爱华网原子吸收光谱法是将待测元素的溶液在高温下进行原子化变成原子蒸气，由一束锐线辐射穿过一定厚度的原子蒸气，光的一部分被原子蒸气中的基态原子吸收。透射光经单色器分光，测量减弱后的光强度。然后，利用吸光度与火焰中原子浓度成正比的关系求得待测元素的浓度，是进行元素定量分析的方法。
氢化物发生器
一、概述：
原子吸收光谱法是将待测元素的溶液在高温下进行原子化变成原子蒸气，由一束锐线辐射穿过一定厚度的原子蒸气，光的一部分被原子蒸气中的基态原子吸收。透射光经单色器分光，测量减弱后的光强度。然后，利用吸光度与火焰中原子浓度成正比的关系求得待测元素的浓度。原子吸收光谱法是基于被测元素基态原子在蒸气状态对其原子共振辐射的吸收 进行元素定量分析的方法。
基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。
AAS
原子吸收技术如今已成为元素分析方面很受欢迎的一种方法。按朗比定律计算，吸收值与火焰中游离原子的浓度成正比：
吸收值 =log10(Io / It)= K*C*L
其中：Io = 由光源发出的入射光强度；It = 透过的光强度(未被吸收部分)；
C = 样品的浓度(自由原子)；K = 常数(可由实验测定)；L = 光径长度
原子吸收法与紫外分光光谱法相似，即使用相似的波长，并且使用同一种定律（朗比定律）。不同之处是，原子吸收法使用一种线光源，并且样品器（火焰或石墨炉原子化器）位于单色器前方，而不是其后面。
在原子吸收法实用方面，可将朗比定律简化如下：吸收值＝Log10(Io/It)=KC
因为该仪器是用一系列标准样品进行校准的，由此即可推导出各项样品的浓度。该法并不是计算绝对值，而是一种比较方法，因而不必象紫外光谱法测定消光系数那样来测定常数。
AAS
二、仪器介绍：
原子吸收光谱仪又称原子吸收分光光度计，由光源、原子化器、单色器、检测器和数据处理系统等五部分组成。
（一）、光源 ：
光源的作用是发射被测元素的特征共振辐射。对光源的基本要求：发射的共振辐射的半宽度要明显小于吸收线的半宽度；辐射的强度大；辐射光强稳定，使用寿命长等。空心阴极灯是符合上述要求的理想光源，应用最广。
空心阴极灯是由玻璃管制成的封闭着低压气体的放电管。主要是由一个阳极和一个空心阴极组成。阴极为空心圆柱形，由待测元素的高纯金属和合金直接制成，贵重金属以其箔衬在阴极内壁。阳极为钨棒，上面装有钛丝或钽片作为吸气剂。灯的光窗材料根据所发射的共振线波长而定，在可见波段用硬质玻璃，在紫外波段用石英玻璃。制作时先抽成真空，然后再充入压强约为267 ~ 1333 Pa的少量氖或氩等惰性气体，其作用是 载带电流、使阴极产生溅射及激发原子发射特征的锐线光谱。
空心阴极灯
空极阴极灯发射的光谱，主要是阴极元素的光谱。若阴极物质只含一种元素，则制成的是单元素灯。若阴极物质含多种元素，则可制成多元素灯。多元素灯的发光强度一般都较单元素灯弱。
空极阴极灯的发光强度与工作电流有关。使用灯电流过小，放电不稳定；灯电流过大，溅射作用增强，原子蒸气密度增大，谱线变宽，甚至引起自吸，导致测定灵敏度降低，灯寿命缩短。因此在实际工作中应选择合适的工作电流。
空极阴极灯是性能优良的锐线光源。由于元素可以在空极阴极中多次溅射和被激发，气态原子平均停留时间较长，激发效率较高，因而发射的谱线强度较大；由于采用的工作电流一般只有几毫安或几十毫安，灯内温度较低，因此热变宽很小；由于灯内充气压力很低，激发原子与不同气体原子碰撞而引起的压力变宽可忽略不计；由于阴极附近的蒸气相金属原子密度较小，同种原子碰撞而引起的共振变宽也很小；此外，由于蒸气相原子密度低、温度低、自吸变宽几乎不存在。因此，使用空极阴极灯可以得到强度大、谱线很窄的待测元素的特征共振线。
在使用时要注意如下两点：
（1）制造商已规定了最大电流，不得超过，否则可发生永久性损坏。例如：阴极材料大量溅射；寿命缩短，热蒸发或阴极熔化。
（2） 有些元素采用较高电流操作时，其标准线可出现严重弯曲， 并由于自吸收效应而降低灵敏度。 空心阴极灯制造厂规定了最佳工作电流和最大电流。使用时不得超过最大电流，而工作电流对大多数分析项目只是一个参考依据。用不同灯电流对一种溶液进行分析（保持火焰条件：燃烧器位置和吸液速度恒定）来确定最佳灯电流。灯电流越大吸收值越小。要确定吸收值大而吸收信号又稳定的灯电流值。 在阴极原子雾团中的基态原子吸收发射出的辐射，即发生自吸收过程（这是在火焰中发生的过程）。该现象随灯电流增加而增长。
（二）、原子化器：
原子化器的功能是提供能量，使试样干燥、蒸发和原子化。入射光束在这里被基态原子吸收，因此也可把它视为“吸收池”。对原子化器的基本要求：必须具有足够高的原子化效率；必须具有良好的稳定性和重现形；操作简单及低的干扰水平等。常用的原子化器有火焰原子化器和非火焰原子化器。
（一）火焰原子化器
火焰原子化法中，常用的是预混合型原子化器（教材P.132），它是由雾化器、雾化室和燃烧器三部分组成。用火焰使试样原子化是目前广泛应用的一种方式。它是将液体试样经喷雾器形成雾粒，这些雾粒在雾化室中与气体（燃气与助燃气）均匀混合，除去大液滴后，再进入燃烧器形成火焰。此时，试液在火焰中产生原子蒸气。
1，雾化器（喷雾器）
喷雾器是火焰原子化器中的重要不部件。它的作用 是将试液变成细雾。雾粒越细、越多，在火焰中生成的基态自由原子就越多。目前，应用最广的是气动同心型喷雾器。喷雾器喷出的雾滴碰到玻璃球上，可产生进一步细化作用。生成的雾滴粒度和试液的吸入率，影响测定的精密度和化学干扰的大小。目前，喷雾器多采用不锈钢、聚四氟乙烯或玻璃等制成。
2，雾化室
雾化室的作用主要是 除大雾滴，并使燃气和助燃气充分混合，以便在燃烧时得到稳定的火焰。其中的扰流器可使雾滴变细，同时可以阻挡大的雾滴进入火焰。一般的喷雾装置的雾化效率为5 ~ 15%。
3，燃烧器
试液的细雾滴进入燃烧器，在火焰中经过干燥、熔化、蒸发和离解等过程后，产生大量的基态自由原子及少量的激发态原子、离子和分子。通常要求燃烧器的原子化程度高、火焰稳定、吸收光程长、噪声小等。
4，火焰的基本特性
（1）燃烧速度
燃烧速度是指由着火点向可燃烧混合气其它点传播的速度。它影响火焰的安全操作和燃烧的稳定性。要使火焰稳定，可燃混合气体的供应速度应大于燃烧速度。但供气速度过大，会使火焰离开燃烧器，变得不稳定，甚至吹灭火焰；供气速度过小，将会引起回火。
（2）火焰温度
不同类型的火焰，其温度不同
（3）火焰的燃气和助燃气比例
按火焰燃气和助燃气比例的不同，可将火焰分为三类：化学计量火焰、富燃火焰和贫燃火焰。
化学计量火焰 由于燃气与助燃气之比与化学反应计量关系相近，又称其为中性火焰。此火焰温度高、稳定、干扰小、背景低。
富燃火焰 燃气大于化学计量的火焰。又称还原性火焰。火焰呈黄色，层次模糊，温度稍低，火焰的还原性较强，适合于易形成难离解氧化物元素的测定。
贫燃火焰 又称氧化性火焰，即助燃比大于化学计量的火焰。氧化性较强，火焰呈蓝色，温度较低，适于易离解、易电离元素的原子化，如碱金属等。
乙炔-空气 火焰是原子吸收测定中最常用的火焰，该火焰燃烧稳定，重现性好，噪声低，温度高，对大多数元素有足够高的灵敏度，但它在短波紫外区有较大的吸收。
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，优点是背景发射较弱，透射性能好。
乙炔-一氧化二氮火焰的优点是火焰温度高，而燃烧速度并不快，适用于难原子化元素的测定，用它可测定70多种元素。
（二）非火焰原子化器
非火焰原子化器常用的是石墨炉原子化器。石墨炉原子化法的过程是将试样注入石墨管中间位置，用大电流通过石墨管以产生高达2000 ~ 3000℃的高温使试样经过干燥、蒸发和原子化。
与火焰原子化法相比，石墨炉原子化法具有如下特点：
a，灵敏度高、检测限低
因为试样直接注入石墨管内，样品几乎全部蒸发并参与吸收。试样原子化是在惰性气体保护下，还原性气的石墨管内进行的，有利于难熔氧化物的分解和自由原子的形成，自由原子在石墨管内平均滞留时间长，因此管内自由原子密度高，绝对灵敏度达10-12?10-15克。
b，用样量少
通常固体样品为0.1?10毫克，液体试样为5 ?50微升。因此石墨炉原子化特别适用于微量样品的分析，但由于非特征背景吸收的限制，取样量少，相对灵敏度低，样品不均匀性的影响比较严重，方法精密度比火焰原子化法差，通常约为2?5%。
C，试样直接注入原子化器，从而减少溶液一些物理性质对测定的影响，也可直接分析固体样品。
d， 排除了火焰原子化法中存在的火焰组份与被测组份之间的相互作用，减少了由此引起的化学干扰。
e， 可以测定共振吸收线位于真空紫外区的非金属元素I、P、S等。
f， 石墨炉原子化法所用设备比较复杂，成本比较高。但石墨炉原子化器在工作中比火焰原子化系统安全。
g， 石墨炉产生的总能量比火焰小，因此基体干扰较严重，测量的精密度比火焰原子化法差。
石墨炉的基本结构包括：石墨管（杯）、炉体（保护气系统）、电源等三部分组成。工作是经历干燥、灰化、原子化和净化等四个阶段，即完成一次分析过程。
1. 炉体 ：石墨炉炉体的设计、改进是分析学者主攻的对象。因为炉体的结构与待测元素原子化状态密切相关。
炉体的结构对石墨炉原子分析法的性能有重要的影响，因此要求：
石墨管
① 接触良好：石墨管（杯）与炉座间接触应十分吻合，而且要有弹性伸缩，以适应石墨管热胀伸缩的位置。
② 惰性气体保护：为防止石墨的高温氧化作用，减少记忆效应，保护已热解的原子蒸气不在被氧化，可及时排泄分析过程中的烟雾，因此在石墨炉加热过程中（除原子化阶段内内气路停气之外）需要有足量（1~2升/分）的惰性气体作保护。通常使用的惰性气体主要是氩气。氮气亦可以，但对某些元素测定其背景值增大，而且灵敏度不如用氩气高。
③ 水冷保护：石墨炉在2 ~ 4秒内，可使温度上升到3000?C，有些稀土元素，甚至要更高的温度。但炉体表面温度不能超过60 ~ 80 ?C。因此，整个炉体有水冷却保护装置，如水温为200 ?C时，水的流量1~2升/分，炉子切断电源停止加热，在20~30秒内，即可冷却到室温。
水冷和气体保护都设有“报警”装置。如果水或气体流量不足，或突然断水、断气，即发出“报警”信号，自动切断电源。
2. 石墨炉电源 ：石墨炉电源是一种 低压（8~12V）大电流（300 ~ 600A）而稳定的交流电源。设有能自动完成干燥、灰化、原子化、净化阶段的操作程序。石墨管温度取决于流过的电流强度。石墨管在使用过程中，石墨管本身的电阻和接触电阻会发生改变，从而导致石墨管温度的变化。因此电路结构应有“稳流”装置。
3. 石墨管 ：普通石墨管（GT）与热解石墨管（PGT）
目前商品石墨炉主要使用普通石墨管和热解石墨管，普通石墨管升华点低（3200 ?C ），易氧化，使用温度必须低于2700 ?C ，因此长期以来，HGA系列石墨炉使用温度限在2700 ?C以下。
热解石墨管（ PGT ）是在普通石墨管中通入甲烷蒸气（10%甲烷与90 % 氩气混合）在低压下热解，使热解石墨（碳）沉积在石墨管（棒）上，沉积不断进行，结果在石墨管壁上沉积一层致密坚硬的热解石墨。
热解石墨具有很好的耐氧化性能，升华温度高，可达3700 ?C。致密性能好不渗透试液，对热解石墨其渗气速度是10-6cm/s。热解石墨还具有良好的惰性，因而不易与高温元素（如V、Ti、Mo等）形成碳化物而影响原子化。热解石墨具有较好的机械强度，使用寿命明显地优于普通石墨管。
(三)低温原子化法
低温原子化法又称化学原子化法，其原子化温度为室温至摄氏数百度。常用的有汞低温原子化法及氢化法。
（1）汞低温原子化法 ：汞在室温下，有一定的蒸气压，沸点为357 ?C 。只要对试样进行化学预处理还原出汞原子，由载气（Ar或N2）将汞蒸气送入吸收池内测定。
（2）氢化物原子化法：适用于Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se和Te等元素。在一定的酸度下，将被测元素还原成极易挥发与分解的氢化物，如AsH3 、SnH4 、BiH3等。这些氢化物经载气送入石英管后，进行原子化与测定。
（三）、单色器 ：单色器由入射和出射狭缝、反射镜和色散元件组成。色散元件一般为光栅。单色器可将被测元素的共振吸收线与邻近谱线分开。
（四）、检测器：原子吸收光谱法中检测器通常使用光电倍增管。光电倍增管的工作电源应有较高的稳定性。如工作电压过高、照射的光过强或光照时间过长，都会引起疲劳效应。
三、原子吸收光谱仪干扰效应及其消除方法：
一、干扰效应 ：干扰效应按其性质和产生的原因，可以分为4类：化学干扰、电离干扰、物理干扰和光谱干扰。
1、化学干扰：化学干扰与被测元素本身的性质和在火焰中引起的化学反应有关。产生化学干扰的主要原因是由于被测元素不能全部由它的化合物中解离出来，从而使参与锐线吸收的基态原子数目减少，而影响测定结果的准确性。由于产生化学干扰的因素多种多样，消除干扰的方法要是具体情况而不同，常用以下方法：
1） 改变火焰温度 2）加入释放剂 3）加入保护络合剂 4）加入缓冲剂
2、电离干扰 ：是指待测元素在火焰中吸收能量后，除进行原子化外，还是部分原子电离，从而降低了火焰中基态原子的浓度,使待测元素的吸光度降低，造成结果偏低。火焰温度愈高，电离干扰越显著。当分析电离电位较低的元素（如Be、Sr、Ba、Al）,为抑制电离干扰，出采用降低火焰温度的方法外，还可以向试液中加入消电离剂，如1%CsCl(或KCl、RbCl)溶液，因CsCl在火焰中极易电离产生高的电子云密度，此高电子云密度可以只待测元素的电离而除去干扰。
3、物理干扰：物理干扰是指试样在转移、蒸发和原子化的过程中，由于物理的特性（如粘度、表面张力、密度等）的变化引起吸收强度下降的效应。采用可调式雾化器通过改变进样量的大小、采用标准加入法（配置与被测样品相似组成的标准样品）或稀释来消除物理干扰。
4、光谱干扰 ：光谱干扰包括谱线重叠、光谱通带内存在吸收线、原子化池内的直流发射、分子吸收、光散射等。当采用锐性光源和交流调制技术时，前三种因素一般可以不予考虑，主要考虑分子吸收和光散射，它们是形成光谱背景干扰的主要因素：分子吸收是指在原子化过程中生成的分子对辐射的吸收，分子吸收是带状光谱，会在一定波长范围内形成干扰。光散射是在原子化过程中产生的微小固体颗粒使光产生散射，造成透光度减小，吸收度增加
二、背景干扰的校正技术：
1）连续光源背景校正法（氘灯校正）：连续光源采用氘灯在紫外区；碘钨灯在可见光区背景校正。切光器可使锐线光源与氘灯连续光源交替进入原子化器。锐线光源测定的吸光度值为原子吸收与背景吸收的总吸光度。连续光源所测吸光度为背景吸收，因为在使用连续光源时，被测元素的共振线吸收相对于总人射光强度是可以忽略不计的。因此连续光源的吸光度值即为背景吸收。将锐线光源吸光度值减去连续光源吸光度值，即为校正背景后的被测元素的吸光度值。
氘灯校正法灵敏度高，应用广泛。非常适合火焰校正，在火焰和石墨炉共用的机型中，采用氘灯校正法是最折衷的方法，虽然在石墨炉中氘灯校正法不及塞曼效应背景校正理想，但在火焰分析中由于火焰产生的粒子造成光散塞曼效应射而使塞曼效应无法正常地进行磁场分裂，氘灯校正法在火焰分析中比塞曼效应校正法优越的多。
氘灯校正法的缺点采用两种不同的光源，需较高技术调整光路平衡。
2）塞曼效应背景校正 ：当仅使用石墨炉进行原子化时，最理想是利用塞曼效应进行背景校正。塞曼效应是指光通过加在石墨炉上的强磁场时，引起光谱线发生分裂的现象。塞曼效应分为正常塞曼和反常塞曼效应。塞曼效应使用同一光源进行测量，是非常理想的校正方法，它要求光能集中同方向地通过电磁场中线进行分裂，但在火焰分析中，由于火焰中的固体颗粒对锐性光源产生多种散射、光偏离，燃烧时粒子互相碰撞等因素产生许多不可预见因素，造成光谱线分裂紊乱，在火焰中的应用极不理想。并且，塞曼效应的检测灵敏度低于氘灯校正法。
3）自吸收校正法（SR法）：当空心阴极灯在高电流工作时，其阴极发射的锐线光会被灯内产生的原子云基态原子吸收，是发射的锐线光谱变宽，吸收度下降，灵敏度液下降。这种自吸现象无法避免。因此，可首先在空心阴极灯低电流下工作，使锐线光通过原子化器，测得待测元素和背景吸收的总和。然后使它在高电流下工作，通过原子化器，测得相当于背景的吸收。将两次测的吸光度相减，就可扣除背景的影响。优点是使用同一光源，不足是加速空心阴极灯的老化，其寿命只有正常的1/3，现这种方式已基本不被采用。
4) 邻近非共振线校正背景：用分析线测量原子吸收和背景吸收的总吸光度，因非共振线不产生原子吸收，用它来测量背景吸收的吸光度，两次测量值相减即得到背景之后的原子吸收的吸光度。背景吸收随波长而改变，因此，非共振线校正背景法的准确度较差。这种方法只适用于分析线附近背景分布比较均匀的场合。
四、分析方法：
一、测量条件的选择
1. 分析线 ：通常选择元素的共振线作为分析线。在分析被测元素浓度较高试样时，可选用灵敏度较低的非共振线作为分析线。
2. 狭缝宽度 ：狭缝宽度影响光谱通带与检测器接收辐射的能量。狭缝宽度的选择要能使吸收线与邻近干扰线分开。当有干扰线进入光谱通带内时，吸光度值将立即减小。不引起吸光度减小的最大狭缝宽度为应选择的合适的狭缝宽。原子吸收分析中，谱线重叠的几率较小，因此，可以使用较宽的狭缝，以增加光强与降低检出限。在实验中，也要考虑被测元素谱线复杂程度，碱金属、碱土金属谱线简单，可选择较大的狭缝宽度；过度元素与稀土元素等谱线比较复杂，要选择较小的狭缝宽度。
3. 灯电流 ：作电流。灯电流过小，放电不稳定，光输出的强度小；灯电流过大，发射谱线变宽，导致灵敏度下降，灯寿命缩短。选择灯电流时，应在保持稳定和有合适的光强输出的情况下，尽量选用较低的工作电流。一般商品的空极阴极灯都标有允许使用的最大电流与可使用的电流范围，通常选用最大电流的1/2 ~ 2/3为工作电流。实际工作中，最合适的电流应通过实验确定。空极阴极灯使用前一般须预热10 ~ 30 min。
4. 原子化条件：（1）火焰原子化法：火焰的选择与调节是影响原子化效率的重要因素。对于低温、中温火焰，适合的元素可使用乙炔-空气火焰；在火焰中易生成难离解的化合物及难溶氧化物的元素，宜用乙炔-氧化亚氮高温火焰；分析线在220nm以下的元素，可选用氢气-空气火焰。
（2）石墨炉原子化法 ：石墨炉原子化法要合理选择干燥、灰化、原子化及净化等阶段的温度和时间。
干燥一般在105 ~ 125℃的条件下进行。
灰化要选择能除去试样中基体与其它组分而被测元素不损失的情况下，尽可能高的温度。
原子化温度选择可达到原子吸收最大吸光度值的最低温度。
净化或称清除阶段，温度应高于原子化温度，时间仅为3 ~ 5s，以便消除试样的残留物产生的记忆效应。
5. 进样量：进样量过小，信号太弱；过大，在火焰原子化法中，对火焰会产生冷却效应；在石墨炉原子化法中，会使除残产生困难。在实际工作中，通过实验测定吸光度值与进样量的变化，选择合适的进样量。
二、分析方法
1. 校准曲线法：配制一组含有不同浓度被测元素的标准溶液，在与试样测定完全相同的条件下，按浓度由低到高的顺序测定吸光度值。绘制吸光度对浓度的校准曲线。测定试样的吸光度，杂校准曲线上用内插法求出被测元素的含量。
2. 标准加入法 ：分取几份相同量的被测试液，分别加入不同量的被测元素的标准溶液，其中一份不加被测元素的标准溶液，最后稀释至相同体积，使加入的标准溶液浓度为0，CS、2CS 、3CS… ，然后分别测定它们的吸光度，绘制吸光度对浓度的校准曲线，再将该曲线外推至与浓度轴相交。交点至坐标原点的距离Cx即是被测元素经稀释后的浓度。
五、灵敏度与检出限
一、灵敏度：灵敏度S的定义是分析标准函数 X = f（c）的一次导数S = dx/dc。
1.特征浓度：在原子吸收光度法中，习惯于用1%吸收灵敏度。特征浓度 定义为能产生1%吸收（即吸光度值为0.0044）信号时所对应的被测元素的浓度。
C0 = CX×0.0044 / A （?g.cm-3）
CX表示待测元素的浓度；A为多次测量的吸光度值。
2. 特征质量 ：石墨炉原子吸收法常用绝对量表示，特征质量的计算公式为 m0 = 0.0044/S = 0.0044m/A?S （Pg或ng）
式中m为分析物质量，单位为Pg或ng， A?S为峰面积积分吸光度。特征浓度或特征质量越小越好。
二、检出限（D.L.）：检出限的定义为：以特定的分析方法，以适当的置信水平被检出的最低浓度或最小量。
在IUPAC的规定中，对各种光学分析法，可测量的最小分析信号以下式确定：Xmin = X平均 + KS0
式中X平均是用空白溶液按同样分析方法多次测量的平均值。S0是空白溶液多次测量的标准偏差；K是置信水平决定的系数。
可测量的最小分析信号为空白溶液多次测量平均值与3倍空白溶液测量的标准偏差之和，它所对应的被测元素浓度即为检出限D.L.。 D.L. = Xmin- X平均/S = KS0/S D.L. = 3S0/S
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