原子吸收光譜儀(AAS)的工作原理基于原子對特定波長光的吸收作用,核心流程可分為樣品原子化與特征光譜測量兩大階段,具體如下:
一、樣品原子化:釋放待測元素的自由原子
原子化是將樣品中的元素轉化為自由原子的過程,常見方法包括火焰原子化和電熱原子化(石墨爐法):
火焰原子化
樣品溶液經霧化器形成細小霧滴,與燃氣(如乙炔)混合后噴入火焰。在高溫(如空氣-乙炔火焰約2300℃)下,溶劑蒸發,樣品殘留物中的化學鍵斷裂,元素原子被釋放為自由原子。此過程適用于易揮發、低沸點元素的檢測。
電熱原子化(石墨爐法)
樣品注入石墨管內,通過大電流加熱實現分階段升溫:
干燥:低溫蒸發溶劑,避免暴沸。
灰化:去除有機物和無機鹽,減少干擾。
原子化:高溫(可達3000℃)使待測元素形成自由原子蒸氣。
凈化:高溫燒盡殘渣,防止污染。
該方法原子化效率高,適用于痕量分析(如μg/L級)。
二、特征光譜測量:定量分析的核心
光源發射特征光譜
使用空心陰極燈或無極放電燈,發射待測元素的特征譜線(如鈉的589.0nm、銅的324.8nm)。銳線光源確保譜線寬度窄,提高檢測靈敏度。
原子吸收與光強衰減
特征光譜通過原子化器時,基態自由原子吸收與其能級躍遷對應的光子,導致光強衰減。衰減程度(吸光度)與原子濃度成正比,遵循朗伯-比爾定律(A=εbc)。
單色器與檢測器
單色器(如光柵)分離特征譜線,排除干擾光。檢測器(如光電倍增管)將光信號轉化為電信號,通過測量吸光度并對比標準曲線,確定樣品中待測元素的濃度。