1、普通高等教育兵工类规划教材 红外电子学 红外与微光技术 红外系统（第 2 版） 在火灾发生的过程中，可以利用的信息很多，下面对这些信息进行简单归类1，2 。（1）温度：火灾发生的显著特点就是温度的异常变化，由于火灾发生时，释放大量的光和热，使周围的环境温度急剧升高。（2）火焰光谱：它主要由炽热微粒的光谱辐射和燃烧气体(主要是 CO 和 CO2)的特征、辐射所构成。前者的光谱形态可用普朗克辐射定律作近似数学描述，后者的光谱则呈现为带状，且为燃烧火焰所特有。它比火焰中其它原子、分子或基团所发出的线状或带状光谱具有绝对大的辐射强度。以炽热微粒辐射信号进行火灾探测，若充分注意其光谱特征并加以利用，在某
2、种程度上可识别环境中的相关干扰因素，提高探测的准确性。（3）气体浓度：在放热阶段，可燃气体大量释放，出现伴随更多的烟雾，但显然会受到气体本身的扩散速率及气体周围环境状态的影响。（4）其它信息：如燃烧音、火焰能量辐射、湿度等红外测温仪也叫辐射测温仪。它根据被测物的红外辐射能量确定其温度，因此它具有快速、非接触和可测小目标的特点。同时它也有测量值受被测物体发射率、反射热源、气氛干扰影响的弱点。在现场应用中排除这些影响的应用技术就显得十分重要。尽管价格较贵和存在上述弱点，它还是得到了越来越广泛的应用，因为它的应用减少了铂铑等贵金属的消耗，解决了许多常规测温方法不能解决的测温难题，例如，火车轴温、高压
3、线接线夹温度、轧制中的板材和线材温度、连铸温度、真空镀膜工件温度、半导体分子束外延温度、光纤拉制和玻璃板弯曲温度、塑料和漆膜温度，回转窑外皮和烧成带温度、纺织品定型温度、建筑物和管道漏热损失、弹药混合温度、枪炮身管温度、火箭飞机尾焰温度等等。在发达国家中，红外测温仪应用已进入成熟阶段。它主要表现在两个方面。一方面测温仪产品规格型号多、质量稳定、配套件齐全、售后服务好、应用技术开发快。另一方面使用户减少了贵金属消耗、产品质量得到提高、节约了能源，从而产生了好的经济效益。当前阻碍我国迅速发展的总是之一是用户不熟悉红外测温的应用技术，本文将主要讨论这个问题。测温原理红外测温的理论根据是普朗克黑体辐射
4、定律，它定量地确定了不同温度的黑体在各个波长的电磁辐射能量的大小。 图一图一是黑体辐射曲线图。纵座标表示辐射能量，横座标表示波长，曲线从下至上表示温度越来越高。从图一可以得出如下结论：1、随着温度升高辐射能量增加。这是单波段测温仪的依据。2、随着温度升高辐射波长向短波方向移动，其规律为维恩位移定律T?m=2898m?k。显然，测高温度选择短波长测温仪，测低温应选择长波长测温仪，被测目标较小时尤其如此。3、短波长处辐射能随温度增加比长波长处快。这意味着短波长处比长波长处的测温灵敏度高。即对于同样温度变化量，短波测温仪获得的信号V 比长波测温仪大，故尔前者抗干扰能力强和测温误差小。对于同样测温范围
5、前者信号变化动态范围比后者大，因而前者信号处理难度较大。例如，在 0.9m 处辐射能随温度的 9 次方左右变化，在 814m 处仅呈 1.5 次方左右变化。这一条结论也是双波段比色测温仪的依据。同时利用两个相近的波段测量同一物体，取短波信号与长波信号的比值，这个比值将物体温度升高而加大，根据比值大小就可以确定物体温度。由于这两个波段十分靠近，发射率和气氛吸收对两个信号的衰减可能相同，不大会影响比值，因此比色测温抗干扰性强。同样道理它也能测量不充满视场的小目标。图二图中：1）物镜 2）孔径光栏 3）分光镜 4）消杂光栏 5）视场光栏 6）滤可见光滤光片 7）气隙 8）滤可见光滤光片 9）探测器
6、10）可移动防护眼睛率光片 11）凹透镜 12）五角屋脊棱镜 13）凸透镜 14）分划板 15）凸透镜 16）目镜 17）目镜窗工作原理图二是典型的单波段红外测温仪方框图。被测目标的红外辐射通过物镜被汇聚到测温仪探头内。45分光片使可见光反射供人眼瞄准，使红外光透射到红外探测器。前后移动物镜使目标的辐射在探测器上聚焦。由于探测器和分划板距离分光片相等，目标上的可见光将也聚焦在分划板上。分划板上刻有小环，小环的大小和探测器光栏大小相等，目标复盖了分划板小环，也就复盖了探测器光栏。用户通过目镜观察分划板确定对目标的瞄准和聚焦情况。探测器前面的滤光片限定测温仪的工作波段，使探测器接收的红外温度信号转
7、化为电压电信号送入前置放大器放大来自探测器的信号，热敏元件产生环境温度补偿信号。这俩个信号通过叠加产生仅与目标温度对应的信号，这个信号再经发射率 修正、时间常数 设定、峰值保持选择及延迟时间设定和线性化修正，最后以数字或电流形式显示目标温度。参数选择针对不同的用途，通常要选用不同类型和不同参数的测温仪。如选择不当，可能完全达不到预期的目的，因此，仔细地选择是至关重要的，最好取得专家指导。1、类型选择当因被测目标较小或在光路中有机械阻挡使目标不能充满视场时，应该选用比色测温仪。比色测温仪在一定程度上还能克服发射率以及少量烟雾水汽和粉尘的影响。光纤测温仪用光纤传输辐射能，它可以用在烟尘水汽较严重的
8、场所。光纤可以弯曲，能测量阻挡物后面目标的温度。光纤也可以插入密封容器，测其内部目标温度。目标能充满视场且不受阻挡的场所，可以用单波段测温仪，烟尘水汽较大时可以采用附加空气吹扫器和窥视管克服。2、波长选择所有的红外测温仪都是用黑体炉标定的。黑体炉近于理想黑体，它的发射率 等于 1，反射率 r 等于 0，透过率 等于 0。而实际物体 不等于 1，r 和 也不一定是 0。根据能量守恒定律，+r+=1。 较小意味着物体的辐射能低。例如钢坯的发射率为 0.8，意味着它辐射的能量仅是同温黑体辐射能量的百分之八十。发射率随波长变化比随温度变化明显得多。通常温度高时的发射率要高一些，由于我们常常只对材料的小
9、段温度范围感兴趣，一般不需要考虑温度对发射率的影响。但是选择测温仪的工作波长则十分重要，应选在发射率高和反射率、透射率低的波段。当被测材料在容器内，应选择容器窗口的透射率高的波段。当环境中存在烟尘水汽时，应选择它们吸收较少的波段。下面给出了一些材料的发射率、反射率和透过率曲线。图三 未氧化的金属的发射率图三是石墨和一些金属材料的发射率曲线。它们在短波区域发射率较高，因此应选择短工作波长测温。应注意图中给出的是未经氧化时的数据，实际加工过程中它们的表面将被氧化，发射率将显著提高。图四 碱石灰玻璃透过率和反射率曲线图四是普通玻璃的透过率和反射率。在 34m 范围，可测玻璃内部温度。在45m 区域可
10、测浅表层温度。在 7.98.2m 测低温表面温度，如误选普通814m 低温测仪将极易受反射干扰。图五 聚乙烯透过率曲线图五 表明测聚乙烯薄膜应在 3.4m 。图九表明测氟塑料应在 8m 附近。图六 氟塑料笾过率曲线图七是天然气的火焰光谱，主要是在 CO2 的发射带有较强的辐射。当火焰的厚度超过 0.3 米时，辐射的能量就不再随厚度增加。可选择 4.5m 波长测量火焰温度。图七 火焰中 CO2 粒子的发射率图八是厚度为 1.82 米，温度为 27时不同湿度的空气的透过率。选择测温波段应使用空气透过率高的区域。例如，火焰的发射峰虽然在 4.2m ，但这个地方大气吸收严重，因此选择 4.5m 较为合
11、适。 图八 不同湿度空气透过率图九是不同厚度水膜的透过率。当测量热轧钢板的温度时，由于需要用水除掉氧化皮，钢板上有一层水膜，所以应选择短于 0.9m 工作波段测量它的温度。图九 不同厚度(mm)水膜的笾过率3、距离系数距离系数是测量距离与被测目标直径之比。距离系数越大，允许目标越小。对于单波段测温仪，目标必须大于距离系数要求的尺寸，至少应是计算值的 1.5倍。对于比色测温仪目标可以小于计算值，至于小多少要看仪器的性能指标，它很适合线材或感应加热工艺测温。可调焦测温仪距离系数用数字表示，如 50、100、150、200、300 等等。应注意测温仪允许的测量距离或调焦范围，通常最近的距离有一定限制
12、。 图十图十是可调焦距离系数示意图。单波段非调焦测温仪的距离系数通常以图表或公式表示。4、响应时间对于快速运动的目标和温度变化快的目标，必须选择响应时间短的测温仪。快速运动目标通过上节目标视场尺寸 d 值的时间如果是 1 秒，响应时间至少应小于通过时间的二分之一0.5 秒。对于温度变化快的目标，如果你要识别的温差是 1，而 1的变化时间是 1 秒，应选择响应时间小于这个变化时间的二分之一0.5 秒。5、峰值保持当被测目标上附有间断的氧化皮或目标表面有不稳定的水或气流。为了测知它的最高温度，应选用峰值保持功能。通常峰值衰减时间或保持时间是可调的。这个时间要根据现场的实际情况确定。图十一是它的示意
13、图。 图十一修正值并不一定相同。通常要根据该仪器说明书中给出的数据修正。当用户不能精确地修正时，有可能测量的数据中含有一定误差，得出的是一个相对温度或叫做工艺温度。这时，仪器的重复性指标就显得十分重要。只要测温仪的重复性好，就能够确保工艺温度的稳定。7、测温范围一般不要选择过宽的温度范围，因为这会增加成本。尤其要注意到低温和小目标之间的权衡，这两项要求意味着信号很弱，仪器的成本将明显增加。现场安装用户在购置红外测温仪的同时必须购置必要的防护附件。有了防护附件将大大延长测温仪的使用寿命和减少故障率。有了必要的应用附件将保证测量数据的可靠性。这样做虽然一次性投资大，但总的效益是非常好的。1、水冷套
14、当现场环境温度超过仪器规定的环境时，必须在探测头上加装水冷套。水冷套有两种。一种是全包封的，它把整个探测头包封在水冷套内，适用于恶劣环境。另一种是一个套筒，加装在探头前部，阻挡被测物的热辐射，它用在环境较好的场所。2、空气吹扫器它被安装在探测头前端，从侧面小孔输入村缩空气，从前端流出压缩空气。它可以把环境中的粉尘、水汽吹走，使其不污染探测头的光学镜片。此外，它能吹出一条清洁的光学通路，减少目标的辐射能的损失，保证测量精度。在全包封水冷套结构中常包含有空气吹扫器。图十二是装有水冷套和空气吹扫器等的探测头示意图。 图十二3、防回火快门当探测头安装在内有火焰的炉壳上时，必须加装防回火快门。快门中有一
15、挡板，它被一低熔点保险片拉住。当由于事故，火焰喷向探测头时，首先烧断保险片，挡板被弹簧拉下来挡住火焰，使探测头受到保护。4、窥视管对于火焰、烟尘或气体干扰严重的场所和对于被测物附近有温度更高的加热源的场所，可以在探测头前端加装开口和闭口的窥视管屏蔽这些干扰源。前端开口的窥视管，使探测头能够直接测量被测物的表面，可以获得较快的响应时间，通常在探测头和窥视管之间加装空气吹扫器，使窥视管内保持正压气流，避免火焰、烟尘等进科窥视管。用闭口窥视管时，探测头测得的是闭口处的温度，它只能间接反映闭口外面的温度响应时间将大大延长。闭口管也适于插入腐蚀性溶液中，如盐浴炉等，它也可以镶嵌在密封窗口壁上，如一些反应
16、炉。窥视管有几种，铬镍铁合金管耐温达 1149，硅瓷管耐温 1593（垂直安装）和 1428（水平安装），硅碳管耐温 1649。其中硅瓷管可以浸入盐浴中使用。5、背景补偿系统如果被测目标在一个加热炉中，而且炉壁的间谍高于目标温度，由于目标的发射率小于 1，目标除发射自身的辐射外，还反射炉壁的辐射。当用红外测温仪测量目标温度时，显示值将高于目标实际温度。这时可用另一测温仪测量炉壁温度，将两台测温仪的输出信号相减，再查出对应差值的温度就可以得到目标温度。现在已有这种补偿系统商品。图十八是它的示意图。6、发射率问题由于几乎所有现场要测的物体的发射率都小于 1，而且很难精确知道具体数值，所以用户不容易
17、准确地测出物体的真实温度。当前还没有更好的办法解决这个问题。多数用户使用仪器说明书中给出的数据或从其他资料中查出的数据。国外产品说明书中的数据通常是针对本仪器工作波段和测温范围的，可信程度较高。从其他资料中查得的数据，由于波长和温度不一样，可信程度不高。有些在线测定发射率和修正发射率的方法，如激光测量法和碗形腔本法，由于激光波长不一定与测温仪工作波长相同和碗形腔体容易被污染等原因，还不够完善，因而未能大量推广应用。最实际和最可靠的方法是实验法，就是取出一部份被测样品，用热电偶和红外测温仪在静态条件下对比测量其温度，确定其以射率。在以后的实际测量时就采用这个发射率。还有一个较为实际的方法，就是在
18、被测物表面涂高发射率漆或涂料，它们具有高达 0.97 的发射率，耐温达 600。最新的涂料有的可达 1000。用测温仪先后测量涂层表面和未涂层表面，就可以确定未涂层表面的发射率。发射率与测试方向有关，如图十九所示。最好保持测试角 在 30之内，无论如何不宜超过 45。不要忘记，由于发射率不准确所造成的误差，短波长测温仪比长波测温仪小得多。所以应尺量采用短波长测温仪。例如，当使用的发射率值误差为 0.1 时，对于 0.9m 波长测温仪，仅形成 3%的测温误差。而对于 814m 波长测温仪，将形成 7%的测温误差。应用选型红外测温仪的类型参数较多，不同的应用现场要求选择不同类型的测温仪，远比使用热
19、电偶，热电阻复杂。不恰当的选择往往导致应用的失败，设计和应手工程师必须慎重对待此项工作。便携式测温仪多为通用型，测温范围较宽。波长规格较少，高温型工作波长一般为 0.71.08m ，测温范围 6003000。低温型工作长波为814m ，测温范围-501000。具实时值、峰值、谷值和平均数字显示，响应时间、峰值保持时间和发射率可以设定。绝大多数为单波段、比色型较少。尽管它自身的精度并不低，但由于用户可能用于多种被测物的测温，在合适的场所能取行准确的测量结果，在不合适的场所只能取得一个相对的测量结果。台式单波段测温仪它由一个探头和二次显示仪表构成。探头分带瞄准焦距可调和不带瞄准固定焦距两种，它被安
20、装在被测物现场。二次显示仪表多为数字显示，也有表头指针显示，通常具有发射率设定、响应时间调节和峰值保持调整功能，具有标准电压或电流输出信号，有些还具有数字信号输出。根据用户需要可以附加位式调节报警输出、时间比例输出和 PID 输出。二次显示仪表通常安置在仪表操作室中。这类测温仪工作波长规格较多，测温范围不宽，距离系数较大（测斑较小）。它的专用性较强，能针对特定的测温工艺取得最佳的效果。探头式单波段测温仪它也分带瞄准可调焦和不带瞄准固定焦距两种。它们多数具 010V 或 420mA 线性输出，少数只提供非线性电压输出。多数没有响应时间，发射率设定和峰值保持功能，但少数探头也具有这些功能。在多数应
21、用中它们被接入 PLC 计算机控制系统，许多调节、设定、显示和输出记录功能都可以通过计算机实现。它的规格型号与台式单波段类似，选择余地较多，专用性强。单波段测温仪要求被测目标的尺寸必须大于距离系数所要求测斑的 1.5 倍，并且被测物法线与测量光轴夹角应在 30以内，被测面弯曲度不宜太大。比色台式和比色探头测温仪比色测温仪的工作波长规格较少，高温型为0.71.08m /1.08m ，测温范围 7003500（分段）。低温型为1.511.60/1.651.71m ，测温范围 2501000（分段）。它是带瞄准可调焦的。主要用于被测物尺寸小或直径小的圆材，不能满足距离系数要求的场所和物体表面状态（如
22、氧化程度）不断变化的场所。它也适合测量含碳粒子或含灰粉的火焰的温度。光纤传输测温仪光纤和光纤头部的透镜或探测棒能耐 200300的环境温度，因此可以靠近被测物，也可以省去前面普通探头配套的水冷套。光纤可以弯曲，解决普通探头不能直视的困难场所的测温。光纤能屏蔽现场烟尘水汽及电磁干扰，可用于这些恶劣环境。扫瞄测温仪它可以连续扫瞄一条线，测量一条线上的温度。随着被测钢板、玻璃板和回转窑体的运动可以获得全面积上的温度分布，并可以图形显示和彩色打印温度分布图。红外表面测温仪它的探头是一个长杆，一端手持，另一端是个高反射率腔体。用时把腔体置于被测表面上方 12 毫米处，测量时间不超过 12 秒，获得表面温
23、度理论上不须发射率设定，认为发射率在 0.97 以上。必须保持腔体不受任何污染，和不能过热，否则效果将大大下降。这种测温仪只是偶尔用几次，不能长期连续使用。原子吸收光谱法基础 发布时间：2007-8-20 浏览次数：158 次原子吸收光谱分析（又称原于吸收分光光度分析）是基于从光源辐射出待测元素的特征光波，通过样品的蒸汽时，被蒸汽中待测元素的基志原子所吸收，由辐射光波强度减弱的程度，可以求出样品中待测元素的含量。l 原子吸收光谱的理论基础11 原子吸收光谱的产生在原子中，电子按一定的轨道绕原子核旋转，各个电子的运动状态是由 4 个量子数来描述。不同量子数的电子，具有不同的能量，原于的能量为其所
24、含电子能量的总和。原子处于完全游离状态时，具有最低的能量，称为基态（E。）。在热能、电能或光能的作用下，基态原于吸收了能量，最外层的电子产生跃迁，从低能态跃迁到较高能态，它就成为激发态原子。激发态原于（民）很不稳定，当它回到基态时，这些能量以热或光的形式辐射出来，成为发射光谱。其辐射能量大小，用下列公式示：式中 h普朗克常数，其数值为 6626X10-23JS；E=Eq-E0=hv=hc/C光速（3X105kms）；V、入一分别为发射光的频率和波长；EO、eq一分别代表基态和激发态原子的能量，它们与原子的结构有关。由于不同元素的原子结构不同，所以一种元素的原子只能发射由其已与 Eq 决定的特定
25、频率的光。这样，每一种元素都有其特征的光谱线。即使同一种元素的原子，它们的 Eq 也可以不同，也能产生不同的谱线。原子吸收光谱是原于发射光谱的逆过程。基态原子只能吸收频率为=（Eq-E0）/h 的光，跃迁到高能态 Eq。因此，原子吸收光谱的谱线也取决于元素的原子结构，每一种元素有其特征的吸收光谱线。原子的电子从基态激发到最接近于基态的激发态，称为共振激发。当电子从共振激发态跃迁回基态时，称为共振跃迁。这种振跃迁所发射的谱线称为共振发射线，与此过程相反的谱线称为共振吸收线。元素的共振吸收线一般有好多条，其测定灵敏度也不同。在测定时，一般选用灵敏线，但当被测元素含量较高时，也可采用次灵敏线。12
26、吸收强度与分析物质浓度的关系原子蒸气对不同频率的光具有不同的吸收率，因此，原子蒸气对光的吸收是频率的函数。但是对固定频率的光，原子蒸气对它的吸收是与单位体积中的原子的浓度成正比并符合朗格一比尔定律。当一条频率为 ，强度为 I0 的单色光透过长度为 L 的原子蒸气层后，透射光的强度为 Iv，令比例常数为 Kv，则吸光度 A 与试样中基态原子的浓度 N。有如下关系： A=lg(I0/I)=KLN在原子吸收光谱法中，原子池中激发态的原子和离子数很少，因此蒸气中的基态原子数目实际上接近于被测元素总的原子数目，与式样中被测元素的浓度 C 成正比。因此吸光度 A 与试样中被测元素浓度 C 的关系如下；AK
27、C式中 K吸收系数只有当入射光是单色光，上式才能成立。由于原子吸收光的频率范围很窄（0.01nrn 以下），只有锐线光源才能满足要求。在原子吸收光谱分析中，出于存在多种谱线变宽的因素，例如自然变宽、多普勒（热）变宽、同位素效应、罗兰兹（压力）变宽、场变宽、自吸和自蚀变宽等，引起了发射线扣吸收线变宽，尤以发射线变宽影响最大。谱线变宽能引起校正曲线弯曲，灵敏度下降。减小校正曲线弯曲的几点措施：(1)选择性能好的空心阴极灯，减少发射线变宽。(2)灯电流不要过高，减少自吸变宽。(3)分析元素的浓度不要过高。(4)对准发射光，使其从吸收层中央穿过。(5)工作时间不要太长，避免光电倍增管和灯过热。(6)助
28、燃气体压力不要过高，可减小压力变宽。2 原子化过程原子吸收光谱法采用的原子化方法主要有火焰法、石墨炉法和氢化物发生法。2l 火指原子化其过程如图 1 所示。在这过程中，大致分为两个主要阶段；Q）从溶液雾化至蒸发为分子蒸气的过程。主要依赖于雾化器的性能、雾滴大小、溶液性质、火焰温度和溶液的浓度等。 （2）从分子蒸气至解离成基态原子的过程。主要依赖于被测物形成分子们键能，同时还与火焰的温度及气份相关。分子的离解能越低，对离解越有利，就原子吸收光谱分析而言，解高能小于 35eV 的分子，容易被解离，当大于 5eV 时，解离就比较困难。22 石墨炉原子化样品置于石墨管内，用大电流通过石墨管，产生 30
29、00以下的高温，使样品蒸发和原子化。为了阻止石墨管在高温氧化，在石墨管内、外部用惰性气体保护。石置炉加温阶段一般可分为：(1)干燥。此阶段是将溶剂蒸发掉，加热的温度控制在溶剂的沸点左右，但应避免暴沸和发生溅射，否则会严重影响分析精度和灵敏度。（2）灰化。这是比较重要的加热阶段。其目的是在保证被铡元素没有明显损失的前提下，将样品加热到尽可能高的温度，破坏或蒸发掉基体，减少原子化阶段可能遇到的元素间干扰，以及光散射或分子吸收引起的背景吸收，同时使被铡院素变为氧化物或其他类型物。(3)原子化。在高温下，把被测元素的氧化物或其它类型物热解和还原（主要的）成自由原子蒸气。2，3 氢化物发生法在酸性介质中
30、，以硼氢化钾（KBH4）作为还原剂，使锗、锡、铅、砷、锑、秘、硒和储还原生成共价分于型氢化物的气体，然后将这种气体引人火焰或加热的石英管中，进行原子化。AsCl3+4KBH4+HCl+8H2O=AsH3+4KCl+4HBO2+13H23 火焰31 火焰的种类原子吸收光谱分析中常用的火焰有：空气一乙炔、空气一煤气（丙烷）和一氧化二氮一乙炔等火焰。（1）空气一乙快。这是最常用的火焰。此焰温度高（2300），乙快在燃烧过程中产生的半分解物 C*、CO*、CH*等活性基因，构成强还原气氛，特别是富燃火焰，具有较好的原子化能力。（2）空气一煤气（丙烷）。此焰燃烧速度慢、安全、温度较低（18401925）
31、，火焰稳定透明。火焰背景低，适用于易离解和干扰较少的元素，但化学干扰多。（3）一氧化二氮一乙炔。由于在一氧化二氮中，含氧量比空气高，所以这种火焰有更高的温度（约 3000）。在富燃火焰中，除了产生半分解物C*、CO*、CH*外，还有更强还原性的成分 CN*及 NH*等，这些成分能更有效地抢夺金属氧化物中氧，从而达到原子化的目的。这就是为什么空气乙炔火焰不能测定的硅、铝、钛、铼等特别难离解的元素，在一氧化二氮一乙炔火焰中就能测定的原因。本书除特指外均属空气一乙炔火焰。32 火焰的类型(1)化学计量火焰。又称中性火焰，这种火焰的燃气及助燃气，基本上是按照它们之间的化学反应式提供的。对空气一乙炔火焰
32、，空气与乙炔之比约为4：1。火焰是蓝色透明的，具有温度高，干扰少，背景发射低的特点。火焰中半分解产物比贫燃火焰高，但还原气氛不突出，对火焰中不特别易形成单氧化物的元素，除碱金属外，采用化学计量火焰进行分析为好。(2)贫焰火焰。当燃气与助燃气之比小于化学反应所需量时，就产生贫燃火焰。其空气与乙炔之比为 4：1 至 6：1。火焰清晰，呈淡蓝色。由于大量冷的助燃气带走火焰中的热量，所以温度较低。由于燃烧充分，火焰中半分解产物少，还原性气氛低，不利于较难离解元素的原子化，不能用于易生成单氧化物元素的分析。但温度低对易离解元素的测定有利。（3）富燃火焰。燃气与助燃气之比大于化学反应量时，就产生富燃火焰。
33、空气与乙炔之比为 4：12二5 或更大，由于燃烧不充分，半分解物浓度大，具有较强的还原气氛。温度略低于化学计量火焰，中间薄层区域比较大，对易形成单氧化物难离解元素的测定有利，但火焰发射和火焰吸收及背景较强，干扰较多，不如化学计量火焰稳定。33 火焰结构图 2 火焰结构卜预热区；2 一第一反应区；3 一中间薄层区；4 一第二反应区空气一乙炔火焰结构如图 2 所示。正常的火焰是由预热区、第一反应区、中间薄层区和第二反应区组成。 （1）预热区又称干燥区。其特点是燃烧不完全，温度不高，试液在此区被干燥，呈固态微粒。（2）第一反应区又称蒸发区。它是一条清晰的蓝色光带。其特点是燃烧不充分，半分解产物多，温
34、度末达到最高点。干燥的固态微粒在此区被熔化，蒸发或升华。这一区域很少作为吸收区，但对易原子化，干扰少的碱金属可进行测定。（3）中间薄层区又称原子化区。其特点是燃烧完全，温度高，被蒸发的化合物在此区被原子化。此层是火焰原于吸收光谱法的主要应用区。（4）第二反应区。燃烧完全，温度逐渐下降，被离解的基态原子开始重新形成化合物。因此这一区域不能用于实际原子吸收光谱分析。进行原子吸收光谱分析时，燃烧器高度的选择，也就是火焰区域的选择。4 仪器装置原子吸收分光光度计主要由四部分组成：光源、原子化器、光学系统和检测系统。图 3 为火焰原子吸收分光光度计示意图。4l 光源原子吸收分光光度计的光源主要有空心阴极
35、灯和无极放电灯两种。（1）空心阴极灯。达种灯是目前最普遍应用的光源，是由一个钨棒阳极和一个内含有待测元素的金属或合金的空心圆柱形阴极组成的。两极密封于充有低压惰性气体（氖或氖）带有窗口的玻璃管中。接通电源后，在空心阴极上发生辉光放电而辐射出阴极所含元素的共振线。见图 3图 3 空心阴极灯结构（2）无极放电灯。这种灯是把被测元素的金属粉末与碘（或澳）一起装人一根小的石英管中，封入 267667Pa 压力的氮气。将石英管放于2450MHz 微波发生器的微波谐振腔中进行激发。这种灯发射的原子谱线强，谱线宽度窄，测定的灵敏度高，是原子吸收光谱法中较为突出的光源。优良的光源应具有下列的性能：1）使用寿命
36、长，一般要求达到 5000mAh。2）发射的共振线强度高。3）共振线宽度窄。4）背景强度低，不超过特征线的 1。5）稳定牲好，预热 30min 后，在 30min 内，漂移应小于 1。42 原子化器421 火焰原于化器它是由雾化器、雾室和燃烧头组成的，能把试样变为原子蒸气的装置。它对测定的灵敏度和精度有重大的影响。(1)雾化器。雾化器能使试液变为细小的雾滴，并使其与气体混合成为气溶胶。要求其有适当的提开量（一般为 47mLmin），高雾化率（1030）和耐腐蚀，喷出的雾滴小、均匀、稳定。（2）雾窒。又称预混合室，它要求有一个充分混合的环境，能使较大的液摘得到沉降，里面的压力变化要平滑、稳定，不
37、产生气体旋转噪声，排水畅通，记忆效应小，耐腐蚀。（3）燃烧头。它是根据混合气体的燃烧速度设计成的，因此不同的混合气体有不同的燃烧头。它应是稳定的、再现性好的火焰，有防止回火的保护装置，抗腐蚀，受热不变形，在水平和垂直万向能准确、重复地调节位置。一般以钛或钛钢制品为好。422 石墨炉目前，应用最普遍的是 Massmann 型石墨炉。这种石墨炉的结构如图 4 所示。图 4 石墨炉结构图石墨炉的核心部件是一个长约 50nn、外径为 89mm、内径为 56mm 的石墨管，管壁中间部位有一个用于注入试样溶液的直径为 12mm 的小孔。石墨管两端安装在连接电源的石墨锥体上。为了防止石墨管在高温下燃烧，其外
38、侧设置了一个惰性气氛保护罩，保护罩内有惰性气体流过。这一路保护气称为外气。另有一路惰性气体从石墨管两端进入其中，从中间的小孔逸出。这一路气流称为内气或载气。炉体两端装有石英窗，光束透过石英窗从石墨管内通过。炉体的最外层是一个水冷套，以降低电接点的温度和炉体的热辐射。43 光学系统(1)单光束系统。具有结构简单，价格低，能量高等特点，但不能消除光源波动所引起的基线漂移。使用时要使光源预热 30min 并在测量过程中注意校正零点，补偿基线漂移(见图 5a)。（2）双光束系统。此系统把光源发射的光分为两束，一束不通过原子化器而直接照射在检测器上，称为参比光束，另一束通过原子化器后再到检测器上，称为样品光束。最后显示出的是两路光信号的差，它可克服光源波动所引起的基线漂移，因此，此系统不需要预热光源，但光能损失大，仪器价格高。(见图5b)（3）单色仪。这种仪器采用光栅将非分析线成分从光源发射出来的光中分离出去。44 检测系统元素灯发出的光谱线被待测元素的基态原子吸收后，经单色便分选出特征
