征辐 射，外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸 收光谱； o 根据谱线强度减弱的程度进行定量分析。
I 与 的关系
17
0

（2）吸收系数对频率作图 （k：基态原子对频率为的光的吸收系数）
中心频率O ：最大吸收系数对应的频率，由原
子能级决定。 半宽度Δ ： 吸收系数极大值一半处，谱线轮廓 上两点之间的频率差（或波长差）。
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3.谱线变宽的原因
•由原子性质所决定 •外界影响引起 例如，自然宽度； 例如，热变宽、碰撞变宽等。
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第二节 基本原理
一、原子吸收光谱的产生



当电磁辐射通过自由原子蒸气时， 如果辐射的频率等于原子外层电子从基态跃迁 到激发态所需要的能量频率时， 原子将吸收电磁辐射的能量， 电子从基态跃迁到激发态， 电磁辐射的强度减弱，产生原子吸收光谱。
9
E
Ionization 电离
Excitation
（1） 自然宽度 没有外界影响，谱线仍有一定的宽度称为 自然宽度。 自然宽度，多数情况下约为10-6 - 10-5nm数 量级。
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（2）多普勒变宽 原子在空间作无规则热运动所引起的谱线变 宽,又称为热变宽.



辐射原子处于无规则的热运动状态，可以看 作运动的波源。 由于不规则的热运动，辐射原子与观测器之 间形成相对位移运动，从而发生多普勒效应， 使谱线变宽。 多普勒变宽一般可达10-3nm，是谱线变宽 的主要因素。