原子吸收分光光度計(jì)原理和結(jié)構(gòu)-wenkub
2023-07-11 08:52:44 本頁(yè)面
【正文】 件下，原子蒸氣中基態(tài)原子數(shù)近似等于總原子數(shù)。 積分吸收在吸收線(xiàn)輪廓內(nèi)，吸收系數(shù)的積分稱(chēng)為積分吸收系數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)為積分吸收，它表示吸收的全部能量。在壓力變寬中，凡是同種粒子碰撞引起的變寬叫Holtzmark（赫爾茲馬克）變寬；凡是由異種粒子引起的變寬叫Lorentz（羅倫茲）變寬。 多普勒變寬由于輻射原子處于無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此，輻射原子可以看作運(yùn)動(dòng)的波源。不同譜線(xiàn)有不同的自然寬度，多數(shù)情況下約為105nm數(shù)量級(jí)。若將吸收系數(shù)k對(duì)頻率v作圖，所得曲線(xiàn)為吸收線(xiàn)輪廓（如圖）。對(duì)多數(shù)元素來(lái)講，它是所有吸收線(xiàn)中最靈敏的，在原子吸收光譜分析中通常以共振線(xiàn)為測(cè)定線(xiàn)?？梢?jiàn)原子吸收光譜過(guò)程吸收輻射能量，而原子發(fā)射光譜過(guò)程則釋放輻射能量。能量最低的能級(jí)狀態(tài)稱(chēng)為基態(tài)（E0=0），其余能級(jí)稱(chēng)為激發(fā)態(tài)能級(jí)，而能量最低的激發(fā)態(tài)則稱(chēng)為第一激發(fā)態(tài)。正常情況下，原子處于基態(tài)，核外電子在各自能量最低的軌道上運(yùn)動(dòng)。核外電子從基態(tài)躍遷至第一激發(fā)態(tài)所吸收的譜線(xiàn)稱(chēng)為共振吸收線(xiàn)，簡(jiǎn)稱(chēng)共振線(xiàn)。 In = I0 exp(knL) 式中kn是基態(tài)原子對(duì)頻率為n的光的輻射吸收系數(shù)。原子吸收線(xiàn)輪廓以原子吸收譜線(xiàn)的中心頻率v0（或中心波長(zhǎng)）和半寬度Δv表征。圖122)這一不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)與觀測(cè)器兩者間形成相對(duì)位移運(yùn)動(dòng)，從而發(fā)生多普勒效應(yīng)，使譜線(xiàn)變寬。此外，在外電場(chǎng)或磁場(chǎng)作用下，能引起能級(jí)的分裂，從而導(dǎo)致譜線(xiàn)變寬，這種變寬稱(chēng)為場(chǎng)致變寬。 自吸變寬由自吸現(xiàn)象而引起的譜線(xiàn)變寬稱(chēng)為自吸變寬。 原子吸收光譜的測(cè)量1)從理論上可以得出，積分吸收與原子蒸氣中吸收輻射的原子數(shù)成正比。 （12）式中e為電子電荷；m為電子質(zhì)量；c為光速；N0為單位體積內(nèi)基態(tài)原子數(shù)；f0i振子強(qiáng)度，即能被入射輻射激發(fā)的每個(gè)原子的平均電子數(shù)，它正比于原子對(duì)特定波長(zhǎng)輻射的吸收幾率。這是原子吸收光譜分析法的重要理論依據(jù)。這樣就不需要用高分辨率的單色器，而只要將其與其它譜線(xiàn)分離，就能測(cè)出峰值吸收系數(shù)。通過(guò)儀器分光系統(tǒng)投射到分析原子吸收層的入射輻射強(qiáng)度為，（15）經(jīng)過(guò)厚度為L(zhǎng)的分析原子吸收層之后的透射輻射強(qiáng)度為當(dāng)→0，→。(19)除了強(qiáng)烈電離的堿金屬和堿土金屬元素之外，實(shí)際上可以將基態(tài)原子數(shù)視為等于總原子數(shù)N，這時(shí)關(guān)系式(19)可以寫(xiě)為(110) 在(110)式中，只涉及氣相中分析原子對(duì)入射輻射的光吸收過(guò)程，而不涉及樣品中有關(guān)被測(cè)元素轉(zhuǎn)化為氣相中自由原子的任何過(guò)程。 因?yàn)镵是與實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)的參數(shù)，因此，必須使用校正曲線(xiàn)法進(jìn)行原子吸收光譜定量分析。 火焰原子吸收儀結(jié)構(gòu)原子吸收光譜儀又稱(chēng)原子吸收分光光度計(jì)?；鹧嬖游展庾V儀結(jié)構(gòu) 光源光源是原子吸收光譜儀的重要組成部分，它的性能指標(biāo)直接影響分析的檢出限、精密度及穩(wěn)定性等性能。圖22陽(yáng)極為鎢棒，上面裝有鈦絲或鉭片作為吸氣劑。當(dāng)極間加上300 ~ 500V電壓后，管內(nèi)氣體中存在著的、極少量陽(yáng)離子向陰極運(yùn)動(dòng)，并轟擊陰極表面，使陰極表面的電子獲得外加能量而逸出。若陰極物質(zhì)只含一種元素，則制成的是單元素?zé)?。使用燈電流過(guò)小，放電不穩(wěn)定；燈電流過(guò)大，濺射作用增強(qiáng)，原子蒸氣密度增大，譜線(xiàn)變寬，甚至引起自吸，導(dǎo)致測(cè)定靈敏度降低，燈壽命縮短。因此，使用空極陰極燈可以得到強(qiáng)度大、譜線(xiàn)很窄的待測(cè)元素的特征共振線(xiàn)。 原子化器原子化器的功能是提供能量，使試樣干燥、蒸發(fā)和原子化。圖23它是將液體試樣經(jīng)噴霧器形成霧粒，這些霧粒在霧化室中與氣體（燃?xì)馀c助燃?xì)猓┚鶆蚧旌?，除去大液滴后，再進(jìn)入燃燒器形成火焰。當(dāng)氣體從噴霧器噴嘴高速?lài)姵鰰r(shí)，由于伯努利(Bernoumlli)效應(yīng)的作用，在噴咀附近產(chǎn)生負(fù)壓，使樣品溶液被抽吸，經(jīng)由吸液毛細(xì)管流出，并被高速的氣流破碎成為氣溶膠。在原子吸收分析中，對(duì)試樣溶液霧化的基本要求是：噴霧量可調(diào)，霧化效率高且穩(wěn)定；氣溶膠粒度細(xì),分布范圍窄。噴霧器是火焰原子化器中的重要部件。噴霧器噴出的霧滴碰到玻璃球上，可產(chǎn)生進(jìn)一步細(xì)化作用。霧化器結(jié)構(gòu)圖 燃燒器試液的細(xì)霧滴進(jìn)入燃燒器，在火焰中經(jīng)過(guò)干燥、熔化、蒸發(fā)和離解等過(guò)程后，產(chǎn)生大量的基態(tài)自由原子及少量的激發(fā)態(tài)原子、離子和分子。目前，單縫燃燒器應(yīng)用最廣。 火焰的基本特性1)它影響火焰的安全操作和燃燒的穩(wěn)定性。預(yù)混合火焰結(jié)構(gòu)示意圖預(yù)熱區(qū)，亦稱(chēng)干燥區(qū)。燃燒不充分，半分解產(chǎn)物多，溫度未達(dá)到最高點(diǎn)。中間薄層區(qū)，亦稱(chēng)原子化區(qū)。燃?xì)庠谠搮^(qū)反應(yīng)充分，中間溫度很高，部分原子被電離，往外層溫度逐漸下降，被解離的基態(tài)原子又重新形成化合物，因此這一區(qū)域不能用于實(shí)際原子吸收分析工作。 火焰的燃?xì)夂椭細(xì)獗壤谠游辗治鲋?，通常采用乙炔、煤氣、丙烷、氫氣作為燃?xì)猓钥諝?、氧化亞氮、氧氣作為助燃?xì)?。此火焰溫度高、穩(wěn)定、干擾小、背景低。貧燃火焰：又稱(chēng)氧化性火焰，即助燃比大于化學(xué)計(jì)量的火焰。若溫度過(guò)高，會(huì)增加原子電離或激發(fā)，而使基態(tài)自由原子減少，導(dǎo)致分析靈敏度降低。4)根據(jù)燃?xì)獬煞植煌?，又可將火焰分為兩大?lèi)：碳?xì)浠鹧婧蜌錃饣鹧妗Ｆ涓蝗蓟鹧娴陌敕纸猱a(chǎn)物很豐富，能在火焰中搶奪氧化物中的氧，使被測(cè)金屬原子化。氫空氣火焰這是一種低溫?zé)o色火焰，當(dāng)用自來(lái)水或100～500μg/mL的鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液噴入時(shí)，才能看到此火焰，用這個(gè)辦法可檢查火焰是否點(diǎn)著及火焰的燃燒狀態(tài)。這種火焰具有穩(wěn)定、背景發(fā)射較弱，透射性能好，有利于提高信噪比。點(diǎn)燃?xì)洌諝饣鹧鏁r(shí)，可調(diào)節(jié)氣體流量到制定值，然后讓兩種氣體混合約半分鐘再點(diǎn)火，點(diǎn)燃和熄滅火焰時(shí)
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