原子吸收分析理论基础 （上册）PDF电子书下载

目录 1

概 述 1

一、火焰光谱分析 1

（一）原子吸收分析法AAS 4

1．原理和特点 4

2．发展简史 9

（二）原子发射光谱分析法AES 12

（三）原子荧光光谱分析法AFS 13

二、单位 16

三、灵敏度、检测极限、精密度、准确度 18

（一）灵敏度 19

（二）检测极限 20

（三）精密度 23

（四）准确度 23

四、光与光谱 24

第一章原子光谱原理 32

一、原子光谱和原子能级 32

（一）原子结构和原子光谱 32

1．经典量子论观点 32

2．氢原子光谱线系 36

（二）原子能级和量子数 41

1．能级和能级图 41

2．量子数及其物理意义 45

3．多重性 52

二、矢量模型 54

三、光谱的规律性 58

（一）选择定则 58

（二）泡利不相容原理 59

（三）最低能量原理 60

（四）洪特规则 60

（五）光谱线系 60

四、谱线超精细结构 68

五、薛定谔方程 69

六、能量的发射和吸收 74

（一）原子激发和电离的基本机理 74

2．碰撞激发 75

1．热激发 75

3．光致激发 77

（二）原子在各能级的分布——玻尔兹曼分布律 77

（三）光谱线的辐射强度 79

1．吸收光量子 80

2．自发辐射 80

3．受激辐射 81

七、谱线轮廓和变宽 83

（一）自然宽度△VN 85

（二）多卜勒展宽△VD 87

（三）碰撞展宽△Vc 90

（四）自吸展宽△Va 95

（一）塞曼效应 97

八、谱线的场致分裂 97

（五）场致展宽△VF 97

（六）超精细结构和同位素位移△Vh 97

1．正常塞曼效应 98

2．反常塞曼效应 99

3．倒塞曼效应 99

（二）塞曼效应的量子论解释 100

（三）帕邢－背克效应 106

（四）斯塔克效应 107

九、原子光谱分析中常见的分子光谱 107

（一）分子光谱原理 107

（二）原子吸收分析中常见分子光带 108

（一）吸收线和吸收线轮廓 114

第二章原子吸收分析原理 114

一、吸收线轮廓和吸收系数 114

（二）吸收系数Kv 115

二、积分吸收系数和原子浓度关系 115

三、峰值吸收法 118

（一）峰值吸收系数Kmax和积分吸收系数∫Kvdv的关系 118

（二）沃尔什（Walsh）峰值吸收法原理，吸收公式 121

四、定量分析方法 124

（一）标准曲线法 124

（二）标准加入法 125

（三）内标法 128

（四）原子吸收间接分析法 129

（一）光源和工作曲线关系 131

五、工作曲线的形状和类型 131

（二）四种典型的工作曲线 132

六、工作条件对A-c工作曲线的影响 134

七、谱线轮廓对A-c工作曲线的影响 136

（一）发射线半宽度与吸收线半宽度比△Vem/△Vab的比值对吸光度的影响 136

1．共振发射线轮廓与展宽 136

2．共振吸收线轮廓与展宽 138

3．△V？m/△Vab对吸光度的影响 142

（二）中心波长移位△γs对吸光度的影响 142

八、谱线超精细结构对A-c工作曲线的影响 144

九、沃尔什峰值吸收法的适用性和局限性 145

1．气体放电的基本物理过程 150

（一）空心阴极灯放电机理 150

一、空心阴极灯HCL 150

第三章光 源 150

2．辉光放电 152

3．空心阴极效应——空心阴极灯的放电机理 156

（二）构造与作用 157

1．阴极材料和形状 159

2．窗口材料 160

3．载气和压力 161

4．供电 164

（三）空心阴极灯的光谱特性 165

1．工作电源和共振线辐射强度的关系 165

2．共振线半宽度 167

3．工作电流和吸光度的关系 167

4．谱线干扰 168

5．信噪比 170

光谱扫描 171

1．光强 171

（四）空心阴极灯的质量鉴别 171

2．背景 172

3．稳定度 172

4．噪声 174

5．灵敏度 174

6．寿命 175

（五）灯的使用和维护 175

1．预热与稳定度 175

2．工作电流与寿命 175

3．灯的去气处理 176

1．多元素灯 177

（六）空心阴极灯改进 177

2．高强度灯 178

3．窄谱线灯 179

二、无极放电灯EDL 180

三、其他光源 183

（一）蒸气放电灯 183

（二）连续光源——氘灯 184

（三）激光光源 185

第四章火焰原子化 187

引言 187

一、喷雾器 190

（一）雾滴直径d0 192

（二）同心度 193

（三）试液提取量 195

（四）节流管作用 196

二、雾化室 197

三、燃烧器 200

（一）预混合式火焰结构 201

（二）行程速度和燃烧速度 202

（三）燃烧器的类型 204

四、火焰 207

（一）火焰原子化的基本过程 208

（二）火焰反应机理 210

1．热解行为 210

2．还原行为 213

3．化合行为 215

4．电离行为 216

5．光谱的发射和吸收行为 217

（三）火焰状态划分 218

（四）火焰的某些特性 220

1．温度 220

2．成份 221

4．原子浓度分布 223

3．原子化度βα 225

5．常用火焰的吸收和发射特性 225

（五）常用火焰的使用与安全 228

1．空气－乙炔焰（A-A焰） 228

2．氧化亚氮－乙炔焰（N-A焰） 229

3．空气－氢焰（A-H焰） 231

5．空气－煤气焰（A-C焰） 232

6．氩－氢焰（Ar-H焰） 232

4．空气－丙烷焰（A-P焰） 232

第五章无焰原子化 235

引言 235

一、高温石墨炉原理（HGA） 238

（一）蒸发曲线和原子化曲线轮廓 238

（二）反应机理 240

1．热解作用 240

2．还原作用 241

3．碳化物形成 242

二、峰值法和积分法 242

三、高温石墨炉结构与作用HGA 246

（一）石墨管和石墨棒 247

（二）炉体 253

（三）电源 254

1．石墨管温度控制 255

2．升温速度 257

3．斜坡（Ramp）升温 258

四、工作条件选择 260

（一）定位 260

（二）干燥温度和时间 261

（三）灰化温度和时间 262

（四）原子化温度和时间 264

（六）惰性气体保护 266

（五）净化 266

（七）仪器参数选择 267

1．波长 267

2．缝宽 268

3．光源及工作电流（功率） 268

4．信号读出 268

五、试样处理 268

（一）实验室 269

（二）器皿 269

（三）溶剂 269

（四）标准溶液配制 270

（五）样品处理 271

1．液体试样 271

2．固体试样、悬浮液 272

六、高温石墨炉的分析元素 273

七、干扰和抑制 276

（一）背景干扰 276

3．分子的电子振动光谱带吸收 277

2．宽带分子吸收 277

4．石墨炉热辐射 277

1．光散射 277

（二）“记忆”效应 279

（三）载气的影响 280

（四）“灰化”损失 280

（五）“基体”效应 282

（六）有机试剂的燃烧 282

（六）元素价态及化合物的变化 283

八、低温原子化技术 285

（一）方法原理 285

（二）装置原理 286

1．发生器 286

2．吸收池 288

（三）实用中的几个问题讨论 288

1．测量方式 288

2．光源 289

3．元素价态稳定性 289

4．管径 293

5．通风 293

引言 294

第六章原子吸收分光光度计 294

一、吸收池的外光路系统 296

（一）吸收池外光路结构 296

（二）光学元件特性 297

1．光的反射和折射 297

2．聚光元件 299

3．光阑、滤光片 304

（3）光源辐射连续谱 305

二、光波的干涉 306

三、光波的衍射 312

（一）单缝衍射 312

（二）双缝衍射、多缝衍射 315

四、衍射光栅 318

（一）光栅分光原理——光栅公式 319

（二）定向光栅 322

（三）光栅的色散D 325

（四）光栅的分辨本领R 327

（五）光栅的强度分布和最宜工作波段 329

五、光栅单色器 331

（一）艾伯特装置 332

1．垂直对称式（Fastie-Ebert式） 332

2．水平对称式（Czerny-Turner式） 332

（二）自准式装置（Littrow式） 334

（三）单色器通带 334

（四）正弦机构——光栅单色器的波长调节原理 335

（五）中阶梯光栅单色器 337

六、几种常见的原子吸收分光光度计 340

（一）（单道）单光束型 340

（二）（单道）双光束型 341

（三）（双道）双光束型 343

（四）几种常见的原子吸收分光光度计 345

七、电源和信号检测系统 350

（一）电源 351

1．稳流灯电源 351

（1）直流稳流灯电源 351

（2）方波稳流灯电源 354

2．负高压稳定电源 355

①光电转换原理 357

（1）光电倍增管原理和特性 357

3．稳压工作电源 357

（二）信号检测系统 357

1．光电倍增管和前置放大器 357

②量子效率Q（λ） 358

③阴极灵敏度S、总灵敏度M 358

④增益G 360

⑤光谱特性曲线 362

⑥暗电流 364

⑦噪声 364

⑧“疲劳”效应 365

⑨光电倍增管标准电路 365

（2）前置放大器 366

2．信号分离解调放大器 366

3．对数转换与对数放大器 368

4．自动调零A/Z 373

5．积分器 374

6．标尺扩展和浓度直读 374

7．曲线校直 376

8．自动增益（AGC）和自动强度调节（AIC） 377

9．模拟数字转换器（ADC） 378

10．“峰值保持” 379

11．微处理器——微型电子计算机 380

第七章分析应用中的问题讨论 383

一、标准溶液和样品溶液配制 383

（一）标准溶液配制和储存 384

（一）光源及其工作电流 385

二、工作条件的选择 385

（二）样品溶液配制和储存 385

（二）火焰 387

（三）吸收线 390

（四）单色器通带 391

（五）光电倍增管负高压 393

三、分析应用技巧 393

（一）“非零空白调整” 393

（二）“Y”形毛细管 394

（三）高精密度测量 397

四、提高灵敏度的措施 398

五、降低灵敏度的措施 400

六、光学干扰 401

1．非吸收线未能被分辨开 402

（一）光谱线干扰 402

（1）同一元素辐射的非吸收线 403

（2）其它元素的非吸收线 404

（4）载气的发射光谱 406

2．存在两条或多条吸收线 406

3．吸收线重叠 409

4．基体元素吸收线的碰撞变宽 412

（二）背景吸收 412

1．光散射和折射 412

2．分子吸收 413

（1）碱金属或碱土金属盐类的分子吸收 414

（2）无机酸的分子吸收 414

（3）火焰气体的吸收 415

七、物理干扰 418

（一）电离干扰 418

3．火焰发射线干扰 418

（二）样液粘度和表面张力 420

八、化学干扰 420

（一）形成难离解化合物 420

（二）阴离子干扰效应 421

九、干扰的抑制和消除 422

（一）物理干扰方面 422

1．电离干扰 422

2．粘度 423

（二）化学干扰方面 423

3．加入缓冲剂 424

1．加进释放剂 424

2．加入保护剂 424

4．化学预分离 425

十、背景干扰 425

（一）采用邻近非吸收线扣除背景 426

1．采用同种元素的非吸收线 426

2．采用不同元素的非吸收线 427

（二）采用“空白溶液” 428

（三）使用连续光源 428

第八章磁光光谱学应用 432

一、塞曼效应原子吸收 432

（一）塞曼效应原子吸收原理 434

（1）非偏振光和偏振光π、σ±交变调制 436

（二）仪器装置原理 436

1．光源调制 436

（2）非偏振光和偏振光σ±交变调制 437

（3）采用旋转偏振器调制π、σ± 438

（4）旋转偏振器调制σ± 438

2．吸收线调制 439

（1）非偏振光和偏振光σ±交变调制 439

（2）旋转偏振器调制π 440

3．应用中几个问题讨论 441

（1）π、σ成份的分裂特征 441

（2）π、σ成份谱线中心波长移位 444

（3）π、σ线与吸收线的相对位置 444

（4）π、σ成份的透过率与磁场强度关系 446

（5）谱线超精细结构的影响 447

（6）ZAAS的相对灵敏度 448

（7）ZAAS校正工作曲线反转 450

4．塞曼效应原子吸收分光光度计 451

（1）501型汞分析器 452

（2）180-70型塞曼效应原子吸收分光光度计 452

二、相干前散射 456

（一）基本概念 456

1．前方相干散射 456

2．磁致旋光 457

（二）C·F·S技术 457

1．水平磁场线偏振——法拉弟（Faraday）效应 457

2．垂直磁场椭圆偏振——佛克脱（Voigt）效应 458

（三）C·F·S技术的应用及其特点 459

ZAAS主要参考文献 460

C·F·S主要参考文献 461

第九章 火焰发射光谱分析（AES） 462

引言 462

一、分析火焰系统 465

二、火焰的激发 467

（一）激发过程和激发机理 467

（二）激发光谱 469

三、火焰发射光谱分析 472

（一）原理 472

1．标准曲线法 478

（二）方法 478

2．标准加入法 479

3．内插法 479

4．内标法 480

（三）多种元素同时分析 481

四、干扰与消除 482

五、背景扣除 486

六、进展 487

第十章 原子荧光光谱分析（AFS） 489

一、原子荧光光谱分析的理论基础 489

（一）原子荧光的产生及其类型 489

1．共振荧光（Resonance fluoresence） 489

3．热助直跃荧光（Thermally assisted direct-line fluoresence） 490

2．正常直跃荧光（Normal direct-line fluoresence） 490

4．正常阶梯荧光（Normal stepwise-line fluoresence） 491

5．热助阶梯荧光（Thermally assisted stepwise-linefluoresence） 491

6．敏化荧光（Sensitized fluoresence） 492

（二）荧光强度与元素浓度的关系 494

1．荧光强度公式 494

2．分析校正工作曲线 496

二、仪器结构 497

（一）光源 499

1．空心阴极灯（HCL） 499

2．金属蒸汽灯（MVL） 500

3．连续光源 500

4．无极放电灯（EDL） 501

（二）原子化系统 503

（三）单色器和检测器 504

三、干扰和消除 505

（一）荧光猝灭 506

（二）光散射 508

（三）吸收池形状和外光路系统的影响 509

四、AAS、AES、AFS三种方法比较 509

附 录 511

附录Ⅰ：原子吸收分光光度计的安装、调试、使用和维修 511

附录Ⅱ：原子吸收分析应用手册 534

附录Ⅲ：火焰光谱波长表（按波长顺序排列） 611

附录Ⅳ：吸收率A％和吸光度A换算表 712

主要参考书目 716