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原子吸收光譜的理論基礎
吸收強度與分析物質濃度的關係
原子吸收光譜儀分類
目前，市場上常見的原子吸收光譜儀有火焰式、石墨爐式、氫化式、冷蒸汽式等四類。
原子化過程
火焰
在富燃火焰中，除了產生半分解物C*、CO*、CH*外，還有更強還原性的成分CN*及NH*等，這些成分能更有效地搶奪金屬氧化物中氧，從而達到原子化的目的。這就是為什麼空氣乙炔火焰不能測定的矽、鋁、鈦、錸等特別難離解的元素，在一氧化二氮一乙炔火焰中就能測定的原因。本文除特指外均屬空氣一乙炔火焰。
原子吸收光譜分析（又稱原於吸收分光光度分析）shijiyucongguangyuanfushechudaiceyuansudetezhengguangbo，tongguoyangpindezhengqishi，beizhengqizhongdaiceyuansudejizhiyuanzisuoxishou，youfusheguangboqiangdujianruodechengdu，keyiqiuchuyangpinzhongdaiceyuansudehanliang。
1、原子吸收光譜的產生
在原子中，電子按一定的軌道繞原子核旋轉，各個電子的運動狀態是由4geliangzishulaimiaoshu。butongliangzishudedianzi，juyoubutongdenengliang，yuanyudenengliangweiqisuohandianzinengliangdezonghe。yuanzichuyuwanquanyoulizhuangtaishi，juyouzuididenengliang，chengweijitai。zaireneng、diannenghuoguangnengdezuoyongxia，jitaiyuanyuxishoulenengliang，zuiwaicengdedianzichanshengyueqian，congdinengtaiyueqiandaojiaogaonengtai，tajiuchengweijifataiyuanzi。jifataiyuanyuhenbuwending，dangtahuidaojitaishi，zhexienengliangyirehuoguangdexingshifushechulai，chengweifasheguangpu。
其輻射能量大小，用下列公式示： ΔE=Eq-E0=hv=hc/λ 式中：h――普朗克常數，其數值為6．626X10-23J・S； C――光速（3X105km／s）； V、入―一分別為發射光的頻率和波長； E0、Eq―一分別代表基態和激發態原子的能量，它們與原子的結構有關。 由於不同元素的原子結構不同，所以一種元素的原子隻能發射由其已與Eq決定的特定頻率的光。這樣，每一種元素都有其特征的光譜線。即使同一種元素的原子，它們的Eq也可以不同，也能產生不同的譜線。原子吸收光譜是原於發射光譜的逆過程。基態原子隻能吸收頻率為υ=（Eq-E0）/h的光，躍遷到高能態Eq。因此，原子吸收光譜的譜線也取決於元素的原子結構，每一種元素有其特征的吸收光譜線。
原yuan子zi的de電dian子zi從cong基ji態tai激ji發fa到dao最zui接jie近jin於yu基ji態tai的de激ji發fa態tai，稱cheng為wei共gong振zhen激ji發fa。當dang電dian子zi從cong共gong振zhen激ji發fa態tai躍yue遷qian回hui基ji態tai時shi，稱cheng為wei共gong振zhen躍yue遷qian。這zhe種zhong振zhen躍yue遷qian所suo發fa射she的de譜pu線xian稱cheng為wei共gong振zhen發fa射she線xian，與yu此ci過guo程cheng相xiang反fan的de譜pu線xian稱cheng為wei共gong振zhen吸xi收shou線xian。元yuan素su的de共gong振zhen吸xi收shou線xian一yi般ban有you好hao多duo條tiao，其qi測ce定ding靈ling敏min度du也ye不bu同tong。在zai測ce定ding時shi，一yi般ban選xuan用yong靈ling敏min線xian，但dan當dang被bei測ce元yuan素su含han量liang較jiao高gao時shi，也ye可ke采cai用yong次ci靈ling敏min線xian。
yuanzizhengqiduibutongpinlvdeguangjuyoubutongdexishoulv，yinci，yuanzizhengqiduiguangdexishoushipinlvdehanshu。danshiduigudingpinlvdeguang，yuanzizhengqiduitadexishoushiyudanweitijizhongdeyuanzidenongduchengzhengbibingfuhelanggeyibierdinglv。dangyitiaopinlvweiυ，強度為I0的單色光透過長度為L的原子蒸氣層後，透射光的強度為Iv，令比例常數為Kv，則吸光度A與試樣中基態原子的濃度N。有如下關係： A=lg(I0/I)=KLN
在zai原yuan子zi吸xi收shou光guang譜pu法fa中zhong，原yuan子zi池chi中zhong激ji發fa態tai的de原yuan子zi和he離li子zi數shu很hen少shao，因yin此ci蒸zheng氣qi中zhong的de基ji態tai原yuan子zi數shu目mu實shi際ji上shang接jie近jin於yu被bei測ce元yuan素su總zong的de原yuan子zi數shu目mu，與yu式shi樣yang中zhong被bei測ce元yuan素su的de濃nong度duC成正比。因此吸光度A與試樣中被測元素濃度C的關係如下； A＝KC 式中 K―吸收係數隻有當入射光是單色光，上式才能成立。
由於原子吸收光的頻率範圍很窄（0.01nrn以下），隻有銳線光源才能滿足要求。在原子吸收光譜分析中，出於存在多種譜線變寬的因素，例如自然變寬、多普勒（熱）變寬、同位素效應、羅蘭茲（壓力）變寬、場變寬、自吸和自蝕變寬等，引起了發射線扣吸收線變寬，尤以發射線變寬影響最大。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措施： (1) 選擇性能好的空心陰極燈，減少發射線變寬。 (2) 燈電流不要過高，減少自吸變寬。 (3) 分析元素的濃度不要過高。 (4) 對準發射光，使其從吸收層中央穿過。 (5) 工作時間不要太長，避免光電倍增管和燈過熱。 (6) 助燃氣體壓力不要過高，可減小壓力變寬。
1、火焰式原子吸收光譜法( FLAA）
直zhi接jie將jiang樣yang品pin導dao入ru儀yi器qi進jin行xing偵zhen測ce。其qi不bu同tong於yu感gan應ying耦ou合he電dian漿jiang原yuan子zi發fa射she光guang譜pu法fa者zhe，為wei隻zhi能neng進jin行xing單dan一yi元yuan素su的de檢jian測ce，及ji較jiao不bu會hui受shou到dao元yuan素su間jian光guang譜pu線xian的de幹gan擾rao。笑xiao氣qi/乙炔或空氣/yiquehuoyanxizuoweijiangxirudeyangpinjielidenengyuan，shiyangpinbianchengziyoudeyuanzitai，erkexishoudaiceyuanzidetedingguangxian，fenximouxieyuansushi，suoshiyongdewenduhuohuoyandexingshijizhongyao，ruoweishiyongshidangdehuoyanjifenxitiaojian，zehuaxuehelizihuadeganraojiuhuichansheng。 2、石墨爐式原子吸收光譜法( GFAA） 此法係以電熱式石墨爐取代火焰作為熱源，石墨爐可分數個加熱程序對樣品進行漸進式的加熱，因此，針對樣品溶液中的有機、無機分子和鹽類的溶劑之蒸發、幹燥、分解及最後形chengyuanzideguocheng，zaihuoyanshiyuanzixishouguangpufahuoganyingouhedianjiangyuanzifasheguangpufazhong，yushugehaomiaoneijiwancheng，danzaishimoluzhongzekeyusuoshedingdewendujishijianqujianzhong，yongzugoudeshijianjinxingzhi，qiekeliyongshengwenchengxuhuojizhixiushiji，quchudaicewuyangpinzhongbuxuyaodejizhichengfen，yijianshaoganrao。
本(ben)方(fang)法(fa)的(de)優(you)點(dian)是(shi)可(ke)提(ti)供(gong)極(ji)低(di)的(de)偵(zhen)測(ce)極(ji)限(xian)，若(ruo)樣(yang)品(pin)相(xiang)當(dang)幹(gan)淨(jing)，則(ze)極(ji)易(yi)使(shi)用(yong)本(ben)方(fang)法(fa)執(zhi)行(xing)樣(yang)品(pin)檢(jian)測(ce)。由(you)於(yu)本(ben)方(fang)法(fa)極(ji)靈(ling)敏(min)，因(yin)此(ci)，幹(gan)擾(rao)問(wen)題(ti)較(jiao)嚴(yan)重(zhong)，針(zhen)對(dui)基(ji)質(zhi)複(fu)雜(za)的(de)樣(yang)品(pin)，如(ru)何(he)找(zhao)到(dao)最(zui)佳(jia)的(de)消(xiao)化(hua)方(fang)法(fa)，加(jia)熱(re)溫(wen)度(du)和(he)加(jia)熱(re)時(shi)間(jian)及(ji)基(ji)質(zhi)修(xiu)飾(shi)劑(ji)是(shi)一(yi)大(da)挑(tiao)戰(zhan)。 3、氫化式原子吸收光譜法( HGAA） 利li用yong選xuan擇ze性xing的de化hua學xue還hai原yuan反fan應ying，將jiang樣yang品pin消xiao化hua液ye中zhong的de砷shen或huo硒xi還hai原yuan成cheng氫qing化hua物wu而er予yu分fen離li，因yin此ci本ben方fang法fa的de優you點dian是shi能neng將jiang此ci二er種zhong元yuan素su從cong複fu雜za的de樣yang品pin中zhong分fen離li出chu來lai，而er無wu其qi它ta分fen析xi方fang法fa可ke能neng遭zao遇yu的de幹gan擾rao問wen題ti。報bao告gao指zhi出chu，在zai下xia列lie情qing況kuang下xia會hui有you嚴yan重zhong的de幹gan擾rao問wen題ti： (1)有銅、銀、汞等易還原的金屬存在時； (2)有大於200mg/L之高濃度過渡元素存在時， (3)樣品消化液中有氧化劑(氮氧化物)存在時。 4、冷蒸氣原子吸收光譜法( CVAA ） 是利用選擇性的化學還原反應，隻將樣品消化液中的汞還原。本方法對汞的分析極靈敏，但會受樣品中揮發性有機物、氯、和硫化物的幹擾。
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生法。 1、火指原子化 這過程中，大致分為兩個主要階段： （1）從溶液霧化至蒸發為分子蒸氣的過程。主要依賴於霧化器的性能、霧滴大小、溶液性質、火焰溫度和溶液的濃度等。 （2）congfenzizhengqizhijielichengjitaiyuanzideguocheng。zhuyaoyilaiyubeicewuxingchengfenzimenjianneng，tongshihaiyuhuoyandewendujiqifenxiangguan。fenzidelijienengyuedi，duilijieyueyouli，jiuyuanzixishouguangpufenxieryan，jiegaonengxiaoyu3．5eV的分子，容易被解離，當大於5eV時，解離就比較困難。
2、石墨爐原子化 樣品置於石墨管內，用大電流通過石墨管，產生3000℃以下的高溫，使樣品蒸發和原子化。為了阻止石墨管在高溫氧化，在石墨管內、外部用惰性氣體保護。石置爐加溫階段一般可分為： (1)幹燥。此階段是將溶劑蒸發掉，加熱的溫度控製在溶劑的沸點左右，但應避免暴沸和發生濺射，否則會嚴重影響分析精度和靈敏度。 （2）灰hui化hua。這zhe是shi比bi較jiao重zhong要yao的de加jia熱re階jie段duan。其qi目mu的de是shi在zai保bao證zheng被bei鍘zha元yuan素su沒mei有you明ming顯xian損sun失shi的de前qian提ti下xia，將jiang樣yang品pin加jia熱re到dao盡jin可ke能neng高gao的de溫wen度du，破po壞huai或huo蒸zheng發fa掉diao基ji體ti，減jian少shao原yuan子zi化hua階jie段duan可ke能neng遇yu到dao的de元yuan素su間jian幹gan擾rao，以yi及ji光guang散san射she或huo分fen子zi吸xi收shou引yin起qi的de背bei景jing吸xi收shou，同tong時shi使shi被bei鍘zha院yuan素su變bian為wei氧yang化hua物wu或huo其qi他ta類lei型xing物wu。 (3)原子化。在高溫下，把被測元素的氧化物或其它類型物熱解和還原（主要的）成自由原子蒸氣。
3、氫化物發生法 在酸性介質中，以硼氫化鉀（KBH4）作為還原劑，使鍺、錫、鉛、砷、銻、秘、硒和儲還原生成共價分於型氫化物的氣體，然後將這種氣體引人火焰或加熱的石英管中，進行原子化。AsCl3+4KBH4+HCl+8H2O=AsH3+4KCl+4HBO2+13H2
1、火焰的種類 原子吸收光譜分析中常用的火焰有：空氣一乙炔、空氣一煤氣（丙烷）和一氧化二氮一乙炔等火焰。 （1）空氣一乙炔。這是最常用的火焰。此焰溫度高（2300℃），乙炔在燃燒過程中產生的半分解物C*、CO*、CH*等活性基因，構成強還原氣氛，特別是富燃火焰，具有較好的原子化能力。 （2）空氣一煤氣（丙烷）。此焰燃燒速度慢、安全、溫度較低（1840～1925℃），火焰穩定透明。火焰背景低，適用於易離解和幹擾較少的元素，但化學幹擾多。 （3）一氧化二氮一乙炔。由於在一氧化二氮中，含氧量比空氣高，所以這種火焰有更高的溫度（約3000℃）。
在富燃火焰中，除了產生半分解物C*、CO*、CH*外，還有更強還原性的成分CN*及NH*等，這些成分能更有效地搶奪金屬氧化物中氧，從而達到原子化的目的。這就是為什麼空氣乙炔火焰不能測定的矽、鋁、鈦、錸等特別難離解的元素，在一氧化二氮一乙炔火焰中就能測定的原因。本文除特指外均屬空氣一乙炔火焰。
2、火焰的類型 (1) 化(hua)學(xue)計(ji)量(liang)火(huo)焰(yan)。又(you)稱(cheng)中(zhong)性(xing)火(huo)焰(yan)，這(zhe)種(zhong)火(huo)焰(yan)的(de)燃(ran)氣(qi)及(ji)助(zhu)燃(ran)氣(qi)，基(ji)本(ben)上(shang)是(shi)按(an)照(zhao)它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)的(de)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)式(shi)提(ti)供(gong)的(de)。對(dui)空(kong)氣(qi)一(yi)乙(yi)炔(que)火(huo)焰(yan)，空(kong)氣(qi)與(yu)乙(yi)炔(que)之(zhi)比(bi)約(yue)為(wei)4：1。火(huo)焰(yan)是(shi)藍(lan)色(se)透(tou)明(ming)的(de)，具(ju)有(you)溫(wen)度(du)高(gao)，幹(gan)擾(rao)少(shao)，背(bei)景(jing)發(fa)射(she)低(di)的(de)特(te)點(dian)。火(huo)焰(yan)中(zhong)半(ban)分(fen)解(jie)產(chan)物(wu)比(bi)貧(pin)燃(ran)火(huo)焰(yan)高(gao)，但(dan)還(hai)原(yuan)氣(qi)氛(fen)不(bu)突(tu)出(chu)，對(dui)火(huo)焰(yan)中(zhong)不(bu)特(te)別(bie)易(yi)形(xing)成(cheng)單(dan)氧(yang)化(hua)物(wu)的(de)元(yuan)素(su)，除(chu)堿(jian)金(jin)屬(shu)外(wai)，采(cai)用(yong)化(hua)學(xue)計(ji)量(liang)火(huo)焰(yan)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)為(wei)好(hao)。
(2) 貧焰火焰。當燃氣與助燃氣之比小於化學反應所需量時，就產生貧燃火焰。其空氣與乙炔之比為4：1至6：1。huoyanqingxi，chengdanlanse。youyudalianglengdezhuranqidaizouhuoyanzhongdereliang，suoyiwendujiaodi。youyuranshaochongfen，huoyanzhongbanfenjiechanwushao，haiyuanxingqifendi，buliyujiaonanlijieyuansudeyuanzihua，bunengyongyuyishengchengdanyanghuawuyuansudefenxi。danwendudiduiyilijieyuansudecedingyouli。
（3）富燃火焰。燃氣與助燃氣之比大於化學反應量時，就產生富燃火焰。空氣與乙炔之比為4：1．2～二．5或huo更geng大da，由you於yu燃ran燒shao不bu充chong分fen，半ban分fen解jie物wu濃nong度du大da，具ju有you較jiao強qiang的de還hai原yuan氣qi氛fen。溫wen度du略lve低di於yu化hua學xue計ji量liang火huo焰yan，中zhong間jian薄bo層ceng區qu域yu比bi較jiao大da，對dui易yi形xing成cheng單dan氧yang化hua物wu難nan離li解jie元yuan素su的de測ce定ding有you利li，但dan火huo焰yan發fa射she和he火huo焰yan吸xi收shou及ji背bei景jing較jiao強qiang，幹gan擾rao較jiao多duo，不bu如ru化hua學xue計ji量liang火huo焰yan穩wen定ding。
在富燃火焰中，除了產生半分解物C*、CO*、CH*外，還有更強還原性的成分CN*及NH*等，這些成分能更有效地搶奪金屬氧化物中氧，從而達到原子化的目的。這就是為什麼空氣乙炔火焰不能測定的矽、鋁、鈦、錸等特別難離解的元素，在一氧化二氮一乙炔火焰中就能測定的原因。本文除特指外均屬空氣一乙炔火焰。
