火焰原子吸收光谱法

火焰原子吸收光谱法是利用火焰的热能， 使试样中待测元素转化为基态原子的方法。 常见的火焰为空气-乙炔火焰。 这种火焰稳定、 温度高、 背景低、 噪声小， 其灵敏度可达10-9g，是用途最广泛的一种火焰。

原子吸收分光光度计的基本组成如图4-5所示。 来自辐射源的光束经过样品池（原子化系统）， 而后进入单色器（与紫外可见光谱仪中样品池和单色器的位置相反）。

图4－5 双光束原子吸收分光光度计示意

原子吸收光谱： 当光辐射通过基态原子蒸气时， 原子蒸气选择性地吸收一定频率的光辐射， 原子基态跃迁到较高能态。

光源的作用是提供待测元素的特征光谱， 以获得较高的灵敏度和准确度。 光源应满足如下要求：

（1） 能发射待测元素的共振线；

（2） 能发射锐线；

（3） 发射的共振辐射的半宽度要明显小于吸收线的半宽度；

（4） 辐射的强度大；

（5） 辐射光强稳定， 使用寿命长。

空心阴极灯是符合上述要求的理想光源， 应用最广。

空心阴极灯发射的光谱主要是阴极元素的光谱， 因此用不同的被测元素作阴极材料， 可制成各种被测元素的空心阴极灯。 图4-6所示为空心阴极灯的基本构造。

图4－6 空心阴极灯的基本构造

1—灯座；2—阳极；3—空心阴极（内壁为待测金属）；4—石英窗；5—内充惰性气体（氖或氩）

它的特点如下：

（1） 辐射光强度大， 稳定， 谱线窄， 灯容易更换。

（2） 每测一种元素需更换相应的灯。

原子化器的功能是提供能量， 使试样干燥、 蒸发并原子化， 产生原子蒸气。 对原子化器的基本要求如下：

（1） 具有足够高的原子化效率；

（2） 具有良好的稳定性和重现性；

（3） 操作简单及低的干扰水平。

火焰原子化器的结构如图4-7所示。 火焰原子化器由三部分构成： 喷雾器、 预混合室和燃烧器。当助燃气（空气或N2O）急速流过毛细管的喷嘴时产生负压，试液被吸入毛细管，并迅速喷射出来， 形成雾滴， 雾滴随着气流撞击在正前方的撞击球上， 分散成更小的雾滴（气溶胶）， 未分散的雾滴被凝聚成液滴由废液口排出。 气溶胶、 助燃气和燃气三者在预混合室混合均匀， 一起进入燃烧器， 试液在火焰中进行原子化。 整个火焰原子化的历程为： 试液→喷雾→分散→蒸发→干燥→熔融→汽化→解离→基态原子， 同时还伴随着电离、 化合、激发等副反应。

火焰原子化的优点如下：

（1） 结构简单， 操作方便， 应用较广；

（2） 火焰稳定， 重现性较好， 精密度较高；

（3） 基体效应及记忆效应较小。

火焰原子化的缺点如下：

（1） 雾化效率低， 原子化效率低（一般低于30％）；

图4－7 预混合火焰原子化器的结构

（2） 检测限比非火焰原子化器高；

（3） 使用大量载气， 起了稀释作用， 使原子蒸气浓度降低， 也限制其灵敏度和检测限；

（4） 某些金属原子易受助燃气或火焰周围空气的氧化作用生成难熔氧化物或发生某些化学反应， 这也会降低原子蒸气的密度。