3　原子吸收光谱法

3.1　原子吸收光谱概述

早在1802年Wollaston在观察太阳光谱黑线时就首次发现了原子吸收现象，但将它作为一种物质含量的分析方法，却比原子发射光谱法发展得晚，直到1955年澳大利亚物理学家瓦尔西（Walsh）发表了著名论文“原子吸收光谱法在分析化学中的应用”，才为原子吸收光谱法的快速发展奠定了基础。从时间上看，原子吸收光谱法在分析化学上的应用比原子发射光谱法晚了近百年，但由于原子吸收光谱法具有自己的优点，使它一出现就引起重视。20世纪60年代初出现了以火焰作为原子化装置的仪器，1970年制成了以石墨炉为原子化装置的商品仪器。原子吸收光谱法建立后即由于其高灵敏度而发展迅速，应用领域不断扩大，成为金属元素分析的一种重要的分析方法。

原子吸收光谱法（atomic absorption spectrometry，AAS）也称原子吸收分光光度法，简称原子吸收法，是基于试样蒸气中待测元素的基态原子，对光源发出的该原子的特征谱线的吸收作用进行元素定量分析的一种方法。根据被测元素原子化方式的不同，可分为火焰原子吸收法和非火焰原子吸收法两种。另外，某些元素如汞，能在常温下转化为原子蒸气而被测定，称为冷原子吸收法。

原子吸收光谱法与紫外、可见分光光度法基本原理相同，都是基于物质对光选择吸收而建立起来的光学分析法，都遵循朗伯-比尔定律。但它们的吸光物质的状态不同，原子吸收光谱法是基于蒸气相中基态原子对光的吸收，吸收的是空心阴极灯等光源发出的锐线光，是窄频率的线状吸收，吸收波长的半宽度只有1.0×10^-3nm，所以原子吸收光谱是线状光谱。紫外和可见吸光光度法则是基于溶液中的分子（或原子团）对光的吸收，可在广泛的波长范围内产生带状吸收光谱，这是两种方法的根本区别。

原子吸收光谱分析和原子发射光谱分析是互相联系的两种相反的过程。它们所使用的仪器和测定方法有相似之处，也有不同之处。原子的吸收线比发射线数目少得多，由谱线重叠引起光谱干扰的可能性很小，因此原子吸收法的选择性高，干扰少且易于克服。原子吸收法由吸收前后辐射强度的变化来确定待测元素的浓度，辐射吸收值与基态原子的数量有关系，在实验条件下，原子蒸气中基态原子数比激发态原子数多得多，所以测定的是大部分原子，使得AAS具有高的灵敏度。另外，在AES中原子的蒸发与激发过程都在同一能源中完成，而AAS的能量则分别由原子化器和辐射光源提供。

原子吸收分光光度法具有以下优点。

①检出限低，灵敏度高。火焰原子吸收法检出限可达ng·mL^-1级，石墨炉原子吸收法可达10^-14～10^-13g·mL^-1。这是由于原子吸收分光光度法测定的是占原子总数99%以上的基态原子，而原子发射光谱法测定的是占原子总数不到1%的激发态原子，所以前者的灵敏度和准确度比后者高得多。

②精密度好。由于温度的变化对测定影响较小，该法具有良好的稳定性和重现性，精密度好。一般仪器的相对标准偏差为1%～2%，性能好的仪器可达0.1%～0.5%。

③选择性好，方法简便。由光源发出的特征性入射光很简单，且基态原子是窄频吸收，光谱干扰少，可不经分离在同一溶液中直接测定多种元素，操作简便。

④准确度高，分析速度快。测定微量、痕量元素的相对误差可达0.1%～0.5%，分析一种元素只需数十秒至数分钟。

⑤应用范围广，易于普及。可测定元素周期表上大多数的金属元素，有些非金属元素可进行间接分析。仪器比较简单，一般实验室都可配备。

原子吸收光谱法的局限如下：不能直接测定非金属元素，每测定一种元素需要更换对应的空心阴极灯，大多数仪器不能对多种元素进行同时测定，若要测定不同元素，需改变分析条件和更换不同的光源灯。虽然可将几种灯放在旋转灯架上进行自动转换，但仍有不便。发展趋势是应用多道检测器，开发多元素同时测定的仪器，如目前已制造出可同时测定6种元素的AAS仪器。