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原子吸收光谱分析
AAS(atomic
absorption spectroscopy)
概述
来源：分析行业
原子吸收光谱分析法
（
AAS
）是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法。<
/p>
原子吸收分光光度法和我们以前在
分析化学中学过的吸光光度法有很多的相似之处。
这
里将通过对
比的方式，
在简单的复习一般吸光光度法的基础上引入原子吸收分光光度法
的概念。
1.1
原子吸收光谱研究的历史
人们对光吸
收现象的研究始于
18
世纪初叶。光吸收现象是指光辐射在通过
晶体或液体
介质后，其辐射的强度和方式会发生变化的现象。通过研究这种光辐射吸收现
象，人们
注意到：原始的光辐射在经过吸收介质后，能量可以分为三个部分：
（
1
）散射的，
（
2
）
被吸收的，（
3
）发射的辐射。根据粒子从基态到激发态对辐射的吸收原理可以建立各
< br>种吸收光谱法，如分子、原子吸收光谱分析；相反，根据粒子从激发态到基态的光能辐
射可以建立各种荧光发射光谱分析，只是在测量方向上和光路垂直。原子吸收光谱法发
展经历了这样的几个发展阶段：
1.1.1
对原子吸收现象的初步认识
因为太
阳光是最普通的光源，所以光谱学和吸收光谱法的历史，与对太阳光的观察是紧
密相联的
。
文献中有记载最早的对原子吸收光谱现象的发现是在
1802
年，
伍朗斯顿
(to
n)
在研究太阳连续光谱时，曾指出在太阳连续光谱中
存在着许多条的暗线。几年以后，
弗兰霍夫（
Fraunhof
er
）在研究太阳连续光谱时，又独立地再次观察到了这些暗线，并
详细地研究了这种现象，所以人们称这些暗线为弗兰霍夫线，但在当时还没有人能阐明
产生这种暗线的原因。
1832
年，
研究其它现象的英国人布鲁斯特
(D. Brewster)
首先对
弗兰霍夫线产生的原因作了基本上是正确的解释。
在对白
光通过一氧化氮时的谱线吸收
现象进行了观察后，
他认为弗兰霍
夫线是由于太阳外围大气圈中比光源温度低的气体吸
收了从光源发出的光的缘故。
然而真正对这种吸收现象作出确切解释的还是本生
(R.
Bu
nsen)
和克希荷夫
(G. K
irchhoff)
。
1860
年他们
在对碱金属和碱土金属光谱的火焰光谱，
以及在这些光谱中所伴生的谱线自蚀现象作系统
研究后，
证实了钠蒸气发出的光通过比
该蒸气温度低的钠蒸气时
，会引起钠谱线的吸收。根据钠发射线和弗兰霍夫线在光谱中
位置相同这一事实，证明太
阳连续光谱中的暗线
D
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，建立了这种吸收的基本原理。。因此可以认为这是
历史上用原子吸收光谱进行定性分析的第一个例证。这种现象可用来测定火焰的温度。
下图是该经典实验的装置图。
图
1 R.
Bunsen
和
G. Kirchhoff
研究钠光谱中谱线自蚀的实验装置。连续光源发射的
光经透镜
L
聚焦后通过
Bunsen
燃烧器<
/p>
B
的火焰，并将一小勺氯化钠引入到火焰，光束
< br>被棱镜
P
色散后在屏幕
S
上进行观察，
钠
D
线
以一黑色不连续光谱形式出现在连续光谱
的另一端。
这个实验证明：把钠盐送入火焰而发射出的黄色的钠线，相当于太阳光谱的暗
D
线。这
样，
D
< br>线可能是由于在太阳的气圈中有钠原子存在。他们还得出结论说，观察太阳和某
些
其他行星的光谱线，可以了解其大气成分。发射和吸收光谱之间的关系已由
G. Kir
c
hhoff
精确地列出公式。
按照克
希霍夫定律，
所有物质都吸收与其发射光波长相等的光。
这个定
律具有普遍的正确性，阐明了发射和吸收之间的关系，并说明任何能够发射给定
波长辐射
的物质都能吸收同一波长的辐射。然而在实际上。它通常只应用于气态物质。
1902
年，
R.. Woodson
将钠
D2
线通过钠蒸气，
发现了只辐射
D2
线的这种共振辐射现象。
后来，他又利用从水银电弧发出的波长为
253.7nm
谱线被水银蒸气吸收这一现象，对空
气中的水银进行了测定，为工业上对空气中
汞浓度的测定奠定了基础。
在
G.
Kirchhoff
工作及其它一些观测的基础上，
1900<
/p>
年
Planck
建立了光的吸收和发射<
/p>
的量子理论。根据这一理论，原子只能吸收某一确定波长
(
频率
)
的辐射，即原子只能吸
收和释放某一确定的能量
?
?
、
?
和
?
的
特征值视原子而异。
继
G. Ki
rchhoff
的工作之后，到
1920
年左右，原子吸收光谱的理论研究方面有了较大
的发展，确定了吸收值和某些原子常数
之间的关系，阐明了谱线变宽效应以及在这些效
应下谱线的形状，制定了原子吸收测定方
法。但是原子吸收的原理仍然主要被天文学家
用来测定星球大气中金属的浓度。这种测定
方法，需要有热电离理论
(
萨哈，
Sa
ha
，
192
9
年提出
)
和线吸收系数理论。定量估价原子浓度的一个重要概
念称为原子的“振子强
度”。测定谱线吸收的实验基础，在于测量不同元素和不同谱线的
振子强度。要做到这
点，需确切了解吸收介质中自由原子的浓度，这样一来实验方法就比
较复杂，以致这些
方法不适宜用作化学分析。
产生这种情况的主
要原因是未能找到一种解决测量原子吸收
系数的实用方法。
唯一例外是空气中汞浓度的测定。
汞
元素广泛用于工业生产，毒性很强，而且在大气中测量它很困难。但由于它的特性，
即使
在室温下汞也具有足够高的蒸气压，这样，利用它的共振线吸收，
AAS
很易用于汞
的测定。基于此种原理而设计的第一台仪器，在本世纪三十年代早期
已经问世。直到
1
950
左右，
AAS
在分析化学方面的应用，还只限于测定大气中的汞蒸气，它并未
引起人
们应有的重视。
如上所述，虽然
G. Kirchhoff
早已在
1860
年就认识了原子吸收的原理，并且此理论基
础在以后的几十年中又不断有所发展，
但这一方法的实际意义却
在很长的一段时间内没
有被人们所认识。
1.1.2
技术突破和在分析化学上的应用
原子
吸收分光光度法作为一个样品成分分析方法出现以后，也经历了一个发展的过程。