原子吸收光谱法（AAS），又称原子吸收分光光度法；是一种基于原子吸收原理的分析仪器，用于测定样品中特定元素的含量。AAS利用原子化器将样品中的元素转化为原子状态，然后通过激发光源发射特定波长的光，使原子发生激发并跃迁到高能级；当这些激发态原子回到基态时，会发射出特定波长的光，通过检测器捕捉这些光信号，从而分析样品中元素的浓度。

原子吸收光谱仪主要由以下五部分组成：

1. 激发光源：发射被测元素的特征光谱，通常是锐线光源，如空心阴极灯（HCL）或无极放电灯（EDL）。

2. 原子化器：将样品中的元素转化为原子蒸汽，包括火焰原子化器和无火焰原子化器；火焰原子化器主要由燃烧头和雾化器组成，无火焰原子化器包括石墨炉原子化器和氢化物发生器等。

3. 分光系统（单色器）：分出被测元素谱线（或共振线），由狭缝、透镜、反射镜、光栅等部分组成。

4. 检测与控制系统：检测器用于完成光电信号的转换，将光信号转换为电信号。常用的检测器是光电倍增管，近年来固体检测器（如面阵CCD）也开始得到应用。控制系统用于协调光谱各部件的工作，AAS大部分采用单片机或通用PC机控制。

5. 数据处理系统：用于处理检测到的信号，并进行数据分析。

此外，还有一些附加系统，如背景校正系统、雾化器清洗系统等。

在原子吸收光谱分析过程中，必须采用高温使分析物元素原子化（转化为 原子态）。将液体样品经由雾化器引入火焰原子吸收光谱仪 (FAAS) 的高温乙炔火焰中，使元素原子化。或者，将干燥样品置于小直径石墨管中进行电阻加热（石墨炉原子吸收光谱仪，GFAAS），也可使元素原子化。

FAAS 虽简单经济，但存在火焰中原子密度瞬变和相对分散的限制，因 此相比于其他技术其灵敏度较差。典型检测限为高 ppb 至 ppm 范围。 GFAAS 的优点包括可编程温度控制。基于这种温度控制，可以利用沸点的 不同使溶剂和基质（除要测量的元素之外，样品中的其他成分）与分析物 分离。此外，分析物在 GFAAS 中原子化后将保留在小体积石墨管中，可 实现更长时间的测量。因此，使用 GFAAS 获得的检测限远低于 FAAS，通 常处于亚 ppb 范围内。然而，与 FAAS 相比，GFAAS 可以测量的分析物更 少，并且分析速度要慢得多。

常见的原子化方法：火焰原子化法和非火焰原子化法。

（1）火焰原子化器

        火焰原子化过程

构造：雾化器、预混合室、燃烧室、火焰

火焰的基本特性：

A）作用：使待测物质分解形成基态原子。

B）火焰类型：按燃气和助燃气的比例不同，分为中性火焰、富燃火焰和贫燃火焰。

中性火焰：其燃助比与化学计量关系接近（1:4）。火焰层次清晰、温度高、稳定、干扰少。

富燃火焰：还原性火焰，燃烧不完全，温度略低于中性火焰，其燃助比大于化学计量比（＞1:3），适用于易形成难解离氧化物的元素测定，如Mo、Cr和稀土金属。干扰较多、背景高。

贫燃火焰：氧化性火焰，其燃助比小于化学计量比（＜1:6），氧化性强、火焰温度较低、适用于易解离、易电离的元素，如碱金属、碱土金属的测定。

优点：

A）空气-乙炔火焰（2300℃）：30多种金属元素的测定，10-4%~10%含量

B）笑气-乙炔火焰（2955℃）：70多种金属元素的测定，10-4%~10%含量

缺点：

A）同轴气动雾化器的雾化效率低，5~10%；

B）火焰的原子化效率低、还伴随着复杂的火焰反应；

C）原子蒸汽在光程中滞留时间短，10-4 s；

D）大量气体的稀释作用，限制了检测线的降低；

E）只能测液体样品。

（2）石墨炉原子化器

原理：利用高达数百安陪的电流，通过电阻值很高的石墨管产生高温（3000℃）以实现样品的蒸发和原子化。

原子化过程：样品通常以液体形式导入石墨管中，在惰性气氛中分几个升温程序进行加热，是其原子化。

升温程序包括：干燥、灰化、原子化和高温净化四步。

优点：

A）具有较高的可控温度，3400℃图7 升温程序；

B）原子蒸汽在光程中的滞留时间长，10-1~10-2 s；

C）样品消耗量少（μg和μL级）；

D）抗干扰能力强——灰化分离；

E）灵敏度高，比火焰提高2~3数量级。

缺点：

A）精密度、重现性差;

B）存在记忆效应；

C）杂散光引起的背景干扰较严重，需要校正。

原子吸收光谱的应用

 原子吸收光谱是分析化学领域中极其重要的分析方法。其已广泛应用于冶金、食品、农业、化工、环境保护和材料科学等领域。目前原子吸收已经成为金属元素分析及微量分析的工具之一。

1. 元素分析中应用

日本京都大学的Hiroaki Konishi等人[1]采用AAS测定了氟穿梭电池（fluoride shuttle batteries，FSB）中Pb在电解液中的溶解量。结果表明，从完全放电（1%）到完全充电（13%），电解液中Pb的含量显著增加，表明放电过程中Pb略有溶解，相反，更多在充电过程中溶解，即Pb→Pb2++2e，上述反应导致了活性物质的损失，进而导致了容量的衰减。

2. 有机物分析中的应用

主要是将待测的有机物直接（或将其转化为某种化合物后）与金属离子反应，然后用AAS测定反应体系中（或未反应的）过量离子，从而间接求得有机物含量[2]。

GuZin Alpdogan等人采用AAS间接确定镇痛药，甲芬那酸、氟芬那酸和双氯芬酸钠的含量。该方法主要基于他们与Cu2+的络合反应，将络合物萃取到氯仿中，通过AAS测定Cu2+的含量间接测定药物浓度。

常见问题解答

1、AAS火焰的分类有哪些？各种元素测试适合哪种类型的火焰？

原子吸收火焰分类：空气-氢气、氩气-氢气、空气-丙烷、空气-乙炔和氧化亚氮-乙炔等，实际应用最多的火焰类型有：乙炔~空气火焰、乙炔-氧化亚氮火焰（俗称乙炔~笑气）。乙炔~空气火焰用于测试以下元素：银、金、钙、铬、镉、钴、铁、汞、钾、锂、镁、锰、镍、铅、钠、锑、铊、锌等；乙炔~笑气火焰用于测试以下元素：铝、钡、镧、钼、锡、钛、钒、钨等。

2、AAS是不是每次测样前都要做标准曲线呢？

最好每次都做标准曲线，如果单次样品量比较多的话，在测试过程中还要加入标准点进行校正。如果每天有很多样品要测试，就可以用QC来控制，如果控制的QC能过，也可以不做标准曲线。

3、请问做AAS时，为何向样品中加入1%左右的硝酸?

①一般是作为基体，防止重金属水解。②加酸避免金属离子在中性条件下水解产生氢氧化物，影响待测元素的原子化。③原子吸收的测定大部分都在酸性介质中，只不过有的是盐酸，有的是硝酸。④一般在做火焰时用1%左右的盐酸即可；盐酸对石墨管的损伤很大，因此用硝酸较多。⑤根据测试的金属元素选择盐酸还是硝酸，有些金属与盐酸会形成一种难分解的化合物，这一类要选择硝酸。⑥测定重金属溶液需要呈现酸性，这样才能保证金属元素呈离子状态。

用AAS测定岩石中的锂，标准曲线的线性不好是什么原因？如何解决？

锂是一种容易电离的元素，因此，在样品处理过程中，建议加入2%的KCl。如果样品中存在Sr，它可能会在钾波长处产生分子吸收，从而干扰锂的测定。

参考文献

[1] Hiroaki K , Taketoshi M , Takeshi A , et al. Electrochemical properties of lead fluoride electrode in fluoride shuttle battery[J].    Journal of Electroanalytical Chemistry,  2018, 826:60-64.

[2] 田笠卿, 王吉德, 蒋玉琴, 李荣林, 邵名城. 原子吸收分光光度法在有机分析中的应用[A].中国分析测试协会科学技术奖发展回顾, 北京: 北京科学技术出版社, 2015, 164.

[3] Güzin A. and Sidika S. Indirect determination of so-me analgesic-inflammatory drugs by AAS[J], Analytical Letters,1999, 32:14, 2799-2808.