潤儀儀表淺談工作原理光譜儀器原子吸收

中間薄層區(qū)域比較大，溫度略低于化學(xué)計(jì)量火焰。對易形成單氧化物難離解元素的測定有利，但火焰發(fā)射和火焰吸收及背景較強(qiáng)，干擾較多，不如化學(xué)計(jì)量火焰穩(wěn)定。

躍遷到高能態(tài)Eq因此， 原子吸收光譜是原子發(fā)射光譜的逆過程。基態(tài)原子只能吸收頻率為ν＝（Eq-E0/h光。原子吸收光譜的譜線也取決于元素的原子結(jié)構(gòu)，每一種元素都有其特征的吸收光譜線。

稱為共振激發(fā)。當(dāng)電子從共振激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時(shí)，原子的電子從基態(tài)激發(fā)到接近于基態(tài)的激發(fā)態(tài)。稱為共振躍遷。

與此過程相反的譜線稱為共振吸收線。這種躍遷所發(fā)射的譜線稱為共振發(fā)射線。>

其測定靈敏度也不同。測定時(shí)，元素的共振吸收線一般有好多條。一般選用靈敏線，但當(dāng)被測元素含量較高時(shí)，也可采用次靈敏線。

1．2吸收強(qiáng)度與分析物質(zhì)濃度的關(guān)系

因此，原子蒸氣對不同頻率的光具有不同的吸收率。原子蒸氣對光的吸收是頻率的函數(shù)。

原子蒸氣對它吸收是與單位體積中的原子的濃度成正比并符合朗格－比爾定律。但是對固定頻率的光。>

強(qiáng)度為I0單色光透過長度為ι的原子蒸氣層后，當(dāng)一條頻率為ν。透射光的強(qiáng)度為Iν，令比例常數(shù)為Kν，則吸光度A與試樣中基態(tài)原子的濃度N0有如下關(guān)系：

原子池中激發(fā)態(tài)的原子和離子數(shù)很少，原子吸收光譜法中。因此蒸氣中的基態(tài)原子數(shù)目實(shí)際上接近于被測元素總的原子數(shù)目，與式樣中被測元素的濃度c成正比。

因此吸光度A與試樣中被測元素濃度c關(guān)系如下：

A =Kc

式中 K��吸收系數(shù)。

上式才能成立。由于原子吸收光的頻率范圍很窄（0.01nm以下〕，只有當(dāng)入射光是單色光。只有銳線光源才干滿足要求。

由于存在多種譜線變寬的因素，原子吸收光譜分析中。例如自然變寬、多普勒

引起了發(fā)射線和吸收線變寬，熱）變寬、同位素效應(yīng)、羅蘭茲（壓力）變寬、場變寬、自吸和自蝕變寬等。尤以發(fā)射線變寬影響大。譜線變寬能引起校正曲線彎曲，靈敏度下降。

減小校正曲線彎曲的幾點(diǎn)措施：

減少發(fā)射線變寬.1選擇性能好的空心陰極燈。>

減少自吸變寬。2燈電流不要過高。>

3分析元素的濃度不要過高。

使其從吸收層中央穿過。4對準(zhǔn)發(fā)射光。>

防止光電倍增管和燈過熱。5工作時(shí)間不要太長。>

可減小壓力變寬。6助燃?xì)怏w壓力不要過高。

原子吸收光譜法采用的原子化方法主要有火焰法、石墨爐法和氫化物發(fā)生法。

2．1火焰原子化

大致分為兩個(gè)主要階段：1從溶液霧化至蒸發(fā)為分子蒸氣的過程。其過程如圖1所示。這過程中。>

主要依賴于霧化器的性能、霧滴大小、溶液性質(zhì)、火焰溫度和溶液的濃度等。

同時(shí)還與火焰的溫度及氣氛相關(guān)。分子的離解能越低，2從分子蒸氣至解離成基態(tài)原子的過程。主要依賴于被測物形成分子的鍵能。對離解越有利。

解離能小于3.5eV分子，就原子吸收光譜分析而言。容易被解離；當(dāng)大于5eV時(shí)，解離就比較困難。

2．2石墨爐原子化

用大電流通過石墨管，樣品置于石墨管內(nèi)。發(fā)生以下的高溫，使樣品蒸發(fā)和原子化。為了防止石墨管在高溫氧化，石墨管內(nèi)、外部用惰性氣體維護(hù)。石墨爐加溫階段一般可分為：

加熱的溫度控制在溶劑的沸點(diǎn)左右，1干燥。此階段是將溶劑蒸發(fā)掉。但應(yīng)防止暴沸和發(fā)生濺射，否則會(huì)嚴(yán)重影響分析精度和靈敏度。

將樣品加熱到盡可能高的溫度，2灰化。這是比較重要的加熱階段。其目的保證被測元素沒有明顯損失的前提下。破壞或蒸發(fā)掉基體，減少原子化階段可能遇到元素間干擾，以及光散射或分子吸收引起的背景吸收，同時(shí)使被測元素變?yōu)檠趸锘蚱渌愋臀铩?/p>

把被測元素的氧化物或其他類型物熱解和還原（主要的成自由原子蒸氣。3原子化。高溫下。

2．3氫化物發(fā)生法

以硼氫化鉀（KBH4作為還原劑，酸性介質(zhì)中。使鍺、錫、鉛、砷、銻、鉍、硒和碲還原生成共價(jià)分子型氫化物的氣體，然后將這種氣體引入火焰或加熱的石英管中，進(jìn)行原子化。

A sCl3+4KBH4+HCl+8H2O=AsH3↑+4KC1+4HBO2+13H2↑

3．1火焰的種類

原子吸收光譜分析中常用的火焰有：空氣-乙炔、空氣-煤氣（丙烷）和一氧化二氮－乙炔等火焰。

構(gòu)成強(qiáng)還原氣氛，1空氣-乙炔。這是常用的火焰。此焰溫度高（乙炔在燃燒過程中產(chǎn)生的半分解物C＊、CO＊、CH＊等活性基團(tuán)。特別是富燃火焰，具有較好的原子化能力。用這種火焰可測定約35種元素。2空氣-煤氣（丙烷）

適用于易離解和干擾較少的元素，此焰燃燒速度慢、平安、溫度較低（18401925℃）火焰穩(wěn)定透明。火焰背景低。但化學(xué)干擾多。3一氧化二氮－乙炔。由于在一氧化二氮（笑氣）中，含氧量比空氣高，所以這種火焰有更高的溫度（約

除了發(fā)生半分解物C＊、CO＊、CH＊外，富燃火焰中。還有更強(qiáng)還原性的成分CN＊及NH＊等，這些成分能更有效地?fù)寠Z金屬氧化物中氧，從而達(dá)到原子化的目的

一氧化二氮-乙炔火焰中就能測定的原因。一氧化二氮-乙炔火焰背景發(fā)射強(qiáng)、噪聲大，這就是為什么空氣乙炔火焰不能測定的硅、鋁、鈦、錸等特別難離解的元素。測定精密度比空氣-乙炔火焰差。

為了防止回火必需使用縫長燃燒器。笑氣是一種麻醉劑，一氧化二氮-乙炔火焰的燃燒速度快。使用時(shí)要注意安全。

火焰均指空氣-乙炔火焰。本講座除特指外。

3．2火焰的類型

這種火焰的燃?xì)饧爸細(xì)猓?spa nclass="b">1化學(xué)計(jì)量火焰。又稱中性火焰。基本上是依照它之間的化學(xué)反應(yīng)式提供的對空氣-乙炔火焰，空氣與乙炔之比為41火焰是藍(lán)色透明的具有溫度高，干擾少，背景發(fā)射低的特點(diǎn)。

但還原氣氛不突出，火焰中半分解產(chǎn)物比貧燃火焰高。對火焰中不特別易形成單氧化物的元素，除堿金屬外，采用化學(xué)計(jì)量火焰進(jìn)行分析為好。

就發(fā)生貧燃火焰。其空氣與乙炔之比為41至61火焰清晰，2貧焰火焰。當(dāng)燃?xì)馀c助燃?xì)庵刃∮诨瘜W(xué)反應(yīng)所需量時(shí)。呈淡藍(lán)色。由于大量冷的助燃?xì)鈳ё呋鹧嬷械臒崃浚詼囟容^低。

火焰中半分解產(chǎn)物少，由于燃燒充沛。還原性氣氛低，有利于較難離解元素的原子化，不能用于易生成單氧化物元素的分析。但溫度低對易離解元素的測定有利。

就發(fā)生富燃火焰。空氣與乙炔之比為41.21.5或更大，3富燃火焰。燃?xì)馀c助燃?xì)庵却笥诨瘜W(xué)反應(yīng)量時(shí)。由于燃燒不充分，半分解物濃度大，具有較強(qiáng)的還原氣氛。