原子吸收光譜法(Atomic Absorption Spectrometry)是基于從光源發(fā)射的待測(cè)元素的特征輻射通過樣品蒸氣時(shí),被蒸氣中待測(cè)元素的基態(tài)原子所吸收,根據(jù)輻射強(qiáng)度的減弱程度以求得樣品中待測(cè)元素的含量。

　　通常情況下，原子處于基態(tài)。當(dāng)相當(dāng)于原子中的電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)所需要的輻射頻率通過原子蒸氣，原子就能從入射輻射中吸收能量，產(chǎn)生共振吸收，從而產(chǎn)生吸收光譜。原子吸收分析就是利用基態(tài)原子對(duì)特征輻射的吸收程度的，常使用zui強(qiáng)吸收線作為分析線。

　　原子吸收光譜儀由以下四部分組成

　　1.光源系統(tǒng):空心陰極燈

　　2.原子化系統(tǒng):火焰原子化器;石墨爐原子化器或氫化物發(fā)生器。

　　3.分光系統(tǒng)：?jiǎn)紊?/span>

　　4.檢測(cè)系統(tǒng)：光電倍增管等

　　光源系統(tǒng)

　　原子吸收光源應(yīng)滿足以下條件

　　1.能輻射出半寬度比吸收線半寬度還窄的譜線，并且發(fā)射線的中心頻率應(yīng)與吸收線的中心頻率相同。

　　2.輻射的強(qiáng)度應(yīng)足夠大。

　　3.輻射光的強(qiáng)度要穩(wěn)定，且背景小。

　　空心陰極燈則可滿足原子吸收上述三點(diǎn)要求，它是利用空心陰極效應(yīng)而制成的一種特殊輝光放點(diǎn)管。

　　空心陰極燈發(fā)光機(jī)理

　　空心陰極燈為直流供電，當(dāng)在正負(fù)電極上施加適當(dāng)電壓(一般為300～500伏)時(shí)，在正負(fù)電極之間便開始放電，這時(shí)，電子從陰極內(nèi)壁射出，經(jīng)電場(chǎng)加速后向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)。

　　電子在由陰極射向陽(yáng)極過程中與載氣(惰性氣體)原子碰撞使其電離成為陽(yáng)離子，帶正電荷的惰性氣體離子在電場(chǎng)加速下，以很快的速度轟擊陰極表面，使陰極內(nèi)壁的待測(cè)元素的原子濺射出來，與其它粒子相互碰撞而被激發(fā)，處于激發(fā)態(tài)的原子很不穩(wěn)定，大多會(huì)自動(dòng)回到基態(tài)，同時(shí)釋放能量，發(fā)出共振發(fā)射線。

　　銳線光源定義：光源發(fā)射線的中心頻率與吸收線的中心頻率一致，而且發(fā)射線的半寬度比吸收線的半寬度小得多時(shí)，則發(fā)射線光源叫做銳線光源。

　　光源能量能被原子充分吸收，測(cè)定的靈敏度就高。

　　如果用連續(xù)光源，則吸收光的強(qiáng)度只占入射光強(qiáng)度的極少部分，使測(cè)定的靈敏度極差。

　　原子化器系統(tǒng)

　　原子化器是將樣品中的待測(cè)組份轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子的裝置。

　　1.火焰原子化器

　　火焰原子化法是利用氣體燃燒形成的火焰來進(jìn)行原子化的，實(shí)際上就是一個(gè)噴霧燃燒器，由三部分組成，即噴霧器(nebulizer)、霧化室(spray chamber)和燃燒器(bumer)。

　　噴霧器:將試樣溶液轉(zhuǎn)為霧狀。

　　霧化室：內(nèi)裝撞擊球和擾流器(去除大霧滴并使氣溶膠均勻)。

　　燃燒器：產(chǎn)生火焰并使試樣蒸發(fā)和原子化。

　　火焰

　　試樣霧滴在火焰中，經(jīng)蒸發(fā)，干燥，離解(還原)等過程產(chǎn)生大量基態(tài)原子。

　　火焰溫度的選擇：

　　1.保證待測(cè)元素充分離解為基態(tài)原子的前提下，盡量采用低溫火焰;

　　2.火焰溫度越高，產(chǎn)生的熱激發(fā)態(tài)原子越多;

　　3.火焰溫度取決于燃?xì)馀c助燃?xì)忸愋?，常用空?mdash;乙炔高溫度2600K能測(cè)35種元素。

　　火焰類型：

　　化學(xué)計(jì)量火焰(燃助比與化學(xué)計(jì)量比相近)：

　　中性火焰，溫度高，干擾少，穩(wěn)定，背景低，常用。

　　富燃火焰(燃?xì)饬看?：

　　還原性火焰，燃燒不完全，溫度稍低，測(cè)定較易形成難熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等。

　　貧燃火焰(助燃?xì)饬看?：

　　火焰溫度低，氧化性氣氛，適用于堿金屬測(cè)定。

　　2.無火焰原子化器

　　常用無火焰原子化器包括石墨爐原子化器和氫化物原子化器。

　　石墨爐原子化法是利用低壓、大電流來使石墨管升溫，高溫度可升至3000℃，這一升溫過程可使石墨管中的試樣完成干燥、灰化、原子化和凈化等測(cè)定。

　　干燥 去除溶劑，防止樣品濺射。

　　灰化 使基體和有機(jī)物盡量揮發(fā)出去。

　　原子化 待測(cè)化合物分解為基態(tài)原子,此時(shí)停止通Ar氣,延長(zhǎng)原子停留時(shí)間,提高靈敏度度。。

　　凈化 樣品測(cè)定完成，高溫去殘?jiān)?，凈化石墨?/span>

　　石墨爐原子化器與火焰原子化器比較

　　1 原子化效率高，可達(dá)到90%以上，而火焰法僅只有10%多一點(diǎn)。

　　2 靈敏度高(可達(dá)到10-12～10-14),試樣用量少，適合于低含量及痕量組份的測(cè)定。

　　3 溫度高，在惰性氣氛中進(jìn)行且有還原性碳的存在，有利于易形成難離解氧化物元素的離解和原子化。

　　其他原子化方法

　　(1)低溫原子化方法

　　主要是氫化物原子化方法，原子化溫度700~900 ゜C ;

　　主要應(yīng)用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素

　　原理： 在酸性介質(zhì)中，與強(qiáng)還原劑硼氫hua鈉反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物。例

　　AsCl3 +4NaBH4 + HCl +8H2O = AsH3 ↑+4NaCl +4HBO2+13H2

　　將待測(cè)試樣在專門的氫化物生成器中產(chǎn)生氫化物，送入原子化器中檢測(cè)，氫化物易分解，原子化溫度低。

　　特點(diǎn)：原子化溫度低 ;

　　靈敏度高(對(duì)砷、硒可達(dá)10-9g);

　　基體干擾和化學(xué)干擾小;

　　(2)冷原子化法

　　主要應(yīng)用于：各種試樣中Hg元素的測(cè)量;

　　原理： 將試樣中的汞離子用SnCl2或鹽酸羥胺完全還原為金屬汞后，用氣流將汞蒸氣帶入具有石英窗的氣體測(cè)量管中進(jìn)行吸光度測(cè)量。

　　特點(diǎn)：常溫測(cè)量;

　　靈敏度、準(zhǔn)確度較高(可達(dá)10-8g汞);

　　分光系統(tǒng)

　　1.作用 將待測(cè)元素的共振線與鄰近譜線分開 。

　　2.組件 色散元件(棱鏡、光柵)，凹凸鏡、狹縫等。

　　3.單色器性能參數(shù)

　?。?） 倒線色散率（ D ） 兩條譜線間的距離與波長(zhǎng)差的比值Δl/Δλ為線色散率。實(shí)際工作中常用其倒數(shù) Δλ/Δl

　　（2） 分辨率 儀器分開相鄰兩條譜線的能力。用該兩條譜線的平均波長(zhǎng)與其波長(zhǎng)差的比值 /Δλ表示。

　?。?） 通帶寬度（ W ） 指通過單色器出射狹縫的某標(biāo)稱波長(zhǎng)處的輻射范圍。當(dāng)?shù)咕€色散率(D)一定時(shí)，可通過選擇狹縫寬度(S)來確定： W=D´S

　　檢測(cè)系統(tǒng)

　　主要由檢測(cè)器、放大器、對(duì)數(shù)變換器、顯示記錄裝置組成。

　　1.檢測(cè)器 -------- 將單色器分出的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。

　　如：光電池、光電倍增管、光敏晶體管等。

　　分光后的光照射到光敏陰極K上，轟擊出的 光電 子又射向光敏陰極1，轟擊出更多的光電子，依次倍增，在后放出的光電子 比初多到106倍以上，大電流可達(dá) 10μA，電流經(jīng)負(fù)載電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)送入放大器。

　　2.放大器 ------將光電倍增管輸出的較弱信號(hào)，經(jīng)電子線路進(jìn)一步放大。

　　3.對(duì)數(shù)變換器 ------光強(qiáng)度與吸光度之間的轉(zhuǎn)換。

　　4.顯示、記錄   

　　原子吸收儀器類型

　　單光束：

　　1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小， 價(jià)格低;

　　2.易發(fā)生零漂移，空心陰極燈要預(yù)熱

　　雙光束：

　　1.零漂移小，空心陰極燈不需預(yù)熱，降低了MDL;

　　2.仍不可消除火焰的波動(dòng)和背景的影響

　　原子吸收是上世紀(jì)五十年代以后發(fā)展起來的定性定量的儀器分析技術(shù)。因其靈敏度高、特異性好、準(zhǔn)確度高、分析范圍廣和簡(jiǎn)便快速而獲得推廣，目前為止，技術(shù)發(fā)展已經(jīng)相對(duì)成熟，可用來測(cè)定食品、水、化妝品、生物材料、土壤等樣品中的銅、鐵、鋅、鈣、鎂、錳、鉛等約70種元素。廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，也成了各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的必備分析儀器。