一文看懂原子吸收光譜法(AAS)

原子吸收光譜法（AtomicAbsorptionSpectroscopy，AAS），又稱原子吸收分光光度法，是一種基于基態原子對特征光譜吸收作用的定量分析方法。其基本原理是利用待測元素的基態原子蒸氣對同種元素發射的特征譜線（通常由銳線光源提供）的選擇性吸收，通過測量特征輻射被吸收的程度（吸光度），從而確定樣品中待測元素的含量。

在分析過程中，樣品溶液首先經過霧化和原子化，形成基態原子蒸氣。當特定波長的特征輻射通過原子蒸氣層時，部分光被吸收，通過檢測透射光強的變化，即可計算出待測元素的濃度。該方法具有靈敏度高（可達ppb級）、準確度好、選擇性優異、抗干擾能力強等特點，同時儀器操作簡便，分析速度快，適用于大批量樣品的檢測。

目前，AAS可測定70多種金屬及部分半金屬元素，廣泛應用于地質勘探、冶金工業、機械制造、化學化工、農業檢測、食品分析、生物醫藥、環境監測、材料科學等領域。然而，該方法也存在一定局限性，例如對難熔元素（如鎢、鉭等）和非金屬元素（如硫、磷等）的測定能力較弱，在復雜基體樣品中可能受到干擾，且通常無法實現多元素同時測定。盡管如此，憑借其優勢，AAS仍然是元素分析領域的重要技術手段。

基本原理

1. 原子的基本組成

一切物質均由分子構成，而分子則由原子組成。原子由原子核和核外電子構成，其中原子核包含帶正電的質子和電中性的中子，核外電子則帶負電。元素的物理和化學性質主要由其核外電子的數量和排布方式決定。

2. 基態與激發態

在正常狀態下，原子中的電子傾向于占據能量的低軌道，此時原子處于基態（E?）。當原子受到熱能、電能或光能的作用時，電子吸收特定能量，從低能級躍遷至高能級，此時原子進入激發態（E?）。不同元素的原子結構各異，其電子躍遷時吸收或釋放的能量不同，因此會形成具有特定波長和頻率的特征光譜。

3. 原子光譜與元素分析

由于每種元素的電子排布具有不一樣性，其產生的光譜線也各不相同。通過分析這些特征譜線，可以區分不同元素并測定其含量。原子吸收光譜（AAS）技術正是基于這一原理，利用元素的特征光譜進行定性和定量分析。

4. 原子吸收光譜分析的基本過程

原子吸收光譜儀的工作原理主要包括以下幾個步驟：

·原子化：通過火焰、石墨爐等高溫裝置將樣品轉化為自由原子蒸氣。

·光譜吸收：由特定元素的光源燈發射特征光輻射，該輻射通過原子蒸氣時，待測元素的基態原子會選擇性吸收與其對應的特征譜線。

·信號轉換與處理：透射光經光學系統分光后，由光電檢測器將光信號轉換為電信號，再經電路放大和計算機數據處理，最終輸出待測元素的濃度信息。

原子吸收光譜分析的原理與方法

一、定性分析依據

各元素因其特別的原子結構和外層電子排布，在從基態躍遷至第一激發態（或由激發態返回基態）時，會吸收（或發射）特定能量的電磁波。這種特征性的能量差異使得每種元素都具有專屬的共振吸收線，成為元素定性分析的依據。

二、定量分析基礎

定量分析遵循比耳-朗伯定律（Beer-Lambert）：

A=log(I?/I?)=abc

其中：

-A：吸光度

-a：吸收系數

-b：光程長度

-c：待測元素濃度

-I?：入射光強度

-I?：透射光強度

該定律表明吸光度與濃度成正比關系，是定量分析的理論基礎。

三、主要分析方法

1.標準曲線法

-原理：測定系列標準溶液的吸光度，繪制標準曲線，在相同條件下測定樣品吸光度并計算濃度。

-注意事項：

選擇合適濃度范圍

必須扣除空白值

保證標準溶液與樣品測定條件一致

2.標準加入法

-適用場景：基體組成復雜且干擾明顯時

-操作要點：

取等量試樣，加入不同濃度標準溶液

測定吸光度后外推求原始濃度

-注意事項：

需保證良好線性

至少測定4個點

僅消除基體效應

3.內標法

-優勢：可消除氣體流量、進樣量等多種因素影響

-適用：配備多波道的儀器

四、干擾類型及消除方法

1.物理干擾

-成因：溶液物理性質差異導致霧化效率變化

-消除：

保持標準與樣品基體一致

避免使用高粘度溶劑

采用標準加入法或適當稀釋

2.化學干擾

-類型：

形成難解離化合物

發生電離反應

-消除策略：

優化原子化條件

添加釋放劑/保護劑

使用基體改進劑

必要時進行化學分離

3.電離干擾

-特點：高溫導致原子電離

-對策：加入消電離劑（如堿金屬鹽）

4.光譜干擾

-來源：譜線重疊或背景輻射

-解決方法：

調整狹縫寬度

更換高純度光源

優化光譜通帶

五、樣品前處理技術

1.樣品分類

-無機固體樣品

-有機固體樣品

-液體樣品

2.溶液要求

-澄清無懸浮物

-酸度控制在0.1%-5%

-優選鹽酸或硝酸介質

3.無機樣品分解方法

-水溶解（可溶性樣品）

-酸分解（常用HNO?+HCl）

-高溫熔融（難溶樣品）

-焙燒/燒結（特定樣品）

4.有機樣品消解方法

-干法灰化（不適用揮發性元素）

-濕式消解（注意元素損失）

-高壓密封消解（溫度120-160℃）

-微波消解（高效、低污染）

六、方法選擇建議

實際工作中應根據樣品特性、分析要求和設備條件，選擇合適的前處理方法與分析技術，必要時可組合使用多種手段以獲得最佳分析結果。

原子吸收光譜法具有高靈敏度、高選擇性和良好的準確性，廣泛應用于環境監測、食品安全、冶金化工、生物醫藥等領域。其核心優勢在于能夠針對特定元素進行精準測定，但同時也存在一定的局限性，如難以同時檢測多種元素或分析某些難熔物質。