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原子吸收光譜:基本原理與定量分析方法
原子吸收光譜法是一種基于基態(tài)自由原子對(duì)特征譜線吸收進(jìn)行定量分析的元素分析技術(shù)。自20世紀(jì)50年代被系統(tǒng)建立以來(lái),其憑借原理清晰、方法可靠的優(yōu)勢(shì),已成為實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行金屬與部分非金屬元素定量測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法之一。本文將深入淺出地解析AAS的基本原理,并系統(tǒng)介紹其核心的定量分析方法。

- 1、樣品原子化:將樣品中的待測(cè)元素轉(zhuǎn)化為處于基態(tài)的自由原子蒸氣。這主要通過(guò)火焰原子化器(利用空氣-乙炔或笑氣-乙炔等高溫火焰)或電熱石墨爐原子化器(通過(guò)程序升溫使置于石墨管中的樣品干燥、灰化、原子化)實(shí)現(xiàn)。
- 2、輻射光源:提供待測(cè)元素的特征譜線。通常使用能發(fā)出極窄特征譜線的空心陰極燈,其陰極材料由待測(cè)元素或其合金制成,以確保光源發(fā)射譜線與原子吸收譜線高度匹配,從而獲得高選擇性。
- 3、信號(hào)測(cè)量:光源發(fā)出的特征譜線穿過(guò)原子化器中的自由原子蒸氣,被選擇性吸收后,強(qiáng)度減弱。分光系統(tǒng)(單色器)分離出該特征譜線,并由檢測(cè)器(如光電倍增管)測(cè)量其強(qiáng)度變化,將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),最終計(jì)算出吸光度。
- 1、標(biāo)準(zhǔn)曲線法(外標(biāo)法)這是常用、最基礎(chǔ)的定量方法。具體步驟為:
- 配制一系列濃度已知的待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液。
- 在相同的最佳儀器條件下,依次測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的吸光度。
- 以吸光度(A)為縱坐標(biāo),標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度(c)為橫坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。在理想情況下,該曲線應(yīng)為一條通過(guò)原點(diǎn)的直線(在一定的濃度范圍內(nèi))。
- 在相同條件下測(cè)定未知樣品的吸光度,然后從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得其對(duì)應(yīng)的濃度。
該方法適用于基體簡(jiǎn)單、干擾少的樣品分析,要求標(biāo)準(zhǔn)溶液與待測(cè)樣品的基體盡可能匹配,以消除“基體效應(yīng)”。 -
- 2、標(biāo)準(zhǔn)加入法(增量法)當(dāng)樣品基體復(fù)雜,難以配制與之匹配的標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí),標(biāo)準(zhǔn)加入法是有效消除基體干擾的方法。操作步驟如下:
- 將等體積的待測(cè)樣品溶液分為若干份(通常至少4份)。
- 在其中幾份中,分別加入已知且不同量的待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(通常加入量為0, c0, 2c0, 3c0...)。
- 將所有溶液用溶劑定容至相同體積,然后分別測(cè)定其吸光度。
- 以吸光度(A)為縱坐標(biāo),加入的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度(c_add)為橫坐標(biāo)作圖,將所得直線反向延長(zhǎng)至與橫坐標(biāo)相交。交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的濃度絕對(duì)值(負(fù)值),即為原始樣品溶液中待測(cè)元素的濃度。
該方法能有效補(bǔ)償由基體差異引起的物理和化學(xué)干擾,結(jié)果更為準(zhǔn)確,但操作相對(duì)繁瑣。 -
- 3、內(nèi)標(biāo)法為補(bǔ)償儀器波動(dòng)、進(jìn)樣誤差等帶來(lái)的隨機(jī)干擾,可在標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品溶液中,均加入已知且恒定量的另一種元素(內(nèi)標(biāo)元素,其性質(zhì)與待測(cè)元素相近但不相互干擾)。測(cè)定時(shí),儀器同時(shí)測(cè)量待測(cè)元素和內(nèi)標(biāo)元素的信號(hào),以待測(cè)元素與內(nèi)標(biāo)元素的吸光度比值對(duì)濃度繪制工作曲線并進(jìn)行定量。該方法能顯著提高分析的精密度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性,但對(duì)儀器(需多元素?zé)艋螂p通道)有一定要求。



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