极谱法的基本原理范文篇1

关键词：原子吸收仪方法原理元素

一、原子吸收仪技术

1.方法原理

原子吸收是指呈气态的原子对由同类原子辐射出的特征谱线所具有的吸收现象。它的原理是将光源辐射出的待测元素的特征光谱通过样品的蒸汽中待测元素的基态原子所吸收，由发射光谱被减弱的程度，进而求得样品中待测元素的含量。

2.技术手段

化学形态分析主要采用色谱法。对一些具有挥发性的化合物，气相色谱（GC）是主要的分析手段。但由于一般色谱检测器对大多数金属元素的测定不够灵敏和特效，使得GC在有机金属化合物的形态分析方面受到许多限制。原子吸收光谱（AAS）作为元素特效检测器与GC联用已成为金属形态分析的主要方法，这种联用技术既具备GC分离能力强、基体干扰少等优点，也具备AAS灵敏度高和选择性好的特点，弥补了GC检测器对金属不灵敏和AAS对同一元素的不同形态无法区分的缺陷。

3.GC―AAS联用

它的原理是：待测样品由进样口注入，在气化室气化后由载气带入色谱柱，由于进入色谱柱的待分离组分具有不同的物理或化学性质，它们在固定相和流动相中具有不同的分配系数，当这些组分随着流动相（载气）移动时，它们在两相间反复多次分配，从而使各组分得到完全分离，分离后的各组分在载气和辅助尾吹气的共同作用下进入加热的不锈钢管，分解后得到待测物的元素态并通过T型管的吸收管进入石英原子化器并被原子吸收仪测定。

二、原子吸收光谱技术分析的特点

原子吸收光谱分析能在短短的三十多年中迅速成为分析实验室的有力武器，由于它具有许多分析方法无可比拟的特点。

1.检出限低，灵敏度高

采用火焰原子方法，主要是通过高温将样品送人雾化室，其操作简便，重现性好，大多数元素的灵敏度可达ppm级，少数元素可达ppb级；石墨炉原子化器，是一类将试样放置在石墨管壁、石墨平台、碳棒盛样小孔或石墨坩埚内用电加热至高温实现原子化的系统，其原子效率在可调的高温下试样利用率达100%，其灵敏度的检测限达10-6～10-14。

2.操作简单、方便

原子吸收光谱分析与分光光度分析极为相似，其仪器结构、工作原理也大致相同，对长期从事化学分析的人来说，使用极为方便，其中火焰原子吸收分析的速度也比较快。

3.抗干扰能力强

在化学、物理、电离、光谱，背景等干扰下，可改变火焰温度、加入释放剂、保护络合剂等化学药品来减少干扰，从波尔兹曼方程我们还可以了解到，火焰温度的波动对发射光谱的谱线强度影响很大，而对原子吸收分析的影响则要小的多，因此抗干扰能力强。

4.速度快

全自动分析光谱仪完全由微机自动控制的，是目前市场上最紧凑的原子吸收光谱仪，仪器可自动设定操作参数，自动调解燃烧头高度及气体流量和助燃比，自动进样，自动样品测量，自动样品稀释、浓缩，自动校正；强大的方法开发扩展能力，多元素序列分析操作，降低了分析时间和运行成本，提高了速度。

5.选择性高

由于原子吸收线比原子发射线少得多，因此，本法的光谱干扰少，加之采用单元素制成

的空芯阴极灯作锐线光源，光源辐射的光谱较纯，对样品溶液中被测元素的共振线波长处不易产生背景发射干扰。

6.准确度高

空芯阴极灯辐射出的特征谱线仅被其特定元素所吸收。所以，原子吸收分析的准确度较高。当然，原子吸收光谱分析也存在一些不足之处。原子吸收光谱法的光源是单元素空芯阴极灯，测定一种元素就必须选用该元素的空芯阴极灯，这一原因造成本法不适用于物质组成的定性分析，对于难熔元素的测定不能令人满意。

三、原子吸收仪技术分析应用

1.在金属材料的分析应用

在用原子吸收光谱仪的技术方法进行分析与测定铝及铝合金、铜合金、钛合金等材料，以及银锌电池，隔镍电池、热电池与太阳电池等电源材料中，所得实验数据的准确度、精确度都很好，优化了实验条件。

2.在粉末材料的分析应用

原子吸收光谱仪常用于各种混合粉末电源材料的微量和常量分析与测试，其中包括对各种中间产物和最终产品添加剂及杂质含量的控制分析。如日本岛津公司制造的AA-670型的原子吸收光谱仪的准确度和精确度也很高，银粉中铜铁含量的回收率平均达到97%左右。

3.在液体材料的分析应用

液体材料溶液分析包括电解液，电镀液、浸渍液和其他各种溶液金属离子含量的分析与测定。通常待测金属离子已存在于溶液中，所以只需选择一种有足够灵感度的检测方法即可。如被测浓度高于测定范围上限。需要将试样溶液进一步稀释，并根据情况适当加入一定体积的硝酸铜、柠檬酸铵和硝酸稀释液，提高原子吸收光谱仪在液体材料分析中的应用，获得相对较好的结果。

4.在化学试剂的分析应用

原子吸收仪也常用于化学试剂的分析应用中，如研制出的TH-2005红外吸收法二氧化碳分析仪，它应用于环境保护、卫生防疫，劳动保护及科研院等部门。分析仪主要由采样装置，流程控制装置，二氧化碳光学检测室，微电脑检测、控制、分析系统组成。还有美国热电公司制造的M-5型的原子吸收光谱仪也常用于化学试剂的微量和常量元素分析，如化学试剂中的硝酸银、硝酸钴、氢氧化钠等杂质含量的相对标准偏差大约在0.5%左右，精确度较高。

5.在医学方面的分析应用

原子吸收光谱法因其强大的生命力，迅速应用于分析化学的各个领域，尤其在医学方面，使得正确检测各种含量在ppm或ppb级的微量元素成为可能，在我国的各级医保单位，已将人体元素检测作为常规项目，其检测结果精确可靠。因此，原子吸收光谱分析法在疾病控制中心更是作为“金标准”。

四、结论

原子吸收仪的不断更新与发展，标志着人类的不断进步与探索，会使得原子吸收仪应用技术不断提高，不断强大，也为科学事业的良好发展奠定了基础，更好的造福于人民，造福于社会。

参考文献

极谱法的基本原理范文

关键词：原子吸收光谱法干扰消除故障分析

原子吸收光谱法（AAS）是一种基于待测基态原子对特征谱线的吸收而建立的一种分析方法，是测定痕量和超痕量元素的有效方法。1953年，Walsh博士发明锐线光源，1954年全球第一台原子吸收仪在澳大利亚诞生，1955年，Walsh的论文《原子吸收光谱在化学中的应用》奠定了原子吸收光谱法的应用基础[1，2]。20世纪60年代初，PerkinElmer和Varian公司先后推出商品化原子吸收光谱仪，原子吸收技术进入迅速发展时期。目前，商品化原子吸收光谱仪的生产厂家主要有PerkinElmer、Varian、Jena、Thermo和Unicam等。

1原子吸收光谱法的原理及技术特点

1.1基本原理对于每种元素来说，它的原子核周围都有特定数量的电子，每种原子常见的和最稳定的轨道结构称为基态，当原子获得一定能量后其外层电子被激发到不稳定的形态，即激发态。激发态原子是很不稳定的，最终将会返回到基态，同时发射出一定波长的电磁波。原子吸收是指气态自由原子对同种原子发射出的特征波长光的吸收现象，原子吸收光谱法是基于样品蒸气中被测元素的基态原子，对光源发出的该种元素的共振发射线的吸收程度大小进行定量分析方法，其波长区域在近紫外和可见光区。

1.2原子吸收光谱法的应用原子吸收光谱仪也称原子吸收分光光度计，常见的有单光束和双光束两种类型，主要由光源、原子化器、分光系统、检测器、数据处理及显示系统等5个部分组成。它主要用于测定各类样品中的微量、痕量金属元素，如水质分析、环境监测、生命科学研究、农林科学、地质普查、食品商检、医疗卫生、药检、冶金和石油化工等领域，在部分领域已被列入标准分析方法。

①优点：检出限低，灵敏度高；选择性好，精密度高；光谱干扰少，准确度高；可测元素多（70多种），操作简便，应用范围广。②局限性：测定W、Ta、Zr等高温元素不如发射光谱法，不能同时测定多种元素，测定复杂基体样品中的微量元素时易受主要成分影响，火焰在紫外区存在一定程度的自吸现象。

环境监测中常见重金属的火焰原子吸收测定参数详见表1。

2原子吸收光谱测定中的干扰及其消除

原子吸收光谱法是一种干扰很少的技术，在实验室检测过程中，通常存在的干扰有背景吸收、化学干扰、电离干扰、基体干扰、发射干扰、吸收干扰及噪声干扰等七类[3，4]，消除或补偿这些干扰的方法如下。

2.1背景吸收产生原因：火焰中离子对光的散射，未分解的混合物分子对光的吸收。背景吸收特异性较差（区别于特征吸收），可在很宽波长范围内观察到。消除方法：连续光源法（氘灯、碘钨灯），自吸收法，塞曼效应校正法。

2.2化学干扰化学干扰是指对于被测元素形成自由原子的干扰。消除方法：调节燃烧器高度，使用更高温度火焰；加入释放剂或保护剂；协调标液与样液的组成（让标准液与样液所含的无机酸种类和浓度相同），如：测定钙时改用笑气-乙炔火焰，或加入一定量的硝酸镧溶液消除磷酸根的干扰。

2.3电离干扰电离干扰是指火焰提供的能量使待测元素外层电子脱离原子，降低了基态原子数量。消除方法：加入电离抑制剂，使用低温火焰，调节燃烧器高度，如：测定肥料中钾时加入电离电位更低的硝酸镧或硝酸铯溶液。

2.4基体干扰产生原因：样品的物理性质（温度、浓度、粘度、表面张力、燃烧性质等）与标液物理性质相差过大。消除方法：使样液、标液、空白液的组分相匹配，加入基体改进剂，标准物添加法。

2.5发射干扰发射干扰产生于空心阴极灯，包括被测元素本身各条发射线间的影响，即当样品浓度很高时，其他发射信号落在使用的光谱通带内。消除方法：减小狭缝宽度，增加等电流，稀释样品，改用温度较低的火焰。

2.6吸收干扰吸收干扰指样品中某共存元素的吸收波长落在待测元素的吸收线带宽内就会引起吸收干扰，使测定结果偏高。消除方法：减小狭缝宽度，选择次灵敏线，降低原子化温度，选择适当背景校正方式。

2.7噪声干扰噪声指测量信号（吸光度）随时间的波动，如白噪声、闪烁噪声、漂移噪声和分立频率噪声，光源、原子化器、检测器等都有可能成为噪声来源。白噪声：主要指由光源及其与检测器的相互作用产生的散粒噪声，延长测量时间或增加发射谱线强度可有效降低吸光度的RSD。闪烁噪声和漂移：低频部分占主要成分，变化较慢，采用调制（光源或样品）法可克服，但必须保证调制频率远大于噪声变化频率。分立频率噪声有时具有周期性，有时则不固定，可以找出仪器设计或工作环境方面的原因进行消除，或对数据进行统计处理。

3原子吸收光谱仪常见故障分析

3.1基线偏移静态基线漂移。这是光源系统和检测系统故障，方法：首先查明仪器是否受潮，放置吸潮硅胶，仪器通电去潮，一段时间后仪器会逐渐正常；任何电磁感应都会使仪器产生漂移；用示波器检查“同步解调控制电路”检测点的波形，并与标准波形比较，如果波形异常，应调整使之正常。点火基线漂移。这是静态基线漂移或原子化系统故障，方法：排除静态基线漂移；检查毛细管有无堵塞和“气泡”，废液排放是否畅通和雾室内有无积水；气源压力不稳和燃烧器预热不够均会引起漂移；检查波长是否调准。

3.2精密度变差这是典型的分离频率噪声。方法：点火状态下吸入纯水或稀酸几分钟，冲走堵塞毛细管杂质，或用铜丝清除杂物，甚至可将雾化器拆卸后清洗；此外，空气和乙炔不纯或压力不稳、试液基体浓度过高、燃烧器缝积炭也会引起读数不稳定。

3.3标准曲线线性差阴极灯老化或使用高的灯电流引起分析谱线的衰弱扩宽，应及时更换光源灯或调低灯电流；狭缝过宽，使通过的分析谱线超过一条，可减小狭缝宽度；测定样品的浓度太大，高浓度溶液在原子化器中生成的基态原子不成比例，使校准曲线产生弯曲，应缩小测量浓度范围或用灵敏度较低的分析谱线。

4原子吸收光谱分析法发展趋势

AAS的发展大致分为三个方面：一是原子化方式的改进，二是背景校正方式的变化，三是联用技术。激光光源和激光原子化技术的开发，将为微区分析和薄膜分析提供新方法。GC、LC高效分离技术的引入，拓展了AAS在痕量、超痕量分析领域内的应用空间。流动注射与AAS联用技术的应用，实现了基体复杂的元素，如As、Se等的测定。配合物、多元配合物与AAS的结合提高了检测灵敏度，大大拓展了AAS的应用范围。随着理论研究的深入与技术的不断进步，在不久的将来可能会出现更高分辨率、使用连续光源的原子吸收光谱仪。

参考文献：

[1]叶宪曾，张新祥，等.仪器分析教程（第二版）[M].北京：北京大学出版社，2007.

[2]李昌厚.原子吸收分光光度计仪器及其应用的最新进展[J].生命科学仪器，2006，4（8）：3-8.

[3]张扬祖.原子吸收光谱分析技术应用基础[M].上海：华东理工大学出版社，2007.

[4]汪雨，陈舜琮，杨啸涛.连续光源原子吸收光谱法的研究进展及应用[J].冶金分析，2011，31（2）：38-47.

极谱法的基本原理范文

关键词：气相色谱；检测器；色谱柱

中图分类号：X132文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）04-0099-03

一、气相色谱法基本原理

1．气相色谱分析的分离原理：基于不同物质在两相间具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，试样中的各组分就在两相中进行反复多次的分配，使得原来分配系数只有微小差异的各组分产生很大的分离效果，从而各组分彼此分离开来。

2．色谱分离的塔板理论：将色谱分离过程比拟作蒸馏过程，引用了处理蒸馏过程的概念、理论和方法来处理色谱过程。把色谱柱比作一个分馏塔，色谱柱可由许多假想的塔板组成（既色谱柱可分成许多小段），在每一小段（塔板）内，一部分空间为涂在担体上的液相占据，另一部分空间充满着载气（气相），载气占据的空间称为板体积V。当欲分离的组分随载气进入色谱柱后，就在两相间进行分配。

3．气相色谱的速率理论：吸收了塔板理论中板高和载气流速的概念，并充分考虑了组分在两相间的扩散和传质过程，从而在动力学基础上较好地解释了影响板高的各种因素，建立了定量关系式，，式中u为流动相的线速度；A，B，C为常数，分别代表涡流扩散项系数、分子扩散项系数、传质阻力项系数。

二、气相色谱仪的组成部分

（1）载气系统：包括气源、气体净化、气体流速控制和测量；（2）进样系统：包括进样器、汽化室（将液体样品瞬间汽化为蒸气）；（3）色谱柱和柱温：包括恒温控制装置（将多组分样品分离为单个）；（4）检测系统：包括检测器，控温装置；（5）记录系统：包括放大器、记录仪、或数据处理装置、工作站。

三、气相色谱的定性定量分析

（一）定性分析

气相色谱的定性分析主要有相对保留值定性法、保留值规律定性法、已知物增加峰高定性法、化学试剂定性法、文献值对照定性法和检测器定性法。

（二）定量方法

1．归一化法：如果试样中所有组分均能流出色谱柱，并在检测器上都有响应信号，都能出现色谱峰，可用此法计算各待测组分的含量。

2．内标法：在试样中加入一定量的纯物质作为内标物来测定组分的含量。内标物应选用试样中不存在的纯物质，其色谱峰应位于待测组分色谱峰附近或几个待测组分色谱峰的中间，并与待测组分完全分离，内标物的加入量也应接近试样中待测组分的含量。

3．外标法：取待测试样的纯物质配成一系列不同浓度的标准溶液，分别取一定体积，进样分析。从色谱图上测出峰面积（或峰高），以峰面积（或峰高）对含量作图即为标准曲线。然后在相同的色谱操作条件，分析待测试样，从色谱图上测出试样的峰面积（或峰高），由上述标准曲线查出待测组分的含量。

四、样品前处理技术

1．样品前处理是指样品的制备及对样品中被测组分进行提取、净化、浓缩或衍生化处理以满足分析需要的过程，其目的是消除基质干扰、保护仪器、提高方法的准确度、精密度、选择性和灵敏度。

2．样品制备的基本要求，因为样品为实验室样品中具有代表性的试样，制备均匀的有代表性得的实验室测试样品是样品前处理的重要环节，直接影响检测结果的准确性和可靠性，制备中应防止被测组分发生变化、降解、污染。

3．制备样品的技术。（1）样品萃取。采用索氏萃取、超临界流体萃取、加速溶剂萃取、微波辅助萃取等技术，实现被测组分的分离，提高分析的准确性。（2）样品净化。利用化学平衡下的分配定律，采用液液分配、固相萃取、凝胶渗透色谱分离、分子印记技术、衍生化等方法，达到样品的浓缩、富集、净化，提高检测灵敏度、准确度。

五、气相色谱柱

1．气相色谱柱的分类，按照尺寸、主要以色谱柱的内经分类为毛细管色谱空心柱和填充色谱柱；按色谱柱中固定相类型分类，可将色谱柱分为吸附柱和分配柱。

2．固定液的选择和固定液的配比，试样在色谱柱中两相间的分配行为决定于试样中各组分本身性质与固定液，因而固定液对于试样能否被有效分离起决定性作用，固定液的选择是在基本原则指导下，多根据操作者的实践经验进行。固定液选择的总原则是“相似相溶”。

（1）固定液的选择，分离非极性组分时，通常选择用非极性固定相，各组分按沸点顺序出峰，低沸点组分先出峰；分离极性组分时，一般选择用极性固定液，各组分按极性大小顺序流出色谱柱，极性小的先出峰；分离非极性和极性的混合物，一般选用极性固定液，此时非极性（或易被极化的）组分后出峰；醇、胺、水等强极性和能形成氢键化合物的分离，通常选择极性或氢键性的固定液；组成复杂、较难分离的试样，通常使用特殊固定液或混合固定相。

（2）固定液配比的选择，固定液在担体上涂渍量，一般指的是固定液与担体的百分比，配比通常在5%～25%之间，配比越低，在担体上形成的液膜越薄，传质阻力越小，柱效越高，分析速度也越快，配比较低时，固定相的负载量低，允许的进样量较小，分析工作中通常倾向于使用较低的配比。

3．分离柱长和柱内径的选择，填充色谱柱的柱长通常为1～3m，内径3～4mm，材质有玻璃、石英玻璃、不锈钢（较常用）。增加柱长对提高分离度有利，但组分的保留时间增加，且柱阻力增加，不便操作。柱长的选择原则是在能满足分离目的的前提下，尽可能选用较短的柱，有利于缩短分析时间。对于空心毛细管色谱柱其选用原则相似，不过空心毛细管色谱柱不存在固定液配比之说，但讲液层厚度，一般液层厚度在0.1～0.6um之间，液层薄、柱效高，但柱容量小。

4．色谱柱选择原则，在满足分析要求的条件下，先填充柱后毛细管柱，选毛细管柱，先大口径后小口径；柱长越短越好，固定相用量越少越好；非极性比记性好，最高使用温度越高越好，自身稳定性好，抗污染能力强、老化、活化、再生简单、时间短、使用周期长。

六、检测器

（一）TCD检测器

1．原理：在一个处于热平衡的TCD中，组分进入测量臂池腔，就会由于气体组成的改变，引起气体热导系数的变化，从而引起热敏元件温度的变化，热敏元件的温度变化，就会引起热敏元件阻值的变化，热敏元件阻值的变化使惠斯顿电桥输出信号的变化。信号大小与被测物质浓度成函数关系。

2．TCD检测条件的选择。

（1）载气种类，TCD检测器通常使用氢气或者氦气作为载气，因为它们的热导系数远远大于其它化合物，故灵敏度高，且易于定量，线性范围宽。从理论上讲用氦气较合理，但它价格昂贵，因此在我国一般都选用氢气作载气。

（2）载气纯度，载气纯度影响灵敏度，实验证明：在电桥电流120～200mA范围内，用99.999％的超纯氢气比用99％的普氢灵敏度高6％～13％，同时，基线漂移和噪声也可以大大降低。载气纯度对峰形也有影响，用TCD作高纯气中杂质检测时，载气纯度应比被测气体高十倍以上，否则易出倒峰。

（3）载气流速，TCD为浓度型检测器，对流速波动很敏感，TCD的峰面积响应值反比于载气流速。因此，在检测过程中载气流速必须保持恒定。在柱分离许可的情况下以低一些为妥。流速波动可能导致基线噪声和漂移增大。

（4）电桥电流，电桥电流可以显著提高TCD的灵敏度。一般认为S值与电流的3次方成正比。但是电流的提高又受到噪声和使用寿命的限制。桥流设定与TCD检测池的温度及使用的载气种类密切相关。

（二）FID检测器

1．原理：当有机物经过检测器时，在火焰那里会产生离子，在极化电压的作用下，喷嘴和收集极之间的电流会增大，对这个电流信号进行检测和记录即可得到相应的谱图。只有选择最佳气流比，使火焰达到稳定的扩撒型火焰时，才能得到较高的灵敏度。