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原子吸收分光光度法又稱原子吸收光譜法。所謂原子吸收就是指氣態(tài)自由原子,對于同種原子發(fā)射出來的特征光譜輻射具有吸收現(xiàn)象,將這種原子吸收現(xiàn)象應用到化學定量分析,首先必須將試樣溶液中的待測元素原子化,同時還要有一個強度穩(wěn)定的光源,給出同樣原子光譜輻射,使之通過一定的待測元素原子區(qū)域,從而測出其消光值,然后根據(jù)消光值對標準溶液濃度關系曲線,計算出試樣中待測元素的含量
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1 定量分析的理論依據(jù)
原子吸收共振線的強度和蒸汽中原子濃度的關系,與分光光度法中分子溶液對光的吸收規(guī)律相似,一束平行的,輻射強度為Pof,頻率為f的光,投射到長度為L的火焰中,火焰吸收均勻,若通過火焰后的光強度為Pf,則在頻率為f時的吸收系數(shù)K可由下式表示:
Pf=Pof*e-KfL,Kf與f的關系即為吸收線的輪廓,在很大程度上它決定于火焰的溫度和吸收原子周圍的壓力,吸收線的半寬是指吸收系數(shù)為大值一半時的輪廓寬度,吸收與原子濃度之間有以下關系:∫Kfdf =e2Noff/mc,式中Kf為吸收系數(shù),c為光速,e為電子電荷,m為電子質(zhì)量,2Nof為單位體積內(nèi)進行吸收的原子數(shù),f為振子強度,是指每個原子可能吸收光源能量的平均電子數(shù)。由于原子吸收線的寬度非常狹窄,約為十分之幾納米,因此要準確求得積分吸收系數(shù)是非常困難的,同時還要求單色儀必須具有千分之幾納米的分辨率,這就超過了一般單色儀的工作能力,為此在實際應用中,使用銳線光源測光吸收線中心位置的吸收系數(shù)(即大吸收系數(shù)K),用譜線寬度較原子吸收線更窄的光源,如空心陰極燈發(fā)出的光,能夠測定原子蒸汽的吸收系數(shù)K0,在化學分析中,為求得基態(tài)原子數(shù)N的比較值,只需要測定吸光度A,不必求得K0,K0與原子濃度N有線性關系,即:
K0=KN,A=0.4343K0L=K′N,上式說明原子吸光度與原子蒸汽濃度有直線關系,由此可見原子吸收中的銳線光源是定量分析的基礎。
2 主要部件及功能
原子吸光法是利用原子蒸汽能夠吸收該元素本身特征波長的現(xiàn)象,來進行化學分析的一種方法,此法將試樣的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)樵诱羝?,再測量原子蒸汽對特征波長輻射的吸收,通過比較標準樣與試樣吸收值來測定試樣中元素的濃度。
原子吸收分光光度計包括以下部件,現(xiàn)將各部件的功能簡述如下:
2.1 穩(wěn)定的銳線光源
它可以發(fā)射待測元素的共振線。光源一般由待測元素制成具有空心陰極的燈,燈的發(fā)射光經(jīng)電調(diào)制或切光器調(diào)制成交流,再由放大器解調(diào)并檢出,使之與火焰的直流輻射相區(qū)別。
2.2 原子化器
它使溶液轉(zhuǎn)化為原子蒸汽,常用的有火焰和石墨爐倆種,火焰中常用的是空氣-乙炔火焰,高溫元素用氧化亞氮-乙炔火焰。
2.3 單色器
起分離共振線的作用,使共振線聚焦于光電倍增管上。
2.4 光電倍增管
它可以檢出入射光能量強度,其后接放大器和讀出裝置。
2.5 放大器
它將光電倍增管發(fā)出的信號通過解調(diào)放大,轉(zhuǎn)換成對數(shù)信號,提供給記錄系統(tǒng),這一環(huán)節(jié)包括解調(diào)燈信號放大、對數(shù)轉(zhuǎn)換、自動調(diào)零、量程擴展和曲線校直等部分。
2.6 記錄系統(tǒng)
包括電表讀數(shù)、記錄儀、數(shù)字顯示、數(shù)字打印和電傳打字等。
操作時先吸收空白溶液于火焰中,將儀器調(diào)零,這時對應空心陰極燈所發(fā)射出來的光為*,即吸光度為0(A=0),當噴入含有待測元素溶液時,部分光被吸收,這時光強度減弱表頭記錄吸光度值A,用待測元素的標準溶液繪制標準曲線,由此可以求出未知試樣中該元素的含量。