原子吸收分光光度计通过“光源发射→原子化吸收→分光过滤→信号检测”的链式反应,实现对待测元素的定量分析,其工作原理全解如下:
1.光源:发射待测元素的特征辐射
采用空心阴极灯作为锐线光源,灯内充入待测元素(如铅、铜)的惰性气体,在高压电场激发下,阴极材料原子跃迁并发射出与待测元素对应的特征谱线(如铅的283.3nm谱线)。该谱线具有单色性好、强度稳定的特性,为后续选择性吸收提供基础。
2.原子化:将样品转化为基态原子蒸汽
样品经雾化器喷入原子化器,在高温(火焰法2100-2400℃,石墨炉法2900-3000℃)或化学还原作用下,转化为气态基态原子。例如,火焰原子化器通过空气-乙炔火焰将溶液中的金属离子还原为原子态;石墨炉原子化器则通过电热升温分阶段干燥、灰化、原子化,实现更高效的原子化效率。
3.吸收:基态原子选择性吸收特征辐射
当特征谱线通过原子化器时,基态原子对其产生共振吸收,光强减弱。吸收强度遵循朗伯-比尔定律(A=KC),其中A为吸光度,K为吸收系数,C为样品浓度。在一定浓度范围内,吸光度与浓度呈线性关系,这是定量分析的理论依据。
4.分光与检测:过滤杂散光并转换信号
未被吸收的光经单色器(如光栅)分离,滤除非特征波长杂散光后,进入检测器(如光电倍增管)。检测器将光信号转换为电信号,经放大器处理后,由数据处理系统显示吸光度值或浓度曲线。