原子吸收光譜分析儀器原理及組成（一）

    原子吸收光譜分析儀器有靈敏度高重復(fù)性和選擇性好, 操作簡便、快速, 結(jié)果準(zhǔn)確、可靠, 檢測時樣品用量少(在幾微升至幾十微升之間) , 測量范圍廣(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。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)檢驗等應(yīng)用也日益廣泛。

   人體中含有許多對維持正常生理過程有重要意義的金屬元素,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。對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)境污染而中毒的情況。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,而原子是由一個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,核外電子帶負(fù)電；其電子的數(shù)目和構(gòu)型決定了該元素的物理和化學(xué)性質(zhì)。電子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,每個電子趨向占有低能量的能級, 這時原子所處的狀態(tài)叫基態(tài)。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),原子此時的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)，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,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, 核外電子從基態(tài)激發(fā)到最接近基態(tài)的最低激發(fā)態(tài)叫共振激發(fā)。當(dāng)其又回到基態(tài)時發(fā)出的輻射光線即為共振線。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, 所以原子吸收僅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子蒸氣時, 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量成正比；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)的含量,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的譜線,這就是原子吸收光譜分析法的原理,也是該法之所以有較好的選擇性,可以測定微量元素的根本原因。