原子吸收和发射光谱法

原子光谱法通过将样品原子化并测量自由气态原子对光的吸收或发射来确定元素浓度。

Definition

原子吸收和发射光谱法是分光化学方法，通过测量在火焰、炉或等离子体中产生的自由原子的特征线吸收或发射来量化单个元素。

Scope

本主题涵盖了元素分析的主要技术：火焰和石墨炉原子吸收、火焰和等离子体原子发射（包括电感耦合等离子体发射光谱）以及原子荧光。它涉及原子化源、线光源（如空心阴极灯）、背景校正策略以及原子方法特有的光谱和化学干扰。

Core questions

• 原子化器如何将样品转化为自由气态原子进行测量？
• 何时吸收优于发射，温度如何改变原子群分布？
• 会产生哪些光谱、化学和电离干扰，如何进行校正？
• 火焰、炉和等离子体源的检测限如何比较？

Key theories

原子态的玻尔兹曼分布

处于激发态与基态的原子比例遵循玻尔兹曼分布，并随温度急剧升高；由于在火焰温度下大多数原子仍处于基态，因此对于许多元素而言，吸收法通常比发射法更灵敏，而更热的等离子体则有利于发射。

Mechanisms

液体样品在火焰、电加热石墨炉或氩等离子体中被雾化和原子化，产生自由原子群。在吸收法中，来自元素特定光源的光穿过原子云，通过测量共振线的衰减来确定浓度。在发射法中，热或电激发的原子弛豫并发出特征线，其强度与浓度成正比。通过与标准品进行校准并进行背景校正，将信号转换为元素浓度。

Clinical relevance

原子光谱法在环境监测、饮用水合规性、食品和临床样品、地质和冶金分析以及铅和其他有毒元素筛查中的痕量金属测定方面至关重要。

History

原子发射分析的历史可追溯到本生和基尔霍夫在19世纪中叶进行的光谱研究。艾伦·沃尔什于1955年提出的原子吸收光谱法使元素分析成为常规，而鲍里斯·利沃夫的石墨炉大大提高了灵敏度。电感耦合等离子体在20世纪60年代至70年代发展起来，实现了同时多元素测定。

Key figures

• Alan Walsh
• Boris L'vov
• Robert Bunsen
• Gustav Kirchhoff

Seminal works

• walsh1955
• skoog2017
• ingle1988

Frequently asked questions

为什么原子吸收的检测限通常低于火焰发射？

在典型的火焰温度下，大多数原子保持在基态，因此可供吸收的原子比可供发射的原子多得多，这使得吸收法对于难以激发的元素具有灵敏度优势。

电感耦合等离子体比火焰有什么优势？

等离子体能达到更高的温度，有效原子化和激发难熔元素，减少化学干扰，并能同时测量多种元素，覆盖更宽的浓度范围。