原子吸收光譜分析基本原理

論述了原子吸收光譜分析的基本原理及儀器的主要構(gòu)成，儀器主要有5部分組成：(1)光源：發(fā)射待測元素的銳
線光譜：(2)原子化器：產(chǎn)生待測的原子蒸汽；(3)光祿系統(tǒng)：分光、分出共振線波長；(4)電路系統(tǒng)：包括信號變成電信號的轉(zhuǎn)換器．放大電路．計(jì)算處理等電路；(5)顯示系統(tǒng)等，旨在該類儀器用戶逐漸增多的情況下，獲得交流和提高。
        原子吸收光譜分析儀器具有靈敏度高(町達(dá)到10一～10 g／L)重復(fù)性和選擇性好．操作簡便、快速．結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。檢測時(shí)樣品用量少(在幾微升至兒十微升之間)，測量范同廣(幾乎能用來分析所有的金屬元素和類金屬元素元件)等優(yōu)點(diǎn)。其可應(yīng)用于冶金、化工、地質(zhì)、農(nóng)業(yè)及醫(yī)藥衛(wèi)生等許多方面；在環(huán)境監(jiān)測、食品衛(wèi)生和生物機(jī)體內(nèi)微量金屬元素的測定以及醫(yī)學(xué)和生物化學(xué)檢驗(yàn)等應(yīng)用也口益廣泛。
        人體中含有許多對維持正常生理過程有審要意義的金屬元素，如鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、銅、鋅、錳、鉬和鈷等。人體的血液、汗液、尿液、頭發(fā)及機(jī)體組織。由于受環(huán)境和飲食污染會引進(jìn)體內(nèi)鉛、汞、鎘和砷等有害元素。塒這些金屬元素的分析結(jié)果，可以反映機(jī)體內(nèi)的生理過程及受環(huán)境污染 中毒的情況。原子吸收光譜分析儀器既可用于血液、尿液、糞便及生物組織中微量元素的分析．也可對內(nèi)臟、毛發(fā)、骨骼等經(jīng)一定處理后，進(jìn)行分析測定
1 原子吸收光譜分析方法的基本原理
        在自然界中．一切物質(zhì)的分子均由原子組成，而原于是由一個(gè)原子核和核外電子構(gòu)成。原子核內(nèi)有中子和質(zhì)子，質(zhì)子帶正電．核外電予帶負(fù)電；其電子的數(shù)日和構(gòu)型決定了該元素的物理和化學(xué)性質(zhì)。電了按一定的軌道繞核旋轉(zhuǎn)；根據(jù)電子軌道離核的距離，有不同的能量級，可分為不同的殼層。每一殼層所允許的電子數(shù)是一定的。當(dāng)原子處于正常狀態(tài)時(shí)．每個(gè)電子趨向占有低能量的能級，這時(shí)原子所處的狀態(tài)叫基態(tài)(E0)。在熱能、電能或光能的作用下，原子中的電子吸收一定的能量．處于低能態(tài)的電子被激發(fā)躍遷到較高的能態(tài)。原子此時(shí)的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)(Eq)。原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷的過程是吸能的過程。處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，一般在10-10 ~-10-8s 內(nèi)就要返回到基態(tài)(E0)或較低的激發(fā)態(tài)(Ep )。此時(shí)，原子釋放出多余的能量，輻射出光子束，其輻射能量的大小由下列公式表示：
AE=Eq-Ep(或E0)=hf=hc／λ (1)
式中：h— — 普朗克常數(shù)為6．6234x10-27erg.s;f和λ —— 電子從Eq能級返回到Ep(或E0)能級時(shí)所發(fā)射光譜的頻率和波長；C— — 光速。
Eq 、Ep 或E0。值的大小與原子結(jié)構(gòu)有關(guān)，不同元素，其Eq、Ep 和E0。不相同，一般元素的原子只能發(fā)射由其Eq Ep 或Eo。決定的特定波長或頻率的光，即：
f=Eq。一E p(或E0)/h (2)
        每種物質(zhì)的原子都具有特定的原子結(jié)構(gòu)和外層電子排列，因此不同的原子被激發(fā)后．其電子具有不同的躍遷。能輻射出不同波長光，就是說．每種元素都有其特征的光譜線。由于譜線的強(qiáng)度與元素的含量成正比，以此可測定元素的含量，
作定量分析。
        當(dāng)某種元素被激發(fā)后，核外電予從基態(tài)E 激發(fā)到最接近基態(tài)的最低激發(fā)態(tài)E1叫共振激發(fā)。當(dāng)其叉回到E。時(shí)發(fā)出的輻射
光線即為其振線。而基態(tài)原子吸收共振線輻射也可以從基態(tài)上升至最低激發(fā)態(tài)，由于各種元素的共振線不相同，并具有一定的特征性．所以原子吸收儀能在同種元素的一定特征波長中觀察到． 當(dāng)光源發(fā)射的某一特征波長的光通過待測樣品的原于蒸氣時(shí)．原子中的外層電子將選擇性地吸收其同種元素所發(fā)射的特征譜線，使光源發(fā)出的入射光減弱，可以將特征譜線因吸收而減弱的程度用吸光度A表示，A與被測樣品中的待測元素含最成正比；即基態(tài)原子的濃度越大，吸收的光量越多．通過測定吸收的光量，就可以求出樣品中待測的金屬及類金屬物質(zhì)的含暈。對于大多數(shù)金屬元素而言，共振線是該元素所有譜線中最靈敏