1、,原子吸收分光光度计原理及应用内蒙古饲料草种监督检验站郝美艳2013.11.18,概 述基本原理仪器构造分析方法仪器应用注意事项,一、原子吸收光谱法 （atomic absorption spectrometry 简称AAS) 又称原子吸收分光光度法或简称 原子吸收法。,原子吸收的定义： 是指气态基态原子对于同种原子发射出来的特征光谱具有吸收能力的现象。,原子吸收光谱法的定义： 将试样溶液中的待测元素原子化，同时还要有强度高而且稳定的光源，给予同种原子特征的光辐射，并且通过一定的待测原子区域，从而测定其原子吸光度，然后根据吸光度对标准溶液浓度的关系曲线，计算出试样中待测元素的含量，这种方法称为
2、原子吸收光谱法。,二、原子吸收光谱分析的特点 灵敏度高： 火焰原子吸收法可达10-9g.ml-1，石墨炉原子吸收法可高达10-13g.ml-1。 准确度高： 火焰原子吸收法的相对误差1%。石墨炉原子吸收法的相对误差3%5%。 选择性好： 大多数情况下共存元素对被测元素不产生干扰。,分析速度快： 化学处理和测定操作简便，易于掌握。应用范围广： 目前可以测定七十余种元素。,原子吸收法的缺点： 标准工作曲线线性范围窄，一般为一个数 量级范围。 通常每测一种元素要使用一种元素灯。 测定难熔元素，如W、Nb、Ta、Zr、Hf、稀土等，及非金属元素，不能令人满意。,原子吸收法的缺点：标准工作曲线线性范围窄
3、，一般为一个数 量级范围。通常每测一种元素要使用一种元素灯。测定难熔元素，如W（钨）、Nb（铌）、Ta（钽）、Zr（锆）、Hf（铪）、稀土等，及非金属元素，不能令人满意。,三、原子吸收光谱法与紫外可见分光 光度法比较 原子吸收光谱和紫外可见光谱同 属吸收光谱，它们的异同点如下:,正常情况下原子处于基态，当有相同频率的辐射通过自由原子蒸气时，原子中的电子便从基态跃迁到激发态（一般为第一激发态），此时原子将从辐射场中吸收能量，产生共振吸收，电子由基态跃迁到激发态，同时使辐射减弱，产生原子吸收光谱。,吸收线的产生（原子吸收光谱的产生）,共振线：电子在激发态和基态之间跃迁产生的谱线为。主共振线：第一激
4、发态与基态之间跃迁产生的谱线属于主共振线。主共振线是原子光谱中强度最大的谱线，通常被选作分析测试线。,主共振线的特点：特征线最灵敏的谱线：由基态第一激发态 所需要的能量最小 跃迁几率最大,锐线光源,原子化系统,单色器,检测系统,可以削除光源不稳定产生的测量误差,一、锐线光源,1. 作用：发射被测元素的特征光谱。,2. 种类：空心阴极灯、无极放电灯、蒸气放电灯。,1)结构,阳极：钨或镍棒,阴极：待测元素金属,内充低压惰性气体,2)工作原理：低压辉光放电,3)特点：只有一个操作参数(灯电流),4) 灯电流的选择原则：在保证放电稳定和有适当光强输出情况下，尽量选用低的工作电流。,若阴极物质只含一种元
5、素的则为单元素灯，若阴极物质还有多种元素则可制成多元素灯，多元素空心阴极灯其辐射强度、灵敏度、抗干扰能力都不如单元素灯，所以在通常情况下都使用单元素灯。 测量不同的元素必须使用相对应的元素灯，所以衡量原子吸收分光光度计是否方便使用的一个重要指标就是在测量多个元素时，元素灯切换是否简便易行。从使用上看，仪器可以容纳的元素灯越多，关机换灯的频率就越低，而且自动换灯又比手动换灯方便准确。如果同时点亮2只灯也可以节约预热的时间,提高工作效率。 氘灯：是十分重要的光源，主要作用是扣除背景，使用波长一般为190-360nm 。,2,二、原子化系统,(一)火焰原子化法 包括喷雾器、雾化室和燃烧器三部分。,1
6、. 喷雾器和雾化室,作用：吸入试样溶液并将其雾化，使之形成直径为微米级的气溶胶。雾滴越细、越多，在火焰中生成的基态自由原子就越多，检出限越低。,作用：将试样转化为气态的基态原子，并吸收光源 发出的特征光谱。,2. 燃烧器 试液的细微雾气与燃气在雾化室充分预混合以后，进入燃烧器点燃。燃烧器所用灯头，有“孔型”和“长缝型”两种。为了加强吸收光程，一般多采用长缝型燃烧器。,原子化技术1,脱溶剂,(二)石墨炉原子化法,石墨炉原子化器自动进样系统,原子化技术2,在非火焰原子化法中，应用最广的原子化器是石墨炉原子化器，它包括石墨管、炉体和电源三大部分。 在设备中，原子化发生在一个圆筒状石墨管中，中央开一个
7、小孔作为液体试样的注入口和保护气（Ar）的出气口。,1. 干燥,石墨炉原子化法,目的：蒸发除去溶剂。,温度：稍高于溶剂的沸点。,2. 灰化,目的：除去易挥发的基体和有机物，减少分子吸收。,温度：在保证被测元素不损失的前提下，尽量选择较高的灰化温度以减少灰化时间。,目的：使待测元素成为基态原子。,温度：1800 3000。,目的：高温除去管内残渣。,操作：停止载气，以延长基态原子在石墨管中的停留时间，提高分析的灵敏度。,3. 原子化,4. 净 化,a) 进样程序 0100l,干燥程序（去除溶剂） 略低于溶剂的沸点 2060s,c) 灰化程序 (去除干扰元素) 10020000C 0.55min,
8、d) 原子化程序 200030000C 510s,e) 高温除残程序（消除记忆） 30000C 35 s,石墨炉原子化器的工作程序,1. 火焰原子化法,2. 石墨炉原子化法,1)精密度高,1)精密度低,3)不能直接分析固体试样,2)灵敏度低，原子化效率一般为10%。,5)重现性好。,5)重现性差。,6)装置简单、快速。,6)装置复杂、速度慢。,4)基体干扰小，化学干扰大。,4)基体干扰大,化学干扰小。,(四)原子化法特点,2)灵敏度高，原子化效率可达90%。,3)可分析固体试样,三、单色器,四、检测系统,检测器、放大器、对数变换器、读数显示装置。,主要由色散元件、凹面镜、狭缝组成。,棱镜、光栅
9、(最常用),作用：将待测元素的共振线与邻近线分开。,1.标准曲线法 配制一系列不同浓度的标准试样，由低到高依次分析，将获得的吸光度A数据对应于浓度作标准曲线，在相同条件下测定试样的吸光度A数据，在标准曲线上查出对应的浓度值；此方法适用于组成简单试样的分析。,定量分析方法,cx,Ay,使用条件a.每次分析前应该用标准溶液对系统进行校正；b.整个分析过程中操作条件保持不变；c.标准系列与被分析样品溶液的组成应该尽可能一致；d.标准和试样溶液的吸光度应在0.10.8之间。,2.标准加入法 分取几份相同量的被测试液，分别加入不同量的被测元素的标准溶液，其中一份不加被测元素的标准溶液，最后稀释至相同体积
10、，使加入的标准溶液浓度为0，CS、2CS 、3CS ，然后分别测定它们的吸光度，绘制吸光度对浓度的校准曲线，再将该曲线外推至与浓度轴相交。交点至坐标原点的距离Cx即是被测元素经稀释后的浓度。该法可消除基体效应的影响，但不能扣除背景。,3.内标法 在对照品溶液和试样溶液中分别加入一定量的试样中不存在的第二元素作为内标元素，同时测定这两种溶液的吸光度比值，As/A内, Ax/A内。然后绘制As/A内C校正曲线。再根据试样溶液的Ax/A内，从校正曲线上求出试样中被测元素的浓度。,使用条件内标元素与被测元素在原子化过程中具有相似的特性。内标法可消除原子化过程中由于实验条件（如燃气及助燃气流量、基体组成
11、、表面张力等）变化而引起的误差。但内标法需用双波道型原子吸收分光光度计。,原子吸收最新应用进展原子吸收广泛应用于医疗卫生领域、药物的分析测试质量检验、农业环保、商检食品领域、冶金工业以及饮用水环境监测等各领域。特别是近年来AAS技术已由无机化学向有机化学过渡。一些含有金属元素的生物酶及重要蛋白质，在生物体内起到十分重要的作用，AAS是“生物金属科学”的最重要的、最新的分析手段之一。AAS的联用技术发展特别值得重视：2005年，我国用AAS作为HPLC的检测器，把AAS和HPLC有机地结合起来，组成As形态分析仪，用来分析测试有机As（无毒）和无机As（剧毒）的含量，区分水中的3价As（剧毒）和
12、5价As（无毒）的含量；在水质、食品、农业、疾控等领域有广阔的应用。,GB/T 13885-92 饲料中铁、铜、锰、锌、镁的测定方法 原子吸收光谱法GB/T 13885-2003 动物饲料中钙、铜、铁、镁、锰、钾、钠和锌含量的测定 原子吸收光谱法,1、适用范围标准中规定了火焰原子吸收光谱法测定铁、铜、锰、锌的方法。本标准适用于饲料原料、配合饲料、浓缩饲料、预混合饲料等所有动物饲料中的铁、铜、锰、锌的测定。2、方法原理用干法灰化样品，在酸性条件下溶解残渣，浸提处理饲料样品，定容制成试样溶液;将试样溶液导人原子吸收分光光度计的空气一乙炔火焰中。测量每个元素的吸光度，并与同一元素校正溶液的吸光度比较
13、定量。,3、仪器设备所有的容器，包括配制校正溶液的吸管，使用前均需用10的硝酸溶液浸泡24小时，再用去离子水冲洗干净。3.1 分析天平，称量精度到0.1 mg3.2 坩埚3.3 硬质玻璃器皿：烧杯、容量瓶3.4 电热板或电炉3.5 马福炉3.6 原子吸收分光光度计：空气-乙炔焰3.7 测定Cu、Fe、Mn、Zn所用的空心阴极灯3.8 定量滤纸,4、试剂和溶液实验用水应符合GB/T 6682中二级用水的规格盐酸优级纯 浓度36.038.0%高纯乙炔99.9%标准储备溶液 1000g/ml,4.1铜标准工作溶液4.1.1铜标准中间液准确移取2.00ml铜标准储备液，加入10ml 6mol/L盐酸，
14、加水定容至100ml，摇匀，此为20g/ml的铜标准中间液。4.1.2铜标准工作液分别吸取中间液2.50、5.00、10.00、20.00、25.00ml于100ml容量瓶中，加入10ml 6mol/L盐酸，并定容，摇匀，配制成0.5、1.0、2.0、4.0、5.0 g/ml标准系列。,4.2铁标准工作溶液4.2.1铁标准中间液准确移取10.00ml铁标准储备液，加入10ml 6mol/L盐酸，加水定容至100ml，摇匀，此为100g/ml的铁标准中间液。4.2.2铁标准工作液分别吸取中间液2.00、4.00、6.00、8.00、10.00ml于100ml容量瓶中，加入10ml 6mol/L盐
15、酸，并定容，摇匀，配制成2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 g/ml标准系列。,4.3锰标准工作溶液4.3.1锰标准中间液准确移取2.00ml锰标准储备液，加入10ml 6mol/L盐酸，加水定容至100ml，摇匀，此为20g/ml的锰标准中间液。4.3.2锰标准工作液分别吸取中间液2.50、5.00、10.00、20.00、25.00ml于100ml容量瓶中，加入10ml 6mol/L盐酸，并定容，摇匀，配制成0.5、1.0、2.0、4.0、5.0 g/ml标准系列。,4.4锌标准工作溶液4.4.1锌标准中间液准确移取2.00ml锌标准储备液，加入10ml 6mol/L盐酸，加水定容至
16、100ml，摇匀，此为20g/ml的锌标准中间液。4.4.2锌标准工作液分别吸取中间液1.00、2.50、5.00、7.50、10.00ml于100ml容量瓶中，加入10ml 6mol/L盐酸，并定容，摇匀，配制成0.2、0.5、1.0、1.5、2.0 g/ml标准系列。,GB/T 27404-2008 标准溶液参考有效期元素标准溶液 元素标准溶液一般配制成浓度为100 g/ml的标准储备液，保存在05 的冰箱中，有效期为6个月；稀释成浓度为1g/ml 10 g/ml或适当浓度的标准工作液，保存在05 的冰箱中，有效期为1个月。,5、分析步骤5.1饲料原料、配合饲料、浓缩饲料试样的处理 准确称
17、取 2-5g 粉碎后的试样(精确至0.0001g)于50m L坩埚中在电炉上缓慢加热炭化，然后于高温炉中550下，灰化3h，冷却后加少量水浸润，再加10ml 6mol/L盐酸煮至近干，再加入10ml 6mol/L盐酸煮沸，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水定容、过滤，得试样分解液，备用。同时制备试样空白溶液（试样空白溶液是除不加试样外，其余都同样品处理过程）。,5.2预混合饲料样品处理 准确称取1-2g试样(精确至0.0001g)于100mL玻璃烧杯中，加入10ml 6mol/L盐酸煮至近干，再加入10ml 6mol/L盐酸煮沸，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水定容、过滤，得试样
18、分解液，备用。同时制备试样空白溶液（试样空白溶液是除不加试样外，其余都同样品处理过程）。,5.3仪器工作参数,由于原子吸收分光光度计的型号不同，操作者可按照所用仪器要求调整仪器工作条件。,5.4工作曲线的绘制,将待测元素的标准系列导入原子吸收分光光度计，按仪器工作条件测定该标准系列的吸光度，绘制工作曲线。,5.5试样测定取试样分解液V1(mL)，用盐酸溶液(0.6mol/L)稀释至V2(mL)(稀释倍数根据该元素的含量及工作曲线的线性范围而定)。将试样测定液导人原子吸收分光光度计中，同标准系列的条件测定其吸光度，同时测定试样空白溶液的吸光度，并由工作曲线求出试样测定溶液中该元素的浓度。,6分析
19、结果计算和表示6.1 被测元素的含量(mg/kg)按下式计算: 元素含量 (mg/kg)=(C-C0)100N /M式中:C 由工作曲线求得的试样测定溶液中元素的浓度,g/mL； C0 由工作曲线求得的试样空白溶液中元素的浓度,g/mL； M 试样的质量, g； N 稀释倍数； 100 试样分解溶液的体积,mL。,6.2 结果表示由校正曲线、试料的质量和稀释倍数分别计算出Cu、Fe、Mn、Zn各元素的含量。按照下表修约，并以mg/kg或g/kg表示。结果计算的修约,6.2 允许差 每个试样应称取2份试料进行平行测定，以其算术平均值为分析结果，其实验室间试验、重复性、再现性应按照GB/T 138
20、85-2003动物饲料中钙、铜、铁、镁、锰、钾、钠和锌含量的测定 原子吸收光谱法中规定计算。,一、测量条件的选择1 使标准曲线上的点都在线性范围内，标准曲线法的最佳分析范围的吸光度在0.1-0.6之间,最大点最好不大于0.8ABS。2 标准溶液与试样溶液要用相同试剂处理，保持基体一致，若试样溶液基体较复杂，无法使标准溶液与试样溶液基体保持相近，则应采用标准加入法进行测定。 3 测定时要扣除背景和试剂空白。4 每次分析都要重新绘制标准曲线。5 校正曲线的实验点数目和各点重复测定次数要适当多。6 被测组分浓度要位于校正曲线中间部分。,二、测量时规范操作1 每次测定前，都应充分预热仪器和燃烧头，使仪
21、器处于稳定的工作状态。2 制备空白溶液时尽可能避免分析元素的污染。3 在测定过程中，还应间隔一定测量次数检查空白溶液吸光度，进行自动校零；或者回测标准溶液某个点，对标准曲线进行灵敏度的校正。4 测量不同样品时要防止污染。,三、乙炔安全注意事项1 乙炔钢瓶要经常检漏。2 按正确顺序开关乙炔气瓶，严禁乙炔单独开启。3 每次使用结束后必须保证乙炔处于关闭状态。4 钢瓶总压低于0.4MP时要停止使用，防止溶剂流出。,四、测量过程中数据不稳定原因1.电压不稳定。2.元素灯没有预热好。3.原子化器位置没有调节到最佳。4.雾化器雾化效果不好，观察是否有物体堵塞了毛细管。5.乙炔流量是否稳定，检查钢瓶压力是否
22、充足。6.如为石墨炉，请观察每次进样是否准确。,五、测量时发现吸光度整体偏低原因1.原子化器位置没有调节到最佳位置。2.没有选择被测元素的最灵敏线。3.雾化器雾化效果不好。4.检查石墨管是否损坏。,六、测量得到的吸光度过大1.溶液浓度过大，需要稀释。2.可以调节燃烧头的角度，改变通过的光程。3.减少进样量。,七、仪器日常维护与保养1.电源,要使用稳压电源,功率2000W以上,实验室电源要进行分相,主机,石墨炉,空气压缩机要不在同一相上,另外,一定要有地线。2.乙炔气体一定要使用高纯乙炔,99%以上。3.空气压缩机要注意排水,防止水进入仪器内部堵塞管路。4.雾化器和燃烧头的清洁,玻璃高效雾化器堵
23、塞时，不能用金属丝之类物品疏通，否则会损坏雾化器。燃烧头缝口积碳堵塞只能用薄的硬纸片、胶片或竹片疏通，不能用刀片或其它金属片，以免损伤燃烧头缝口。 每次测量操作完成后，应喷雾蒸馏水5min左右以冲洗燃烧器内酸、碱和盐类物质。若喷雾了高浓度铜溶液时，要用水彻底冲洗燃烧器系统，避免生成乙炔铜化合物引起爆炸危险。,5.实验室要保持清洁卫生，尽可能做到无尘，无大磁场、电场，无阳光直射和强光照射，无腐蚀性气体，仪器抽风设备良好，经常去湿以保证室内干燥，室内空气相对湿度应70%。一般应装备空调，以保持室温15-30。6.仪器若较长时间不使用，至少应保证每周1-2次打开仪器电源开关通电30min左右。7.气路水路要注意经常检漏。,谢谢各位老师祝您工作顺利,
