原子吸收分光光度计的工作原理

原子吸收分光光度计的工作原理： 元素在热解石墨炉中被加热原子化，成为基态原子蒸汽，对空心阴极灯发射的特征辐射进行选择性吸收。在一定浓度范围内，其吸收强度与试液中被的含量成正比。其定量关系可用郎伯-比耳定律，A= -lg I/I o= -lgT = KCL ，式中I为透射光强度；I0为发射光强度；T为透射比；L为光通过原子化器光程(长度)，每台仪器的L值是固定的；C是被测样品浓度；所以A=KC。 利用待测元素的共振辐射，通过其原子蒸汽，测定其吸光度的装置称为原子吸收分光光度计。它有单光束，双光束，双波道，多波道等结构形式。其基本结构包括光源，原子化器，光学系统和检测系统。它主要用于痕量元素杂质的分析，具有灵敏度高及选择性好两大主要优点。广泛应用于特种气体，金属有机化合物，金属醇盐中微量元素的分析。但是测定每种元素均需要相应的空心阴极灯，这对检测工作带来不便。 一、实验目的 1. 掌握火焰原子吸收光谱仪的操作技术； 2. 2. 优化火焰原子吸收光谱法测定水中镉的分析火焰条件； 熟 3. 熟悉原子吸收光谱法的应用。 二、方法原理 原子吸收光谱法是一种广泛应用的测定元素的方法。它是一种基于待测元素基态原子在蒸气状态对其原子共振辐射吸收进行定量分析的方法。为了能够测定吸收值，试样需要转变成一种在适合的介质中存在的自由原子。化学火焰是产生基态气态原子的方便方法。 待测试样溶解后以气溶胶的形式引入火焰中。产生的基态原子吸收适当光源发出的辐射后被测定。原子吸收光谱中一般采用的空心阴极灯这种锐线光源。这种方法快速、选择性好、灵敏度高且有着较好的精密度。 然而，在原子光谱中，不同类型的干扰将严重影响方法的准确性。干扰一般分为三种：物理干扰、化学干扰和光谱干扰。物理和化学干扰改变火焰中原子的数量，而光谱干扰则影响原子吸收信号的准确测定。干扰可以通过选择适当的实验条件和对试样的预处理来减少或消除。所以，应从火焰温度和组成两方面作慎重选择。 三、仪器和试剂 1. 仪器 2. 标准溶液 使用已有的10.0ppm的Cd2+溶液来配制浓度分别为2.00,1.00,0.500,0.250和 0.100ppm的Cd2+标准溶液。标准溶液配制应该使用蒸馏水小心的稀释已有溶液。取一定量储备液到100mL容量瓶，稀释至100mL，充分混合均匀。 3. 试样 四、实验步骤 在波长228.8nm处测定标准溶液的吸收。狭缝宽度和空心阴极灯的位置预先调整好。当吸入0.500ppm标准溶液时，调整波长为228.8nm,调整到最大吸收。 1. 火焰的选择： 火焰组成对Cd的测定灵敏度影响：通过溶液雾化方式引入0.500 g/ml的Cd标准溶液到空气-乙炔火焰中，小幅调节乙炔的流速，每次读数前用二次蒸馏水重新调零，以吸光度对流速作图。 2. 观察高度的影响： 在选定的合适的流速下，雾化的 0.500 g/ml的Cd标准溶液中，小幅调节火焰高度，每次读数前用二次蒸馏水重新调零，以燃烧器上方观察高度对流速作图。 3. 标准曲线和样品分析： 选择最佳的流速和燃烧高度，切换到标准曲线窗口，在开始一系列测定之前，用二次蒸馏水调零，同时如果再测量过程中有延误，再重新调零。在连续的一系列的测定中，记录每个溶液的吸收值，每次每个样品重复三次后转入下一个测定： l标准曲线系列：标准空白和标准溶液 l样品空白和样品溶液 l重复样品空白和样品溶液精密度 用低浓度和高浓度的溶液来测定方法的精密度。每次读数3次。检出限 为了得到仪器检测Cd的检出限，需对标准空白溶液读数3次。把不用的镉盐及其溶液放置到标有废弃瓶的瓶中。 五、结果和讨论 标准曲线 打印出本实验所做的标准曲线，注意任何弯曲并决定是否需要采用非线性曲线拟合。用这些曲线来测定试样空白和试样中Cd的含量，用扣除空白的方法得到试样中Cd的真实含量。计算原始试样含量中Cd的含量并估算最终结果中的不确定度。 精密度 用不同浓度的Cd标准溶液测定9次后，算出每个浓度的RSD，记录结果。 检出限 检出限常常用能够区分背景的RSD的最小浓度来表示。IUPAC对检出限的一个定义是3sb，sb为背景信号的标准偏差： D.L = 3sb / S S为标准曲线的斜率. 检出限之所以成为评价仪器性能的因素，是因为它取决于灵敏度与背景信号的比值。在本实验中，用9次测量标准空白溶液计算sb，而用标准曲线的斜率计算检出限。 六、问题 1. 当使用雾化器时，经常使用稀释硝酸作为溶剂。为什么硝酸是个较好的选择？（提示：硝酸盐的性质是什么？） 2. 火焰原子吸收光谱法具有哪些特点 ？ 3. 狭缝的自然宽度是多大？ 七、参考文献 1. Skoog, Holler and Nieman, Principles of Instrumental analysis 2. 赵文宽，张悟铭，王长发，周性尧，仪器分析实验，高等教育出版社，1997. 3. http:/www.chembio.niu.edu/electrochem/lab5.htm 试验目的：根据仪器分析手册给出的参考标准结果显示，石墨炉法测铅时，50ppb浓度的铅标样的吸光值应该大于0.3ABS；但目前使用20ppb的铅标样在该机上测量时，其吸光值仅有0.05ABS之多，按照参考值推算正确结果应该大于0.12ABS。为此、进行最佳优化条件的摸索试验。试验过程：（1）首先用A铅标液(20ppb)重复测试三次，其吸光度仅为0.0545ABS，并且重现性不良，相对标准偏差RSD=28.44%。（图1）（2）推测原石墨管不良，故更换了新石墨管并重新做石墨炉的光温校正，仍然使用A铅标样测试，吸光度未见提高（0.0539ABS），但重现性却得到提高（RSD=1.1%）；（图2）（3）分析条件不变，使用B铅标液(20ppb)重新配制了三个标样，前两个是含1硝酸的平行样、最后一个是额外加入了0.5%磷酸铵（做基体改进剂）的标样；（图3）测试结果列表：第一个标样： ABS=0.0513、RSD=6.04%；（原子化温度1800，清除温度2200）第二个标样： ABS=0.0521、RSD=1.73%；（原子化温度1800，清除温度2200）第三个标样： ABS=0.0730、RSD=0.55%；（原子化温度1800，清除温度2200）通过上述试验可以看出，样品加入了磷酸盐后，确实可以起到提高灵敏度的作用；这是因为基改进剂对铅起到了掩蔽作用，减少了铅在灰化阶段的损失量。（4）为了摸索最佳升温条件，仅测量上项中加入了基体改进剂的第三个标样，并且将原子化温度提高到2000；测试结果略有提高：ABS=0.0758 ，RSD=3.83%，（图4）（5）将原子化温度提高到2200，清除温度设定为2700； 其测试灵敏度不但未见提高，并且重现性反而变差了；ABS=0.0723 RSD=8.44%， （图5）（6）于是再次将原子化温度提高到2400，清除温度仍保持为2700； 其结果仍不理想，ABS=0.0720 RSD=5.28%， （图6）（7）通过上述试验看出，原子化温度的增加对灵敏度和重现性均无改善反而变差，于是将原子化温度设回2000； 测试结果ABS=0.0720 RSD=4.44%，重现性略有提高，但灵敏度未见提高。（图7）（8）全部条件按照仪器厂家提供的分析手册中的条件（7-48页）来设定； 其测试结果为ABS=0.0469 RSD=0.85%；通过上述结果分析：由于分析手册中给出的狭缝设定条件是 1.3nm，而在铅的283.3nm的共振吸收线附近的282.4nm处存在一条非铅的干扰谱线，于是背景校正产生了校正过渡现象；另外、由于原灰化温度设定为600，势必造成了灰化损失，所以吸光值下降了；但是由于狭缝的扩大，信噪比得以提高，所以相对标准偏差值（RSD）却很理想，这体现了“有一利便有一弊”的辨证观。（图8）（9）更换新标液后，重复上述步骤，其结果一致；ABS=0.0463 RSD=1.73%（图9）（10）全部按照分析手册的条件设定：狭缝为1.3nm，灯电流改为7.5mA；，样品改为不含基改的标样，测试结果 ABS=0.0171 RSD=9.36%，从中不难看出不加基改的标样的灵敏度反而更低。（图10）（11）重复上部骤，仅将狭缝改为0.4nm，灯电流改为6mA；其测试结果为ABS=0.0147 RSD=18.37%，狭缝、灯电流修正后无改善，说明灰化温度影响太大。（图11） 您可能对 原子吸收(AAS) 的这些文章也感兴趣： o 微波消解-石墨炉原子吸收测定化妆品中微量砷的不确定度评定 o 石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中铅量的测量不确定度评定 o 石墨炉原子吸收光谱法测定污水样品中微量铅的酸度影响 o 石墨炉原子吸收分光光度法测定复方黄丹烫伤膏中铅的含量 o 石墨炉原子吸收分光光度法测定富钒决明子中的钒含量 o 石墨炉原子吸收分光光度法测定富铬决明子中的铬含量 o 石墨炉原子吸收法测定水中铅的不确定度 o 程序控温湿法消解石墨炉原子吸收法测定苹果中的铅 o 双硫腺萃取后用石墨炉原子吸收分光光度法测定玻璃中的硒 o 微波消解-石墨炉原子吸收法测定烟草中的镉含量 TOP 社区附件及图片、FLASH动画上传方法简单介绍发送短消息查看公共资料 查找该会员全部帖子 UID:21046 精华: 2 威望:7 金币:3040.8 元 来自: 注册: 2008-11-10 状态: 离线 huayue123 个人空间 相册 组别:学术带头人 性别: 保密 积分:7288 帖子:1206 2009-01-03 22:29 | 只看楼主 树型| 收藏| 小 中 大 2# 复制 推广说明：复制此链接将实验室社区推荐给你的朋友，将获取社区金币3枚,威望1分!（12）仍然测试无基改的标样，狭缝0.4nm，灯电流6mA，时间常数0.1S，灰化温度降至400，原子化温度2000，清除温度2200； ABS=0.0919 RSD=7.73%，从结果看出，由于时间常数的缩短和灰化温度的降低，吸光值（灵敏度）比(14)步（0.0570ABS）提高了1.6倍。（图12）（13）为了单独证实时间常数的变化对灵敏度的影响，重复上述步骤，只是将时间常数改回0.2S； ABS=0.0570RSD=4.56%，实验证明，时间常数的延长使灵敏度下降了0.03ABS，但使重现性得以提高，（图13）（14）为了证实狭缝、灯电流对灵敏度的影响，将狭缝设定为1.3nm，灯电流设定为7.5mA测试结果为：ABS=0.0760，RSD=7.11%，与（12）比较灵敏度下降了。（图14）（15）为了进一步证实灯电流对灵敏度的影响，将灯电流改为6mA，狭缝还是1.3nm；ABS=0.0806 RSD=7.69%，说明灯电流减小有效果；（图15）（16）为了进一步证实狭缝对灵敏度的影响，将狭缝改为0.4nm；结果为ABS=0.0818 RSD=7.82% （图16）（17）按照最佳优化条件，仅加入了0.5%磷酸铵基改的标样，ABS=0.1089，RSD=2.94%，灵敏度与重现性均得以提高。说明尽管标样中没有共存物的干扰，但加入基改后，还是会对铅元素起到掩蔽作用，在灰化时减少了铅的损失。（图17）（18）基体改进剂换成磷酸氢二铵（二级品），将2克磷酸氢二铵溶解于100毫升的水中，配置成基体改进剂溶液，并采用外加入法，以找到最佳注入量；首先注入5L基改。ABS=0.1146 RSD=2.36%，测试证明，磷酸氢二铵的效果优于磷酸铵。（图18）（19）重复上一步，注入量改为7L后， ABS=0.1184, RSD=3.04%。（20）重复上一步，注入量改为9L后， ABS=0.1214, RSD=2.31%。（21）重复上一步，注入量改为11L后，ABS=0.1458, RSD=1.65%。（22）重复上一步，注入量改为13L后，ABS=0.1578, RSD=5.32%。（23）从上面的试验可以看出，基体改进剂注入量为11L是最佳选择（这与仪器推荐值一致）；虽然继续加大基改的进样量可以提高灵敏度，但重现性也相应变差了。为了排除基体改进剂中是否有铅的干扰这一疑问，单测基体改进剂，进样量为20L，ABS=0.0095, RSD=3.16%，结果说明磷酸氢二铵中几乎没有铅的残留。（图19）（24）重复上述工作，只是磷酸氢二铵换成分析纯等级，ABS=0.0091，结果与上步基本一致，说明无论何种等级的磷酸氢二铵中基本没有铅成分的残留，（图20）（25）前面测试的样品的硝酸介质含量均为1，为了摸索最佳硝酸比例对灵敏度的影响，现改用4硝酸介质的标样进行测定；其测试结果为：ABS=0.1642, RSD=1.28%，这个结果证明4酸介质的样品的吸光度大于1酸介质的样品。（图21）（26）使用10硝酸介质的标样进行测定，测试结果为ABS=0.1346, RSD=0.97%，这个结果证明10酸介质的样品的吸光度小于4酸介质的样品。（图22）（27）为了排除硝酸中是否有铅的残留影响，单测4的硝酸空白溶液，ABS=0.0119，说明硝酸中确有铅的残留（此酸为分析纯等级），但可以容忍。（图23）试验结果：（1）仪器最佳设定条件：狭缝0.4nm，灯电流6mA，时间常数0.1S；（2）仪器最佳升温条件：灰化400600，原子化18002000；（使用热解管）（3）样品中硝酸含量：4；（暂定，以后再做酸度的梯度试验确认）（4）基体改进剂加入量：10L磷酸氢二铵；试验后记：