原子吸收光谱的发展历史

原子吸收光谱分析法
原子吸收光谱分析又称原子吸收分光光度分析，是基于待测物质基态原子对特征谱线的吸收而建立的一种分析方法。
一、原子吸收光谱的发展历史
*阶段：原子吸收现象的发现与科学解释早在1802年，伍朗斯顿（W.H.Wollaston）在研究太阳连续光谱时，就发现了太阳连续光谱中出现的暗线。1817年，弗劳霍费（J.Fraunhofer）在研究太阳连续光谱时，再次发现了这些暗线，由于当时尚不了解产生这些暗线的原因，于是就将这些暗线称为弗劳霍费线。1859年，克希荷夫（G.Kirchhoff）与本生（R.Bunson）在研究碱金属和碱土金属的火焰光谱时，发现钠蒸气发出的光通过温度较低的钠蒸气时，会引起钠光的吸收，并且根据钠发射线与暗线在光谱中位置相同这一事实，断定太阳连续光谱中的暗线，正是太阳外围大气圈中的钠原子对太阳光谱中的钠辐射吸收的结果。
第二阶段：原子吸收光谱仪器的产生原子吸收光谱作为一种实用的分析方法是从1955年开始的。这一年澳大利亚的瓦尔西（A.Walsh）发表了他的*论文‘原子吸收光谱在化学分析中的应用’奠定了原子吸收光谱法的基础。50年代末和60年代初，Hilger， Varian Techtron及Perkin-Elmer公司先后推出了原子吸收光谱商品仪器，发展了瓦尔西的设计思想。到了60年代中期，原子吸收光谱开始进入迅速发展的时期。
第三阶段：电热原子吸收光谱仪器的产生1959年，苏联里沃夫发表了电热原子化技术的*篇论文。电热原子吸收光谱法的***灵敏度可达到10-12-10-14g，使原子吸收光谱法向前发展了一步。近年来，塞曼效应和自吸效应扣除背景技术的发展，使在很高的的背景下亦可顺利地实现原子吸收测定。基体改进技术的应用、平台及探针技术的应用以及在此基础上发展起来的稳定温度平台石墨炉技术（STPF）的应用，可以对许多复杂组成的试样有效地实现原子吸收测定。
第 四阶段：原子吸收分析仪器的发展随着原子吸收技术的发展，推动了原子吸收仪器的不断更新和发展，而其它科学技术进步，为原子吸收仪器的不断更新和发展提供 了技术和物质基础。近年来，使用连续光源和中阶梯光栅，结合使用光导摄象管、二极管阵列多元素分析检测器，设计出了微机控制的原子吸收分光光度计，为解决 多元素同时测定开辟了新的前景。微机控制的原子吸收光谱系统简化了仪器结构，提高了仪器的自动化程度，改善了测定准确度，使原子吸收光谱法的面貌发生了重 大的变化。联用技术（色谱-原子吸收联用、流动注射-原子吸收联用）日益受到人们的重视。色谱-原子吸收联用，不仅在解决元素的化学形态分析方面，而且在测定有机化合物的复杂混合物方面，都有着重要的用途，是一个很有前途的发展方向。
二、原子吸收光谱分析法的基本原理
原子吸收光谱分析的波长在紫外区和可见区，其分析原理是光源辐射出的待测元素的特征谱线通过样品的蒸汽时被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。
三、原子吸收光谱分析法的特点
原子吸收光谱分析能在短短的几十年时间迅速成为分析实验室的有力武器，主要由于它具有许多分析方法无可比拟的优点。
⑴ 灵敏度高
采用火焰原子化方式，大多元素的灵敏度可达ppm级，少数元素可达ppb级，若用高温石墨炉原子化，其***灵敏度可达10-10-10-14g，因此，原子吸收光谱法极适用于痕量金属分析。
⑵ 选择性好
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。
⑶ 操作方便、快速
原子吸收光谱分析与分光光度分析极为类似，其仪器结构、原理也大致相同，因此对于长期从事化学分析的人使用原子吸收仪器极为方便，火焰原子吸收分析的速度也较快。
⑷ 抗干扰能力强
从玻尔兹曼方程可知，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。
⑸ 准确度好
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。另外原子吸 收不能对共振线处于真空紫外区的元素进行直接测定。
⑹ 测定元素多
原则上说，原子吸收可直接测定自然界中存在的所有金属元素
四、原子吸收光谱分析法的应用
原子吸收光谱仪可测定多种元素，火焰原子吸收光谱法可测到10-9g/ml数量级，石墨炉原子吸收法可测到10-13g/ml数量级。其氢化物发生器可对八种挥发性原素汞、砷、铅、硒、锡、碲、锑、锗等进行微痕量测定。因原子吸收光谱仪的灵敏、准确、简便等特点，现已广泛用于冶金、地质、采矿、石油、轻工、农业、医药、卫生、食品及环境监测等方面的常量及微痕量原素分析。
① 化工：对金属、化合物等样品中的主要和痕量金属元素进行定性、定量分析。
② 农业：土壤、植物等样品中的主要、次要和痕量金属元素的分析。
③ 生物：血液、脏器、尿液、毛发等样品中人体所需的微量元素和有害元素的分析。
④ 地质：矿石、岩石、土壤中主要金属元素的分析。
⑥ 环境监测：土壤、水、沉积物、粉尘等样品中重金属污染物的分析。
⑦ 食品与卫生检验：各类食品、食品添加剂、食品包装容器和材料等样品中营养元素和重金属的分析。
五、原子吸收光谱仪简介
原子吸收光谱仪是由光源、原子化系统、分光系统和检测系统四部分组成。
（一）光源
光源的作用是辐射待测元素的特征谱线，以供测量之用。
原子吸收光谱分析法所有的光源是由一种特殊的光源和相应的供电装置所组成。
要成为光源，必须满足下面三个条件：
（1）能发射待测元素的共振线；并且具有足够的宽度，以保证有足够的信躁比。
（2）能发射锐线；即发射线的半宽度要比火焰中吸收线的半宽度窄的多，否则测出的就不是峰值吸收。
（3）辐射光强度大，稳定性好。
目前原子吸收使用*多的光源是空心阴极灯，无极放电灯和空心阴极灯也有使用。下面着重介绍空心阴极灯。
空心阴极灯：
空心阴极灯是由玻璃管制成的封闭着低压惰性气体的放电管。主要是由一个阳极（钨棒）和一个空心阴极（由用以发射谱线的金属或合金）组成。
工作原理：施 加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极；与充入的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电荷，其在电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击；使阴极表面的金属原子 溅射出来，溅射出来的金属原子再与电子、惰性气体原子及离子发生撞碰而被激发，于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱。