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原子吸收光谱分析一、光谱基本原理原子吸收光谱是利用原子在特定波长的光照射下，原子从基态跃迁到激发态，吸收光能的原理。
根据波长的选择，原子吸收光谱可分为光电、可见、紫外和X射线等光谱。
其中，紫外-可见光谱（UV-Vis）是应用最广泛的分析方法。
原子吸收光谱依靠光源、样品和检测器共同完成分析。
在光源方面，通常使用中空阴极灯、氢、氩等气体放电灯作为发射源；在样品中，需要有吸收光线的元素，如金属、无机盐或有机物中的元素；检测器则根据不同光谱区域的吸收信号进行测量。
二、仪器构成原子吸收光谱分析仪器主要包括光源、光学系统、样品室和信号接收装置。
光源通常采用中空阴极灯，通过通电使高纯度金属蒸发产生原子，金属原子处于激发态时吸收特定波长的光，从而完成光谱分析。
光学系统包括一个反射镜和一个衍射光栅，用于选择特定波长的光进入样品池。
样品室通过控制进样量和流速将待测样品引入到光路中，使其与待测元素发生反应。
信号接收装置一般采用光电倍增管或CCD相机，将吸收的光信号转化为电信号，并通过放大和分析处理，最终得到光谱图谱。
三、应用原子吸收光谱分析在许多领域都有广泛应用。
在环境领域，可以用于测定水、土壤和空气中的重金属、汞、铅等元素的含量，以评估环境的污染程度。
在食品安全和农业领域，可以用来检测食品中的农药残留、微量元素含量等。
在药物和化学品的质量控制中，原子吸收光谱也被广泛应用，用于检测药品中的微量金属离子、无机盐等。
此外，原子吸收光谱还用于地质勘探、金属材料分析、放射性元素检测等领域。
四、未来发展随着科学技术的不断发展，原子吸收光谱分析也在不断完善。
一方面，研发更先进的光源和光学系统，提高光源的稳定性和精确性，加强光学系统的分辨率和选择性。
另一方面，开发更灵敏的检测器，提高信号接收装置的灵敏度和快速性。
此外，利用微纳米技术，制备新型材料，提高原子吸收光谱的灵敏度和选择性。
同时，结合化学计量学、机器学习等技术手段，用于光谱数据处理和解析，进一步提高分析的准确性和效率。
原子吸收光谱分析基本要点：1. 了解影响原子吸收谱线轮廓的因素；2. 理解火焰原子化和高温石墨炉原子化法的基本过程；3. 了解原子吸收分光光度计主要部件及类型；4. 了解原子吸收分光光度法干扰及其抑制方法；5. 掌握原子吸收分光光度法的定量分析方法及实验条件选择原则。
第一节原子吸收光谱分析概述一、原子吸收光谱分析定义：根据物质产生的原子蒸气中待测元素的基态原子对光源特征辐射谱线吸收程度进行定量的分析方法。
二、原子吸收光谱分析的特点：（1 ）灵敏度高：其检出限可达10 -9 g /ml （某些元素可更高）；2 ）选择性好：分析不同元素时，选用不同元素灯，提高分析的选择性；（3 ）具有较高的精密度和准确度：试样处理简单。
第二节原子吸收光谱分析基本原理一、原子吸收光谱的产生及共振线在一般情况下，原子处于能量最低状态（最稳定态），称为基态（ E 0 = 0 ）当原子吸收外界能量被激发时，其最外层电子可能跃迁到较高的不同能级上，原子的这种运动状态称为激发态。
处于激发态。
出于激发态的电子很不稳定，一般在极短的时间（10-8-10 -7s）便跃回基态（或能量较低的激发态），并以电磁波的形式放出能量：A E=En-EO=h=hc/ 入共振发射线：电子从基态跃迁到能量最低的激发态时要吸收一定频率的光，它再跃迁回基态时，则发射出同样频率的光（谱线），这种谱线称为共振发射线共振吸收线：电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱线称为共振吸收线。
共振线：共振发射线和共振吸收线都简称为共振线。
各种元素的原子结构和外层电子排布不同，不同元素的原子从基态激发至第一激发态（或由第一激发态跃迁返回基态）时，吸收（或发射）的能量不同，因而各种元素的共振线不同而各有其特征性，所以这种共振线是元素的特征谱线。
二、谱线轮廓与谱线变宽（一）吸收线轮廓若将一束不同频率，强度为10的平行光透过厚度为1cm的原子蒸汽时，一部分光被吸收，透射光的强度lv仍服从朗伯-比尔定律：式中：Kn——基态原子对频率为的光的吸收系数，它是光源辐射频率的n函数由于外界条件及本身的影响，造成对原子吸收的微扰，使其吸收不可能仅仅对应于一条细线，即原子吸收线并不是一条严格的几何线（单色I ）,而是具有一定的宽度、轮廓，即透射光的强度表现为频率分布。
原子吸收光谱的原理及应用原理介绍原子吸收光谱是一种常用的分析技术，通过测量原子吸收光的强度来确定样品中特定元素的浓度。
其原理基于原子在特定波长的光照射下，原子能级发生跃迁的现象。
1.原子能级跃迁原子中的电子存在不同能级，当原子吸收外部能量时，电子从低能级跃迁到高能级。
这种跃迁过程可以通过吸收特定波长的光实现。
2.光谱特征各种元素的原子都有独特的能级结构和跃迁特性，因此它们对特定波长的光具有特定的吸收能力。
通过测量并分析吸收光的特征可以确定样品中的元素浓度。
3.原子的光学吸收特性原子的吸收光谱通常呈现为锐利而离散的吸收线，称为谱线。
每条谱线对应于原子能级间的一个跃迁过程，其位置和强度可用于确定元素浓度。
应用领域原子吸收光谱在许多领域具有广泛的应用，下面列举了几个主要领域：1.环境监测原子吸收光谱可以用于测量大气、水体和土壤中的污染物浓度。
例如，通过分析大气中的重金属含量，可以评估工业排放对环境的影响程度。
2.食品安全原子吸收光谱在食品安全监测中发挥着重要作用。
它可以检测食品中的微量元素，如铅、汞和镉等，确保食品的安全性和质量。
3.药物分析在药物开发和制造过程中，原子吸收光谱可用于确定药物中的活性成分和杂质。
这有助于确保药物的质量和纯度。
4.冶金行业原子吸收光谱在冶金行业的合金分析和金属中杂质检测方面具有重要作用。
它可以快速、准确地测定合金中各种元素的含量。
5.地质勘探在地质勘探中，原子吸收光谱可以用于分析岩石和土壤样品中的元素含量。
这对于矿产资源勘探和环境地质研究非常重要。
原子吸收光谱的优势和局限性优势：•高灵敏度：原子吸收光谱可以检测到极低的元素浓度，通常在微克/升至毫克/升的范围内。
•广泛适用性：该技术可以应用于多种样品类型，包括溶液、气体和固体。
•准确性和精确性：原子吸收光谱具有较高的准确性和精确性，可以提供可靠的结果。
局限性:•单元素分析：每次只能测量样品中的一个元素，因此需要进行多次测量，不适用于多元素同时分析。
火焰原子吸收光谱法的优缺点说起火焰原子吸收光谱法，这可是化学界里头的一把“利剑”，专门用来揭开物质里那些微小原子的秘密。
咱们不妨用大白话聊聊它的厉害之处，还有那么一丁点儿的小不足。
先说它的优点吧，嘿，那可真是“一目了然，精准无比”。
你想象一下，就像咱们用放大镜看蚂蚁搬家，火焰原子吸收光谱法就是化学家们手里的超级放大镜，只不过它看的是原子级别的“搬家”。
它能让咱们看到不同元素在火焰里发出的特有光波，就像是每个元素都有自己独一无二的“身份证”，一照就准，错不了。
这方法用起来，那叫一个“快准狠”，几秒钟就能搞定，效率杠杠的。
而且啊，这方法还特别“挑剔”，专挑那些咱们想找的元素，其他的不管多热闹，它都视而不见。
这就像是在人海中找到你的老朋友，即使周围人再多，你也能一眼认出他。
所以，火焰原子吸收光谱法在环境检测、食品安全这些领域可是大显身手，帮助咱们把有害物质揪出来，保护大家的健康。
不过呢，话说回来，这方法也不是十全十美的。
它有时候也会有点“小脾气”，得好好哄着。
比如，它对环境要求特别高，温度、湿度都得刚刚好，稍微差点儿就可能影响结果。
这就像养花儿一样，得细心照料，不然花儿就不开心了。
还有啊，它只能测一种元素，要是想同时知道好几种元素的含量，那就得一个个来，有点儿费时费力。
这就像咱们去超市买东西，如果只能一个个结账，那队伍得排多长啊！但总的来说，火焰原子吸收光谱法还是瑕不掩瑜的。
它就像是化学家们手中的“魔法棒”，轻轻一挥，就能揭示出物质的真相。
虽然有时候需要咱们多花点心思去照顾它，但看到那些准确无误的数据时，一切努力都是值得的。
毕竟，在科学的世界里，追求的就是那份“真”和“准”嘛！。
1原子吸收光谱分析AAS(atomic absorption spectroscopy)概述来源：分析行业原子吸收光谱分析法（AAS）是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法。
原子吸收分光光度法和我们以前在分析化学中学过的吸光光度法有很多的相似之处。
这里将通过对比的方式，在简单的复习一般吸光光度法的基础上引入原子吸收分光光度法的概念。
1.1 原子吸收光谱研究的历史人们对光吸收现象的研究始于18世纪初叶。
光吸收现象是指光辐射在通过晶体或液体介质后，其辐射的强度和方式会发生变化的现象。
通过研究这种光辐射吸收现象，人们注意到：原始的光辐射在经过吸收介质后，能量可以分为三个部分：（1）散射的，（2）被吸收的，（3）发射的辐射。
根据粒子从基态到激发态对辐射的吸收原理可以建立各种吸收光谱法，如分子、原子吸收光谱分析；相反，根据粒子从激发态到基态的光能辐射可以建立各种荧光发射光谱分析，只是在测量方向上和光路垂直。
原子吸收光谱法发展经历了这样的几个发展阶段：1.1.1 对原子吸收现象的初步认识因为太阳光是最普通的光源，所以光谱学和吸收光谱法的历史，与对太阳光的观察是紧密相联的。
文献中有记载最早的对原子吸收光谱现象的发现是在1802年，伍朗斯顿(W.H.Wollasto n)在研究太阳连续光谱时，曾指出在太阳连续光谱中存在着许多条的暗线。
几年以后，弗兰霍夫（Fraunhofer）在研究太阳连续光谱时，又独立地再次观察到了这些暗线，并详细地研究了这种现象，所以人们称这些暗线为弗兰霍夫线，但在当时还没有人能阐明产生这种暗线的原因。
1832年，研究其它现象的英国人布鲁斯特(D. Brewster) 首先对弗兰霍夫线产生的原因作了基本上是正确的解释。
在对白光通过一氧化氮时的谱线吸收现象进行了观察后，他认为弗兰霍夫线是由于太阳外围大气圈中比光源温度低的气体吸收了从光源发出的光的缘故。
然而真正对这种吸收现象作出确切解释的还是本生(R. Bu nsen)和克希荷夫(G. Kirchhoff)。
1860年他们在对碱金属和碱土金属光谱的火焰光谱，以及在这些光谱中所伴生的谱线自蚀现象作系统研究后，证实了钠蒸气发出的光通过比该蒸气温度低的钠蒸气时，会引起钠谱线的吸收。
根据钠发射线和弗兰霍夫线在光谱中位置相同这一事实，证明太阳连续光谱中的暗线D线，正是太阳外围大气圈中的钠原子对太阳光谱中的钠辐射吸收的结果，建立了这种吸收的基本原理。
因此可以认为这是历史上用原子吸收光谱进行定性分析的第一个例证。
这种现象可用来测定火焰的温度。
下图是该经典实验的装置图。
图 1 R. Bunsen和G. Kirchhoff研究钠光谱中谱线自蚀的实验装置。
连续光源发射的光经透镜L聚焦后通过Bunsen燃烧器B的火焰，并将一小勺氯化钠引入到火焰，光束被棱镜P色散后在屏幕S上进行观察，钠D线以一黑色不连续光谱形式出现在连续光谱的另一端。
这个实验证明：把钠盐送入火焰而发射出的黄色的钠线，相当于太阳光谱的暗D线。
这样，D线可能是由于在太阳的气圈中有钠原子存在。
他们还得出结论说，观察太阳和某些其他行星的光谱线，可以了解其大气成分。
发射和吸收光谱之间的关系已由G. Kirc hhoff精确地列出公式。
按照克希霍夫定律，所有物质都吸收与其发射光波长相等的光。
这个定律具有普遍的正确性，阐明了发射和吸收之间的关系，并说明任何能够发射给定波长辐射的物质都能吸收同一波长的辐射。
然而在实际上。
它通常只应用于气态物质。
1902年，R.. Woodson将钠D2线通过钠蒸气，发现了只辐射D2线的这种共振辐射现象。
后来，他又利用从水银电弧发出的波长为253.7nm谱线被水银蒸气吸收这一现象，对空气中的水银进行了测定，为工业上对空气中汞浓度的测定奠定了基础。
在G. Kirchhoff工作及其它一些观测的基础上，1900年Planck建立了光的吸收和发射的量子理论。
根据这一理论，原子只能吸收某一确定波长(频率)的辐射，即原子只能吸收和释放某一确定的能量??、?和?的特征值视原子而异。
继G. Kirchhoff的工作之后，到1920年左右，原子吸收光谱的理论研究方面有了较大的发展，确定了吸收值和某些原子常数之间的关系，阐明了谱线变宽效应以及在这些效应下谱线的形状，制定了原子吸收测定方法。
但是原子吸收的原理仍然主要被天文学家用来测定星球大气中金属的浓度。
这种测定方法，需要有热电离理论(萨哈，Saha，192 9年提出)和线吸收系数理论。
定量估价原子浓度的一个重要概念称为原子的“振子强度”。
测定谱线吸收的实验基础，在于测量不同元素和不同谱线的振子强度。
要做到这点，需确切了解吸收介质中自由原子的浓度，这样一来实验方法就比较复杂，以致这些方法不适宜用作化学分析。
产生这种情况的主要原因是未能找到一种解决测量原子吸收系数的实用方法。
唯一例外是空气中汞浓度的测定。
汞元素广泛用于工业生产，毒性很强，而且在大气中测量它很困难。
但由于它的特性，即使在室温下汞也具有足够高的蒸气压，这样，利用它的共振线吸收，AAS很易用于汞的测定。
基于此种原理而设计的第一台仪器，在本世纪三十年代早期已经问世。
直到1 950左右，AAS在分析化学方面的应用，还只限于测定大气中的汞蒸气，它并未引起人们应有的重视。
如上所述，虽然G. Kirchhoff早已在1860年就认识了原子吸收的原理，并且此理论基础在以后的几十年中又不断有所发展，但这一方法的实际意义却在很长的一段时间内没有被人们所认识。
1.1.2 技术突破和在分析化学上的应用原子吸收分光光度法作为一个样品成分分析方法出现以后，也经历了一个发展的过程。
其中用火焰作吸收介质的原子吸收分光光度法，是早期发展的主要原子化方法。
1.1.2.1 空心阴极灯的发明由于产生气态自由原子的困难，妨碍了原子吸收在测定其他元素上的应用。
随着发射火焰光度法的发展，发现把细散的试样投入火焰，即可获得一个相当简单的和具重现性的方法。
在火焰温度下，大部分的化合物蒸发和解离，致使火焰气体含有很多元素的自由原子。
尽管有这样众所周知的事实，使用这种火焰于吸收测量的可能性仍未引起重视。
原子吸收的带宽仅有百分之几埃的数量级。
要在如此窄的带宽中，准确测定随频率急剧变化的积分吸收系数，在商品仪器中是难以实现的，也无法保障足够的信噪比。
1953年，澳大利亚物理学家沃尔什(A.Walsh) 建议采用原子吸收光谱作为一种化学分析法。
但是，原子吸收光谱法实际上正式诞生于1955年，Walsh发表了一篇论文“The appli cation of atomic absorption spectra to chemical analysis”, 在他的论文中指出可以用简单的仪器作原子吸收分析，提出了峰值吸收测量原理——通过测量峰值吸收系数来代替积分吸收系数的测定。
峰值吸收系数与待测原子浓度存在线性关系。
他还提出，采用锐线光源是可以准确测定峰值吸收系数的。
空心阴极灯是一种实用的锐线光源。
这就解决了实际测量的困难。
人们很早就对空心阴极灯辉光放电现象进行了光谱研究，为空心阴极灯作为一种稳定的锐线光源提供了理论依据，从而使在二十世纪五十年代提出的原子吸收分析的蜂值吸收测量，有了实际可能。
在文章中，他还强调指出这个方法的优点：原子吸收光谱法和发射法不同，它具有与跃迁激发电压无关，很少受温度变化及其它辐射线或原子间能量交换的影响等优点。
这一论文奠定了原子吸收分光光度法的理论基础，开拓了它广泛应用的前景。
另外，在这一年中，阿尔克马德（A1kemade）和米拉兹(Milatz )也独立地发表了几篇文章，建议将原子吸收光谱法作为常规的分析方法。
这些文献促使火焰光谱学的分析应用得到人们的重视。
在此之后的几年中，主要是Walsh和他在澳大利亚联邦科学和工业研究机构的合作者们将原子吸收发展成为一种具有高灵敏度和高选择性的定量分析技术，并命名为原子吸收分光光度分析 (atomic absorption spectroscopy)。
Walsh不仅在发展该方法的理论基础方面享有声誉，并在实际应用和仪器原理方面也做出了贡献。
1960年，在他的文章“Hollow-cathode discharge---the construction and characteristics ofsealed-off tubes for use as spectroscopic light source.”中提出使用空心阴极灯作为AAS测定的灯光源，解决了原子吸收光谱的光源问题。
与此同时，荷兰的J. T. J. A1kemade也报道了采用火焰的吸收实验。
自此以后，不少作者对这一方法的理论和实验作了进一步的研究和探索，并且研制出各种型号性能优良的仪器和元素灯，加速了这一新技术的发展和应用。
原子吸收分光光度法作为一个强有力的分析测试手段开始得到广泛应用与飞跃发展，还是1955年以后的事情。
其发展的速度和规模，仅从以下的数字就可以看出来。
自1954年在澳大利亚墨尔本物理研究所展览会上展览出第一台简单的原子吸收分光光度计，到50年代末 PE 和 Varian公司推出了原子吸收分光光度计商品仪器，促使原子吸收分析趋于实用，并迅速发展起来。
例如，1958年，发表了首篇应用于农业化学分析的文章。
在1962年，世界上只有少数的原子吸收分光光度计仪器，1964年只有400台，1966年2000台，1968年达到5000台，而到1972年估计全世界已有20000台原子吸收分光光度计在使用。
空心阴极灯光源的使用，原子吸收分光光度计商品仪器的大量生产，为原子吸收分光光度法的推广提供了实际的可能性。
从1967年开始，每隔二年就召开一次国际原子吸收光谱会议。
原子吸收分光光度法得到日益迅速的发展。
1.1.2.2 近代常用技术的出现1959年里沃夫提出电加热石墨管原子化技术，大大提高了原子吸收的灵敏度。
1968年，马斯曼(Massman)对该装置作了重大改进，发展成为今天应用于商品仪器的高温石墨炉装置。
无焰原子化装置为原子吸收分析开拓了新的途径。
1961年卢沃夫(俄B. V. L` Vov)发表了非火焰原子吸收法的研究工作论文，提出了电热原子化原子吸收分析，用L`vov炉作原子化器，此法比火焰原子吸收法的灵敏度要高得多，绝对灵敏度可达到10-10～10-14 克，使原子吸收分光光度法又向前跨进了一大步。
1961年卢沃夫(俄B. V. L` Vov)发表了非火焰原子吸收法的研究工作论文，提出了电热原子化原子吸收分析，用L`vov炉作原子化器，此法比火焰原子吸收法的灵敏度要高得多，绝对灵敏度可达到10-10～10-14 克，使原子吸收分光光度法又向前跨进了一大步。
