原子吸收光谱分析仪器原理及组成

原子吸收光谱分析仪器具有灵敏度高可达到1010178.重复性和选择性好。操作简便快速。结果准确可靠。检测时样品用量少在几微升至几十微升之间，测量范围广几乎能用来分析所有的金属元素和类金属元素元件等优点。其可应用于冶金化工地质农业及医药卫生等许多方面；在环境监测食品卫生和生物机体内微量金属元素的测定以及医学和生物化学检验等应用也日益广泛。

人体中含有许多对维持正常生理过程有重要意义的金属元素，如钾钠钙镁铁铜锌锰钼和钴等。人体的血液汗液尿液头发及机体组织，由于受环境和饮食污染会引进体内铅汞镉和砷等有害元素。对这些金属元素的分析结果，可以反映机体内的生理过程及受环境污染而中毒的情况。原子吸收光谱分析仪器既可用于血液尿液粪便及生物组织中微量元素的分析，也可对内脏毛发骨骼等经定处理后，进行分析测定。

1原子吸收光谱分析方法的基本原理在自然界中，切物质的分子均由原子组成，而原子是由个原子核和核外电子构成。原子核内有中子和质子，质子带正电，核外电子带负电；其电子的数目和构型决定了该元素的物理和化学性质。电子按定的轨道绕核旋转；根据电子轨道离核的距离，有不同的能量级，可分为不同的壳层。每壳层所允许的电子数是定的。当原子处于正常状态时，每个电子趋向占有低能量的能级，这时原子所处的状态叫基态丑1.在热能电能或光能的作用下，原子中的电子吸收定的能量，处于低能态的电子被激发跃迁到较高的能态，原子此时的状态叫激发态原子从基态向激发态跃迁的过程是吸能的过程。处于激发态的原子是不稳定的。般在1010弋内就要返回到基态。或较低的激发态。此时，原子释放出多余9能级返回到丑，或。能级时所发射光谱的频率和波长；C光速。

当某种元素被激发后，核外电子从基态丑1激发到*接近基态的*低激发态丑1叫共振激发。当其又回到1时发出的辐射光线即为共振线。而基态原子吸收共振线辐射也可以从基态上升至*低激发态，由于各种元素的共振线不相同，并具有定的特征性，所以原子吸收仅能在同种元素的定特征波长中观察到，当光源发射的某特征波长的光通过待测样品的原子蒸气时，原子中的外层电子将选择性地吸收其同种元素所发射的特征谱线，使光源发出的入射光减弱，可以将特征谱线因吸收而减弱的程度用吸光度人，人与被测样品中的待测元素含量成正比；即基态原子的浓度越大，吸收的光量越多，通过测定吸收的光量，就可以求出样品中待测的金属及类金属物质的含量，对于大多数金属元素而言，共振线是该元素所有谱线中*灵敏的谱线，这就是原子吸收光谱分析法的原理，也是该法之所以有较好的选择性，可以测定微量元素的根本原因。

2原子吸收光谱分析仪器原子吸收光谱分析仪器的原理是通过火焰石墨炉等将待测元素在高温或是化学反应作用下变成原子蒸气，由光源灯辐射出待测元素的特征光，在通过待测元素的原子蒸气时发生光谱吸收。透射光的强度与被测元素浓度成反比，在仪器与其他谱线分开。经过光电转换器，将光信号转换成电信号。

由电路系统放大处理，再由0及外部的电脑分析计算，*终在屏幕上显待测样品中微量及超微量的多种金属和类金属元素的含量和浓度，由打印机根据用户要求打印报告单。

仪器主要由5部分组成光源原子化器光路系统电路系统电脑系统。

2.1光源光源是用来产生待测元素的原子谱线的，必须能够发射出比吸收线宽度更窄。并且光强大稳定的锐线光谱。

常用的光源有空心阴极灯及无极放电灯。

空心阴极灯的构造。是由待测元素材料制成圆筒形空心阴极，由钨材料制成棒型阳极，两电极密封在充有情性气体前端带有英石窗的玻璃灯管中。在工作时，仪器的电源电路为灯的阴极和阳极之间加上200400的电压，根据不同元素检测要求。提供不同的灯工作电流。灯通电后，阴极发出的电子在电场作用下加速。与惰性气体碰撞，使其电离，电离后的正离子向阴极加速运动。轰击阴极面，使阴极材料的原子漉射出来聚集在阴极附近。电子不断接受能量。由低能级跃迁到高能级，而能态是不稳定的。瞬间要从高能态返回到原来的基态，同时发射出与待测元素相同的特征光谱，由于许多元素的光谱处于紫外区，所以灯的透光窗须使用石英玻璃，灯的供电般采用脉冲电压，为使灯发光强度稳定，供电电流采用稳流措施，要求电流波动度小于0.1.

无极放电灯般用于蒸气压较高的元素或化合物的测定上，这种灯是个石英管，管内放进数毫克金属化合物并充有氩气。工作时将灯置于高频电场中，氩气激发。随着管内温度升高，金属化合物蒸发出来，并进步离解激发，从而辐射出金属元素的共振线。主要用砷硒镉锡贵金属等元素的测定。

2.2原子化器原子化器的作用是提供定的能量，使待测样品中的元素游离出蒸气基态原子，并使其进入光源的辐射光程，进行吸收。由于原子吸收光谱分析是建立在基态原子蒸气对共振线吸收的基础上来分析元素含量的方法，所以各种类型样品的原子化是分析中*关键的问，测定元素的结果是否准确，很大程度上取决于样品的原子化状态。这就要求原子化器尽可能有高的原子化率，并且稳定重现性好，干扰少和装备简单，现在仪器*常用的有两种原子化器，火焰原子化器和石墨炉。

火焰原子化器是*常用的原子化器，包括2个部分把样品溶液变成高度分散状态的雾化器和燃烧头。

工作时，由仪器外设的空压机提供压缩空气作为助燃气。

由管道进入雾化器，并在出口处以高速度喷出，会造成局部负压，使得样品溶液在大气压作用沿进样毛细管上升，随压缩空气同喷入雾室中。样品雾滴助燃气与燃气起在雾化器中充分混合后进入燃烧器，借燃烧火焰的热量，使待测元素原子化，常用的燃气为己炔，仪器外接高纯乙炔气罐，以乙炔做燃气。

燃烧头仪器均采用长缝式，由耐高温合金材料制成，不同型号的仪器其燃烧头的缝长和缝宽不样，般有1075，等几种，缝宽在0.5左右。

石墨炉*常用的是管型高温石墨炉，由于石墨是导体，当在石墨管两端接上正负电极，通上十几伏电压和400500之间的大电流时，石墨管会在243的短时间内，升到200030000的高温，将加入到石墨炉中的样品蒸发分解原子化，石墨管的内径通常在4为了防止石墨管和原子化的原子被氧化。仪器中的石墨管均封闭在个保护气室里，加热时。石墨管内外均通有惰气气体氩气。为了降低炉体对周围的热辐射，炉体外还通有冷却水。保持原子化器的外边在60，以下。

石墨炉原子化器，原子化效率高，所需样品量较少，检测灵敏精密度，使用石墨炉原子化时，样品要经过干燥灰化原子化净化4个过程。每个过程分别对应不同的温度，由仪器控温电路控制实施。1干燥是在等于或稍高于溶剂沸点的温度下加热数3，将溶液烘干，除去溶剂。2灰化在低于原子化的温度下加热数秒钟。将被测样品中有机物尽可能除去，减少基体组分可能带来的干扰。3原子化在被测元素的原子化温度下加热数秒钟，同时仪器检测系统记录此时尽，开始下次检测，这4个过程是阶梯式的升温程序。测定不同的元素时。各阶段使用的温度和时间不尽相同。现在的仪器均由微机控制。根据所测元素或操作者预先设定的数值自动完成。

2.3分光系统在原子吸收光谱分析中。为了防止原子吸光区内与吸收波长无关的辐射光进入检测器，均采用单光束分光系统；多选用对称式光栅单色器，以衍射光栅作色散元件，进行分光。通过电机驱动自动选择波长和进行峰值定位，多数仪器的波长范围190400nm.其分出的单色光被凹面镜聚焦通过狭缝，照射到检测器上。

2.4检测系统包括光电转换，各控制放大电路。单色器分选出基态原子变成电信号。以前的仪器采用光电倍，管作光电转换。现在有些厂家的新型仪器采用低噪声06电荷放大器阵列作光电转换。光信号通过固态检测器后变成电信号。经过前置放大器对数放大器放大，再经过自动调零积分运算浓度直读曲线校正自动增益控制峰值保持等电路的放大处理。将被测元素吸光度值入变成浓度信号。在显器显出测定值。并由打印机根据需要打印多种型式的报告单。

2.5电脑系统现代仪器均外接电脑及外设来控制仪器的各种工作流程和执行机构动作完成点火加温自动选择波长狭窄宽度；根据所要检测的元素选择灯电流灯位置气体流量；自动完成读取数值计算等流程。电脑控制仪器自动调节工作条件，进行测定，完成数据采集计数处理分析结果，并可自动计算平均值和变异系数显和打印报告单。

现代原子吸收光谱分析仪器自动化程度比较高，功能齐全，简单易用的控制软件，可以使操作人员在工作分析中享受到现代技术带来的乐趣。

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