3　原子吸收光譜法

3.1　原子吸收光譜概述

早在1802年Wollaston在觀察太陽光譜黑線時就首次發現了原子吸收現象，但將它作為一種物質含量的分析方法，卻比原子發射光譜法發展得晚，直到1955年澳大利亞物理學家瓦爾西（Walsh）發表了著名論文“原子吸收光譜法在分析化學中的應用”，才為原子吸收光譜法的快速發展奠定了基礎。從時間上看，原子吸收光譜法在分析化學上的應用比原子發射光譜法晚了近百年，但由于原子吸收光譜法具有自己的優點，使它一出現就引起重視。20世紀60年代初出現了以火焰作為原子化裝置的儀器，1970年制成了以石墨爐為原子化裝置的商品儀器。原子吸收光譜法建立后即由于其高靈敏度而發展迅速，應用領域不斷擴大，成為金屬元素分析的一種重要的分析方法。

原子吸收光譜法（atomic absorption spectrometry，AAS）也稱原子吸收分光光度法，簡稱原子吸收法，是基于試樣蒸氣中待測元素的基態原子，對光源發出的該原子的特征譜線的吸收作用進行元素定量分析的一種方法。根據被測元素原子化方式的不同，可分為火焰原子吸收法和非火焰原子吸收法兩種。另外，某些元素如汞，能在常溫下轉化為原子蒸氣而被測定，稱為冷原子吸收法。

原子吸收光譜法與紫外、可見分光光度法基本原理相同，都是基于物質對光選擇吸收而建立起來的光學分析法，都遵循朗伯-比爾定律。但它們的吸光物質的狀態不同，原子吸收光譜法是基于蒸氣相中基態原子對光的吸收，吸收的是空心陰極燈等光源發出的銳線光，是窄頻率的線狀吸收，吸收波長的半寬度只有1.0×10^-3nm，所以原子吸收光譜是線狀光譜。紫外和可見吸光光度法則是基于溶液中的分子（或原子團）對光的吸收，可在廣泛的波長范圍內產生帶狀吸收光譜，這是兩種方法的根本區別。

原子吸收光譜分析和原子發射光譜分析是互相聯系的兩種相反的過程。它們所使用的儀器和測定方法有相似之處，也有不同之處。原子的吸收線比發射線數目少得多，由譜線重疊引起光譜干擾的可能性很小，因此原子吸收法的選擇性高，干擾少且易于克服。原子吸收法由吸收前后輻射強度的變化來確定待測元素的濃度，輻射吸收值與基態原子的數量有關系，在實驗條件下，原子蒸氣中基態原子數比激發態原子數多得多，所以測定的是大部分原子，使得AAS具有高的靈敏度。另外，在AES中原子的蒸發與激發過程都在同一能源中完成，而AAS的能量則分別由原子化器和輻射光源提供。

原子吸收分光光度法具有以下優點。

①檢出限低，靈敏度高。火焰原子吸收法檢出限可達ng·mL^-1級，石墨爐原子吸收法可達10^-14～10^-13g·mL^-1。這是由于原子吸收分光光度法測定的是占原子總數99%以上的基態原子，而原子發射光譜法測定的是占原子總數不到1%的激發態原子，所以前者的靈敏度和準確度比后者高得多。

②精密度好。由于溫度的變化對測定影響較小，該法具有良好的穩定性和重現性，精密度好。一般儀器的相對標準偏差為1%～2%，性能好的儀器可達0.1%～0.5%。

③選擇性好，方法簡便。由光源發出的特征性入射光很簡單，且基態原子是窄頻吸收，光譜干擾少，可不經分離在同一溶液中直接測定多種元素，操作簡便。

④準確度高，分析速度快。測定微量、痕量元素的相對誤差可達0.1%～0.5%，分析一種元素只需數十秒至數分鐘。

⑤應用范圍廣，易于普及。可測定元素周期表上大多數的金屬元素，有些非金屬元素可進行間接分析。儀器比較簡單，一般實驗室都可配備。

原子吸收光譜法的局限如下：不能直接測定非金屬元素，每測定一種元素需要更換對應的空心陰極燈，大多數儀器不能對多種元素進行同時測定，若要測定不同元素，需改變分析條件和更換不同的光源燈。雖然可將幾種燈放在旋轉燈架上進行自動轉換，但仍有不便。發展趨勢是應用多道檢測器，開發多元素同時測定的儀器，如目前已制造出可同時測定6種元素的AAS儀器。