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原子吸收光譜儀工作原理
發(fā)布日期:2025-04-10 | 瀏覽次數(shù):

1. 原子吸收的基本原理

原子吸收光譜分析基于以下物理現(xiàn)象:當(dāng)基態(tài)原子受到特定波長(zhǎng)的光照射時(shí),會(huì)吸收特定波長(zhǎng)的光,從而躍遷到激發(fā)態(tài)。這一過程可以用以下公式描述:

N0?σ?L=ΔA

其中:

N0 是單位體積內(nèi)的基態(tài)原子數(shù);

σ 是原子對(duì)該波長(zhǎng)光的吸收截面;

L 是光通過樣品的路徑長(zhǎng)度;

ΔA 是光強(qiáng)的減弱量。

根據(jù)朗伯-比爾定律(Lambert-Beer Law),光強(qiáng)的減弱與樣品中待測(cè)元素的濃度成正比,即:

A=log(II)=K?C

其中:

A 是吸光度(Absorbance);

I0 是入射光強(qiáng);

I 是透射光強(qiáng);

K 是比例常數(shù),與儀器參數(shù)和元素特性有關(guān);

C 是樣品中待測(cè)元素的濃度。

2. 工作過程

醫(yī)用原子吸收光譜儀的工作過程可以分為以下幾個(gè)步驟:

(1)光源發(fā)射特征光

光源(通常是空心陰極燈)發(fā)射出具有待測(cè)元素特征譜線的光??招年帢O燈的陰極材料是待測(cè)元素,當(dāng)施加高電壓時(shí),陰極材料會(huì)發(fā)射出特定波長(zhǎng)的光,這些波長(zhǎng)與待測(cè)元素的電子躍遷能量相對(duì)應(yīng)。

(2)樣品原子化

樣品中的待測(cè)元素需要被轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子,以便吸收特征光。原子化過程可以通過以下幾種方式實(shí)現(xiàn):

火焰原子化:樣品被噴入火焰中,高溫使樣品中的元素電離為基態(tài)原子。

石墨爐原子化:樣品被置于石墨爐中,通過高溫加熱使樣品中的元素原子化。

冷蒸氣原子化:主要用于汞等元素的分析,通過化學(xué)反應(yīng)生成氣態(tài)原子。

(3)光的吸收

當(dāng)特征光通過樣品時(shí),樣品中的基態(tài)原子會(huì)吸收特定波長(zhǎng)的光,導(dǎo)致光強(qiáng)減弱。吸收的程度與樣品中待測(cè)元素的濃度成正比。

(4)分光與檢測(cè)

分光系統(tǒng)(如單色器)將特征光與其他波長(zhǎng)的光分離,確保只有特定波長(zhǎng)的光被檢測(cè)。檢測(cè)系統(tǒng)(如光電倍增管)將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),并通過電路系統(tǒng)進(jìn)行放大和測(cè)量。

(5)數(shù)據(jù)處理與分析

根據(jù)吸光度與濃度的關(guān)系,通過校準(zhǔn)曲線或標(biāo)準(zhǔn)加入法,計(jì)算出樣品中待測(cè)元素的濃度。

3. 原子吸收光譜儀的工作原理圖

以下是原子吸收光譜儀的工作原理示意圖:

光源(空心陰極燈) → 特征光 → 樣品原子化器 → 吸收 → 分光系統(tǒng) → 檢測(cè)系統(tǒng) → 數(shù)據(jù)處理4. 關(guān)鍵原理總結(jié)

特征光發(fā)射:光源發(fā)射出與待測(cè)元素特征譜線相對(duì)應(yīng)的光。

原子吸收:樣品中的基態(tài)原子吸收特定波長(zhǎng)的光,導(dǎo)致光強(qiáng)減弱。

定量分析:根據(jù)光強(qiáng)減弱的程度,通過朗伯-比爾定律計(jì)算樣品中元素的濃度。

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