原子吸收光谱分析基本原理与原子吸收光谱仪课件.ppt
2022/12/22,基本原理认识原子吸收分光光度计,定量方法和分析条件的选择,干扰的消除,教学内容,2学时理论,2学时理论+3学时实验,2学时理论,仪器分析实用技术,2022/12/22,引入,据新华社报道，美国一家独立实验室今年9月抽检了美国市场上33个品牌的红色系唇膏。检测结果显示，61%的口红含铅，含铅量从0.03ppm至0.65ppm不等。但没有一种口红在包装上标注含铅。这份名为毒吻：含铅口红的问题报告称，含铅量较高的口红包括：欧莱雅纷泽滋润正红色唇膏(0.65ppm)、封面女郎鲜红色唇膏(0.56ppm)、迪奥魅惑暗红色唇膏，而诸如露华浓等品牌的口红不含铅，价格也相对便宜。这些口红均由美国制造。 - 2019年10月15日07:40 每日经济新闻,仪器分析实用技术,2022/12/22,可见铅在化妆品中属有毒物质，一定含量的铅可造成人体皮肤等部位中毒，对人体安全危害较大。国家化妆品卫生标准中规定，化妆品中铅的总含量(以铅计)不得超过410-5(含乙酸铅的染白剂除外)。可用火焰原子吸收分光光度法与双硫腙萃取分光光度法两种方法测定。,古罗马的女性为使肤色更白而制造了一个帝国和种族灭亡的天大悲剧。在攻占古希腊后古罗马人发现，铅粉可以制成化妆品，能使女性的皮肤变得白皙细嫩，更为漂亮。于是，古罗马女性乐此不疲，长期使用铅来美白皮肤，使得铅蓄积在骨骼和软组织中、特别是脑中，导致人体生理功能下降，幼儿智力低下，行动异常。蓄积在罗马人体内的铅毒在下一代人中充分发挥了杀伤力。古罗马特洛伊贵族35名结婚的王公有半数不育。其余人虽能生育，但所生的孩子几乎个个都是低能儿和痴呆儿。几代以后罗马皇室就再也找不到嫡亲的可以传位的子女了。,仪器分析实用技术,2022/12/22,随着临床医学的进步，最近开始应用于医疗卫生领域。原子吸收光谱分析在医学上的应用，才使得正确检测各种含量在ppm(百万分率或百万分之几)或ppb级(10亿分之一)的微量元素成为可能。目前，原子吸收光谱分析检测微量元素在临床中得到广泛的应用,各大医院均采用此方法,是彻底淘汰生化法（锌原卟啉法、双硫腙法、其它比色法等）、电化学法的首选方法。原子吸收光谱分析法（AAS）在疾病控制中心更是作为“金标准”。,目前我国的各级医疗保健单位，尤其是妇幼保健单位、儿童医院、综合医院等，已经将人体元素（铅、锌、铜、钙、镁、铁等）检测作为常规项目。如何选择一种适合的仪器，是医院管理者在采购过程中面临的首要问题。,仪器分析实用技术,2022/12/22,认识原子吸收分光光度计,概念基本原理分析流程仪器构造和操作,仪器分析实用技术,2022/12/22,问题1,那么化妆品中的这些重金属如何检测？,可以采用化学法、电位分析法、可见分光光度法等，这些方法各有其缺点：（1）化学法灵敏度都相对较低，适于测定常量元素（2）电位分析法和可见分光光度法另外两种方法易受溶液中共存成分干扰。,仪器分析实用技术,解决方法：原子吸收分光谱法是解决这类问题非常好的一种方法。,2022/12/22,本章训练项目,用原子吸收分光光度法对化妆品中的铅、镉等重金属的含量进行检测评价任务1：原子吸收分光光度计的基本操作任务2： 分解制备样品任务3：利用标准曲线法对化妆品中的铅、镉等重金属的含量进行测定任务4：利用标准加入法对化妆品中的铅、镉等重金属的含量进行测定任务5：质量评价,仪器分析实用技术,2022/12/22,原子吸收的概念,基本原理 ：依据原子蒸气对特定谱线的吸收进行定量分析。测定对象：金属元素及少数非金属元素。（定量分析）。,应用领域:冶金、地质勘探、质检监督、环境检测、疾病控制等。,原子吸收谱线轮廓,仪器分析实用技术,2022/12/22,原子吸收光谱产生formation of AAS,发射一定频率的辐射能量,吸收一定频率的辐射能量,吸收光谱,发射光谱,产生共振吸收线（简称共振线）,产生发射共振线（也简称共振线）,仪器分析实用技术,2022/12/22,1、共振吸收线:当电子吸收一定能量从基态跃迁到能量最低的激发态时所产生的吸收谱线，称为共振吸收线，简称共振线。2、共振发射线：当电子从第一激发态跃回基态时，则发射出同样频率的光辐射，其对应的谱线称为共振发射线，也简称共振线。3、分析线：用于原子吸收分析的特征波长的辐射称为分析线，由于共振线的分析灵敏度高，光强大常作分析线使用。,几个基本概念(P171-172),仪器分析实用技术,2022/12/22,: KISDI,（1）各种元素的原子结构和外层电子排布不同各种元素基态第一激发态: 跃迁吸收能量不同具有特征性最易发生，吸收最强，最灵敏线特征谱线（2）利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行定量分析,3.元素的特征谱线,仪器分析实用技术,2022/12/22,1、灵敏度高，检出限低。2、准确度高。3、选择性好。4、 操作简便，分析速度快。5、应用广泛。6、分析不同元素，必须使用不同元素灯。7、对于复杂样品需要进行化学预处理。,原子吸收光谱法特点,仪器分析实用技术,2022/12/22,任务:比较原子吸收光谱和紫外-可见吸收光谱法,仪器分析实用技术,2022/12/22,2、原子吸收分光光度计,仪器分析实用技术,2022/12/22,光源（发射特征谱线）原子化器（试样转化为原子蒸气）分光系统（分离特征谱线）检测系统 （信号转换、放大、显示）,分析流程,问题:请根据该流程简单设计原子吸收分光光度计.,仪器分析实用技术,2022/12/22,仪器结构,光源,原子化系统,分光系统,检测系统,仪器分析实用技术,2022/12/22,作用：产生原子吸收所需要的特征谱线。要求：能发射待测元素的共振线；能发射锐线；辐射光强度大，稳定性好;寿命长；价格便宜。类型：空心阴极灯、无极放电灯、蒸气放电灯、激光光源灯。问题 ：要测定化妆品中的铅应该选择什么光源？,空心阴极灯,光源,仪器分析实用技术,2022/12/22,空心阴极灯的工作原理,施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极; 与充入的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电荷，其在电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击; 使阴极表面的金属原子溅射出来，溅射出来的金属原子再与电子、惰性气体原子及离子发生撞碰而被激发，于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱。 用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯。 空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。,优点：辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯容易更换。缺点：每测一种元素需更换相应的灯。,仪器分析实用技术,2022/12/22,作用：将待测样中待测元素变成气态 的基态原子。 种类：火焰原子化器； 石墨炉原子化器。,火焰原子化器,雾化器,燃烧器,预混合室,原子化系统,无火焰原子化器,仪器分析实用技术,2022/12/22,（2）火焰,火焰温度的选择： （a）保证待测元素充分离解为基态原子的前提下，尽量采用低温火焰； （b）火焰温度越高，产生的热激发态原子越多； （c）火焰温度取决于燃气与助燃气类型，常用空气乙炔最高温度2600K能测35种元素。,问题：请选择测定化妆品中铅含量合适的火焰。,仪器分析实用技术,2022/12/22,火焰类型：,化学计量火焰：度高，干扰少，稳定，背景低，常用。,富燃火焰：原性火焰，燃烧不完全，测定较易形成难熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等。 贫燃火焰：焰温度低，氧化性气氛，适用于碱金属测定。,2022/12/22,仪器分析实用技术,2022/12/22,石墨炉原子化装置(自学),（1）结构 外气路中Ar气体沿石墨管外壁流动，冷却保护石墨管；内气路中Ar气体由管两端流向管中心，从中心孔流出，用来保护原子不被氧化，同时排除干燥和灰化过程中产生的蒸汽。,仪器分析实用技术,2022/12/22,（2）原子化过程,原子化过程分为干燥、灰化（去除基体）、原子化、净化（去除残渣） 四个阶段，待测元素在高温下生成基态原子。,优点：原子化程度高，试样用量少（1-100L），可测固体及粘稠试样，灵敏度高，检测极限10-12 g/L。 缺点：精密度差，测定速度慢，操作不够简便，装置复杂。,仪器分析实用技术,2022/12/22,作用：将待测元素的吸收线与邻近线分开。 组成：入射狭缝，出射狭缝和色散元件（棱镜或光栅）。,分光系统,仪器分析实用技术,2022/12/22,单道单光束原子吸收分光光度计,原子吸收分光光度计类型,仪器分析实用技术,2022/12/22,单道双光束原子吸收分光光度计,原子吸收分光光度计类型,仪器分析实用技术,2022/12/22,开启主机电源,调节燃烧器高度,对准光路,基本操作,仪器分析实用技术,调节燃烧器旋转调节钮,调节燃烧器前后调节钮,使从光源发出的光斑在燃烧缝的正上方，与燃烧缝平行,开启主 机电源,2022/12/22,检查废液排放管液封,检查液排放管中液面是否在环的上方，如果没有向排水安全槽内倒入少量水,基本操作,仪器分析实用技术,2022/12/22,样品吸光度测量,将吸样毛细管插入蒸镏水，待吸光度稳定后点击“校零”，吸光度显示为零。,提起毛细管，用滤纸擦去水分。,插入试样溶液中，待吸光度稳定后读取并记录吸光度。,仪器分析实用技术,2022/12/22,3、,关机操作：,吸入蒸馏水5min,关闭空压机,关闭乙炔总阀,熄火关闭减压阀,关闭排风,关闭主机电源,仪器分析实用技术,32,接通电源，打开电脑,仪器操作方法小结,*资料来源：,安装空心阴极灯,打开主机电源,打开操作软件，初始化,检查排水装置,开空气压缩机,调节出口压力为0.3MPa,开乙炔钢瓶，调出口压力为0.05MPa,设置实验条件，寻峰,点火；样品测定,结束工作，按相反顺序关机，并填写仪器使用记录,仪器分析实用技术,2022/12/22,常见故障及排除,故障现象 ：显示器不亮，风扇不转。先检查保险丝是否松动或熔断，再检查电源线是断路或接触不良。正常时，电源进线与机壳间的绝电阻应大于20m 。故障现象 ：空心阴极灯点不亮。可能是灯电源已坏或未接通；灯头接线断路或灯头与灯座接触不良。可分别检查灯电源、连线及相关接插件。故障现象 ：空心阴极灯内有跳火放电现象。这是灯阴极表面有氧化物或杂质的原因。可加大 灯电流到十几个毫安，直到火花放电现象停止。若无效，需换新灯。,仪器分析实用技术,2022/12/22,故障现象 ：空心阴极灯辉光颜色不正常。这是灯内惰性气体不纯。可在工作电流下反向通电处理，直到辉光颜色正常为止。故障现象 ：输出能量过低。可能是波长超差；阴极灯老化；外光路不正；透镜或单色器被严重污染；放大器系统增益下降等。若是在短波或者部分波长范围内输出能量较低，则应检查灯源及光路系统的故障。若输出能量在全波长范围内降低，应重点检查光电倍增管是否老化，放大电路有无故障。,仪器分析实用技术,2022/12/22,故障现象 ：电气回零不好。这是 阴极灯老化。更换新灯。 废液不畅通，雾化室内积水。应及时排除。 燃气不稳定，使测定条件改变。可调节燃气，使之符合条件。 阴极灯窗口及燃烧器两侧的石英窗或聚光镜表面有污垢。逐一检查清除。 毛细管太长。可剪去多余的毛细管。故障现象 ：稳定性差。这是 仪器受潮或预热时间不够。可用热风机除潮或按规定时间预热后再操作使用。 燃气或助燃气压力不稳定。若不是气源不足或管路泄漏的原因，可在气源管道上加一阀门控制开关，调稳流量。 废液流动不畅。停机检查，疏通或更换废液管。 火焰高度选择不当，造成基态原子数变化异常，致使吸收不稳定。 光电倍增管负高压过大。虽然增大负高压可以提高灵敏度，但会出现噪声大，测量稳定性差的问题。只有适当降低负高压，才能改善测量的稳定性。,仪器分析实用技术,2022/12/22,故障现象 ：灵敏度低。这是 阴极灯工作电流大，造成谱线变宽，产生自吸收。应在光源发射强度满足要求的情况下，尽可能采用低的工作电流。 雾化效率低。若是管路堵塞的原因，可将助燃气的流量开大，用手堵住喷嘴，使其畅通后放开。若是撞击球与喷嘴的相对位置没有调整好，则应调整到雾呈烟状液粒很小时为最佳。 燃气与助燃气之比选择不当。一般燃气与助燃气之比小于为贫焰，介于 和 之间为中焰，大于 为富焰。 燃烧器与外光路不平行。应使光轴通过火焰中心，缝与光轴保持平行。 分析谱线没找准。可选择较灵敏的共振线作为分析谱线。 样品及标准溶液被污染或存放时间过长变质。立即将容器冲洗干净，重新配制。,仪器分析实用技术,2022/12/22,故障现象 ：背景校正噪声大。这是 光路未调到最佳位置。重新调整氘灯与空心阴极灯的位置，使两者光斑重合。 高压调得太大。适当降低氘灯能量，在分析灵敏度允许的情况下，增加狭缝宽度。 原子化温度太高。可选用适宜的原子化条件。故障现象 ：校准曲线线性差。这是 光源灯老化或使用高的灯电流，引起分析谱线的衰弱或扩宽。应及时更换光源灯或调低灯电流。 狭缝过宽，使通过的分析谱线超过一条。可减小狭缝。 测定样品的浓度太大。由于高浓度溶液在原子化器中生成的基态原子不成比例，使校准曲线产生弯曲。因此，需缩小测量浓度的范围或用灵敏度较低的分析谱线。,仪器分析实用技术,2022/12/22,故障现象 ：检出限偏高。这是 标尺扩展不够。应扩大至合适值。 积分时间太短。可加长至适当值。 分析灵敏度偏低。按故障现象 的处理方法逐一分析解决。 毛细管堵塞或老化腐蚀。应清理或更换毛细管。 气路不稳定。查看气路系统中有无漏气、积水等问题；检查气源是否稳定。故障现象 ：产生回火。发生这种现象是因气流速度小于燃烧速度。回火时极易引起火灾和爆炸。因此，在突然停电或助燃气压缩机出现故障，以及发现废液排出管水封不好或雾化室中的安全塞松动漏气时，应立即关闭燃气气路，确保人身和财产的安全。然后将仪器各控制开关恢复到开启前的状态后方可检查产生回火的原因。,仪器分析实用技术,2022/12/22,归纳总结,1、原子吸收的概念2、原子吸收分光光度计的构造及分析流程3、原子吸收分光光度计的基本操作,仪器分析实用技术,谢谢！,
