文档介绍：第4章原子吸收光谱法与 原子荧光光谱法
Alan Walsh
(1916-1998)和他的原子吸收光谱仪在一起
原子吸收光谱法(AAS)是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为基础的分析方法。
它在地质、冶金、机械、化工、农业、食品、轻工、生物医药、环境保护、材料科学等各个领域有广泛的应用。
近年来,由于对AAS的创新研究,有了突破性进展。
原子吸收光谱法
Boltzmann分布定律:
在温度较高等离子体火焰中,核外层电子在各个量子化能级上的分布遵循Boltzmann分布定律:
原子吸收光谱的产生
原子吸收光谱的产生
处于基态原子核外层电子,如果外界所提供特定能量(E)的光辐射恰好等于核外层电子基态与某一激发态(i)之间的能量差(ΔEi)时,核外层电子将吸收特征能量的光辐射由基态跃迁到相应激发态,从而产生原子吸收光谱。
原子吸收谱线的轮廓
原子吸收和发射谱线并非是严格的几何线,其谱线强度随频率(v)分布急剧变化,通常以吸收系数(Kv)为纵坐标和频率(v)为横坐标的Kv~v曲线描述。
Kv~v曲线图中Kv的极大值处称为峰值吸收系数(K0),与其相对应的v称为中心频率(v0),吸收谱线轮廓的宽度以半宽度(Δv)表示。
Kv~v曲线反映出原子核外层电子对不同频率的光辐射具有选择性吸收特性。
原子吸收谱线的轮廓
①. 自然宽度ΔυN
它与原子发生能级间路迂时激发态原子的有限寿命有关。
一般情况下约相当于10-4 Å
②. 多普勤(Doppler)宽度ΔυD
这是由原子在空间作无规热运动所引致的。故又称热变宽。
M的原子量, T 绝对温度,υ0谱线中频率
一般情况: ΔυD = 10-2 Å
碰撞变宽:原子核蒸气压力愈大,谱线愈宽。
同种粒子碰撞——赫尔兹马克(Holtzmank)变宽, 异种粒子碰撞——称罗论兹(Lorentz)变宽。10-2 Å
场致变宽:在外界电场或磁场的作用下,引起原子核外层电子能级分裂而使谱线变宽现象称为场致变宽。由于磁场作用引起谱线变宽,称为Zeeman (塞曼)变宽。
自吸变宽:光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收产生自吸现象。
原子吸收谱线的轮廓
积分吸收
f-----振子强度, N----单位体积内的原子数,
e----为电子电荷, m--- -个电子的质量.
积分吸收与峰值吸收
积分吸收的限制
要对半宽度(∆v)约为10-3 nm的吸收谱线进行积分,需要极高分辨率的光学系统和极高灵敏度的检测器,目前还难以做到。
这就是早在19世纪初就发现了原子吸收的现象,却难以用于分析化学的原因。
积分吸收与峰值吸收
峰值吸收 1955年Walsh 提出,在温度不太高的稳定火焰条件下,峰值吸收系数与火焰中被测元素的原子浓度也正比。
积分吸收与峰值吸收