原子吸收分光光度計通過“光源發射→原子化吸收→分光過濾→信號檢測”的鏈式反應,實現對待測元素的定量分析,其工作原理全解如下:
1.光源:發射待測元素的特征輻射
采用空心陰極燈作為銳線光源,燈內充入待測元素(如鉛、銅)的惰性氣體,在高壓電場激發下,陰極材料原子躍遷并發射出與待測元素對應的特征譜線(如鉛的283.3nm譜線)。該譜線具有單色性好、強度穩定的特性,為后續選擇性吸收提供基礎。
2.原子化:將樣品轉化為基態原子蒸汽
樣品經霧化器噴入原子化器,在高溫(火焰法2100-2400℃,石墨爐法2900-3000℃)或化學還原作用下,轉化為氣態基態原子。例如,火焰原子化器通過空氣-乙炔火焰將溶液中的金屬離子還原為原子態;石墨爐原子化器則通過電熱升溫分階段干燥、灰化、原子化,實現更高效的原子化效率。
3.吸收:基態原子選擇性吸收特征輻射
當特征譜線通過原子化器時,基態原子對其產生共振吸收,光強減弱。吸收強度遵循朗伯-比爾定律(A=KC),其中A為吸光度,K為吸收系數,C為樣品濃度。在一定濃度范圍內,吸光度與濃度呈線性關系,這是定量分析的理論依據。
4.分光與檢測:過濾雜散光并轉換信號
未被吸收的光經單色器(如光柵)分離,濾除非特征波長雜散光后,進入檢測器(如光電倍增管)。檢測器將光信號轉換為電信號,經放大器處理后,由數據處理系統顯示吸光度值或濃度曲線。