原子吸收光谱法微量元素检测仪的基本原理是基于物质对光的选择性吸收特性,主要涉及原子化过程、光源辐射、原子对光的吸收以及检测与信号处理等环节,具体如下:
- **原子化过程**:将待检测的样品引入到原子化器中,通过高温或化学反应等方式,使样品中的微量元素由化合物或离子状态转变为基态原子蒸气。例如,在火焰原子化器中,利用火焰的高温使样品溶液蒸发、解离,形成基态原子;而在石墨炉原子化器中,则是通过电流加热石墨管,使样品经历干燥、灰化和原子化阶段,产生基态原子。
- **光源辐射**:使用能发射出待测元素特征谱线的光源,一般为空心阴极灯。空心阴极灯内充有低压惰性气体,当施加一定电压时,阴极发射的电子在电场作用下加速,与惰性气体原子碰撞使其电离,产生的正离子撞击阴极表面,使阴极材料的原子被激发到高能态,当这些原子从高能态跃迁回基态时,就会发射出该元素的特征谱线。这些特征谱线具有特定的波长和频率,与待测微量元素的原子结构相对应。
- **原子对光的吸收**:光源发射的特征谱线通过原子化器中的基态原子蒸气时,基态原子会选择性地吸收与其原子能级跃迁相对应的特征谱线的光能量。根据量子力学原理,原子只能吸收特定能量的光子,当入射光的能量恰好等于原子基态与激发态之间的能量差时,原子就会吸收该波长的光,产生吸收光谱。吸收程度与原子化器中待测元素的基态原子浓度成正比,符合朗伯 - 比尔定律,即\(A = \lg(I_0/I)=Kbc\),其中\(A\)为吸光度,\(I_0\)为入射光强度,\(I\)为透过光强度,\(K\)为吸收系数,\(b\)为光程长度,\(c\)为待测元素的原子浓度。
- **检测与信号处理**:透过原子化器的光信号被微量元素检测仪接收,检测器将光信号转换为电信号,并进行放大和处理。通过测量吸光度,根据朗伯 - 比尔定律以及事先绘制的标准曲线,就可以计算出样品中待测微量元素的浓度。
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