原子吸收分光光度法(

1.原理

原子吸收分光光度法就是利用被测元素基态原子跃迁到高能态时对特征辐射线的吸收程度进行定量分析的方法。试样中被测元素的化合物在高温中被离解成基态原子，光源发射出的特征辐射线经过原子蒸汽时，将被选择性地吸收，在一定的条件下被吸收的程度与基态原子的数目成正比。通过分光系统分光，检测器测量该辐射线被吸收的程度，就可以测得试样中被测元素的含量。

原子吸收分光光度法与紫外-可见分光光度法在本质上都属于吸收光谱分析的范畴，只是前者使用锐线光源，是原子对光谱的吸收，后者使用连续光源，是分子或离子对光谱的吸收。

2.原子吸收分光光度计的结构

包括光源、原子化器、分光系统、检测系统4个主要部分构成，见图5-1。

图5－1 原子吸收分光光度计的结构简图

1)光源

应用最广泛的是空心阴极灯，空心阴极灯由一个阳极和空心圆柱形阴极组成，见图5-2。阴极材料只含一种元素时，只能测定这种元素，阴极材料若为合金，可连续测定多种元素，但灯光强度较弱，易产生光谱干扰，使用寿命短。

图5－2 空心阴极灯

2)分光系统

是由光栅和反射镜等组成的单色器，单色器装有入射狭缝及出射狭缝。单色器的作用是将所需要的分析线，即待测元素的特征谱线与其他的谱线分开，通过改变狭缝宽度获得单一的分析线。

3)检测系统

检测系统主要由检测器、放大器、对数变换器、显示装置组成。常用光电倍增管作检测器，其作用是将单色器分出的光信号进行光电转换; 放大器的作用是将光电倍增管输出的电压信号放大; 对数变换器的作用是将吸收前后的光强度的变化与试样中待测元素的浓度关系进行对数变换; 显示装置就是将测定值最终由指示仪表显示出来。

4)原子化器

原子化器的作用是将试样中的待测元素转变成自由原子蒸气，并使其进入光源的辐射光程中，使待测元素原子化的方法有火焰原子化法和石墨炉原子化法及低温原子化法3类。

(1)火焰原子化(flame atomization)

由火焰提供热能，使待测元素原子化。火焰原子化器包括雾化器和燃烧器两部分，雾化器将试液雾化，试液雾化后进入燃烧器内与燃气混合燃烧，雾滴干燥、气化，产生自由原子蒸气。使用最广泛的燃气、助燃气体是乙炔-空气焰，可用于大多数元素的分析。氢气-空气焰适用于特征谱线在远紫外部分的元素分析。丙烷-空气焰可适用于铜、镉、铅等元素的分析。

(2)石墨炉原子化(graphite furnace atomization)

由电提供热能，使待测元素原子化。石墨炉原子化器的结构主要就是一个石墨管，通过电源装置供电加热，使试样在石墨管内随着温度的升高而干燥、灰化、原子化及净化。干燥的目的是蒸发除去试样中的溶剂; 灰化除去有机物或低沸点的无机物，减少基体组分对待测元素的干扰; 净化的目的是去除残留物，净化石墨管。

与火焰原子化法相比，石墨炉原子化具有原子化效率高(惰性保护气体及强还原性石墨介质中进行，有利于难熔氧化物的分解)、样品量少(固体样品20～40μg，液体样品为5～100μL)、灵敏度高(基态原子在测定区停留时间长，灵敏度提高10～200倍)、化学干扰少(没有火焰与组分间的化学作用)等优点; 其缺点是基体干扰大(共存化合物有较强的背景吸收和基体效应)、重现性差(取样量少，进样量及注入管内位置变动引起偏差)、成本高。

(3)低温原子化(cryogenic atomization)

也称化学原子化法，是通过化学反应使待测元素易于在室温到数百摄氏度之间原子化的方法。包括氢化物法和汞低温原子化法2种。

①氢化物法: 主要用于测定As，Sb，Bi，Sn，Ge，Se，Pb及Te等元素。这些元素在酸性环境下与Na BH4或KBH4反应生成易挥发易分解的氢化物，该氢化物在较低温度下(700～900℃)原子化，该法灵敏度高、选择性好、基体和化学干扰少。

②汞低温原子化(mercury cryogenic atomization): 汞在室温下，有较大蒸汽压。样品中的汞离子被Sn Cl2或盐酸羟胺还原为单质汞，由载气将气态汞原子蒸气带入吸收池进行吸收测定。

3.原子吸收分光光度计的类型

按光束分有单光束和双光束之分; 按波道数不同有单、双及多道之分。同时使用2种以上的空心阴极灯，使光辐射同时通过原子蒸气而被吸收，然后再分别引到不同分光和检测系统，就属于多道。

常见的原子吸收分光度计属于单道单光束，单光束的局限是光源辐射不稳引起基线飘移，影响实验结果，而采用双光束系统(如图5-3)可以解决这一问题。

图5－3 单道双光束原子吸收分光光度计简图

4.利用原子吸收分光光度法进行定量测定的方法

1)标准曲线法

被测元素低浓度时，对分析线的吸收与其浓度之间呈较好的线性关系，故可配制低浓度的标准溶液，分别测定吸光度，在坐标纸上以吸光度为纵坐标、浓度为横坐标绘制标准曲线。根据样液的吸光度，在标准曲线上求出样液的浓度。

2)标准加入法

样液中若含某些干扰成分，不能用标准曲线法定量时，可采用加入法。在标准溶液系列中，加入等量的样品溶液，再按标准曲线法做出标准曲线。此标准曲线不经过原点，将此线延长至横坐标相交，相交点到原点的横坐标所示的浓度值即为样液中被测元素含量。