原子吸收基本原理
介绍................................................................................................................................... 2
原子吸收基本原理............................................................................................................. 2
原子光谱和离子光谱.......................................................................................................... 3
离子化............................................................................................................................... 4
原子发射............................................................................................................................ 4
吸光度与浓度的关系.......................................................................................................... 5
原子化............................................................................................................................... 6
氢化物发生器................................................................................................................... 11
其它氢化物发生器........................................................................................................... 13
扣背景............................................................................................................................. 13
光路................................................................................................................................. 19
单光束与双光束............................................................................................................... 23
原子吸收专业词汇........................................................................................................... 24
参考资料.......................................................................................................................... 29
介绍
以下内容为那些对原子吸收不十分熟悉的人员提供该类仪器的一个概观。（简称AA ）。该简介以Varian 公司出版的 'Introducing Atomic Absorption Analysis' (出版号 85
100557 00)为蓝本编译而成。对石墨炉及塞曼原理更为详细的资料，请参见 'Analytical Methods for Graphite Furnace Atomizers' (出版号 85 100848 00). 在翻译当中，也删减了一些内容。
原子吸收光谱仪是用来测量溶液中金属浓度的一种仪器。大约可测六十八种金属，浓度 范围从PPB 级到PPM 级。测量精度可达到1％RSD 。 样品的前处理相对较简单，通常只需用适当的酸对样品进行消解即可。仪器的调整及操 作也较为简单。
原子吸收基本原理
原子吸收的基本原理可用以下几点来说明：
所有原子均可对光产生吸收； 被吸收光线的波长只与特定元素相关。如样品中含镍、铅、铜等元素，如将该样品 置于镍的特征波长中，那么只有镍原子才会对该特征光线产生吸收。 光程中该原子的数量越多，对其特征波长的吸收就越大，与该原子的浓度成正比。 被分析的标样浓度与其所产生的吸光度之间的关系，可用来检测未知样品的浓度。 原子
吸收光谱仪即基于该基本原理，用来进行定量分析的。
图 1 原子吸收系统示意图。. 有四个主要组成部分 -光源, 原子化系统, 光谱仪和检测
器 。
原子吸收光谱仪有以下几个最基本的组成部分：
光源：产生含有被分析元素特征波长的光线。常见的有空芯阴极灯（HCL ）、无级 放电灯（EDL ）和超强度灯（UltrAA Lamp）。 原子化器：将样品中被分析元素成比例地转化成自由原子。所需能量通常是加热。
最常用的方法是用空气－乙炔或 氧化亚氮－乙炔火 焰。 样品 以雾状被导入火焰中，燃烧头被调节好，使光线通过火 焰，火焰中的原子对光线 产生吸收。
光学系统：将光线导入原子蒸汽并将出射光导入单色器。
单色器：将元素灯所产生的特定被分析元素的特征波长从其它非特征波长中分离出 来。 检测器：光敏检测器（通常是光电倍增管）准确地将光强测出。转换成电信号。 电子线路：将检测器的相应值转换成有用的分析测量值。 决大多数情况下，分析过程如下： 将样品制备成溶液形态； 制备一个不含被分析元素的溶液（空白）； 制备一系列已知浓度的被分析元素的校正溶液（标样）； 依次测出空白及标样的相应值； 依据上述相应值绘 出校正曲线； 测出未知样品的相应值： 依据校正曲线及未知样品的相应值得出样品的浓度值。
图 2 典型AA 校正曲线示意图
原子光谱与离子光谱
在了解原子吸收过程之前，必须了解波尔理论，该理论对原子及其电子轨道的结构进行 了描述。原子中间是原子核，原子核由带正电荷的质子及中性的中子所组成。在原子核 周围能量轨道上运转的是电子。所有中性原子由相同数量的质子和电子组成。每个电子 轨道 均有其相应的能量－－通常，电子轨道离原子核越远，该电子从原子核中被剥离除去的 可能性越大。原子光谱的过程就包含了这些外层电子能量的变化过程。当原子及其相关 的电子处在其最低能量状态时，我们程该原子处于原子基态，即 Eo 态。
原子在特定离散波长下可吸收离散热能或光能，所吸收的离散能量对应特定原子所需的 能量。当能量以吸收光线、加热或与其它颗粒发生碰撞（如电子、原子、离子、分子 ）的形式施加于原子时，可能会发生一种或多种变化。原子吸收能量后，可能只是简单 地 增加了该原子的动能，也可能使原子激发。能级是受到一定限定的，如果原子所吸收 的能量等于两个能级之查，电子就会从一能级跃迁到另一个能级。发生此变化时，电子 跃迁到较高一能级上，如 E1，该原子即为激发态原子。
原子吸收即为这样一个过程：当基态原子吸收特定波长的光线而跃迁到较高能级状态的 过程（即电子从基态到激发态的过程）。例如钠原子，对波长为589.0nm 的光线产生十 分强的吸收，因该波长下的能量恰好等于钠原子从基态跃迁到另一激发态所需要的能量 。 该能量传递，只对钠原子有效，而对其它具有不同能量需求的原子，在该波长下是
不会 吸收该能量的。如纳原子由基态，吸收能量后成为激发态，但仍然是钠原子，只不过含 较多能量而已。
原子的能级因原子中质子和电子的数量不同而得以量化，因每种原子所含质子及电子数 是唯一的，因而每种原子也就只有自身独有的一组能级。通常能量的衡量以该能级能量 与基态能量的差来衡量。例如对钠的某个特定能级来说，其能量为2.2eV(电子伏特）， 表明该激发态原子的能量比基态原子能量高2.2eV ，而基态原子的能量人为地定为0。
图 3 原子激发、离子化、发射过程能级图。横线表示能级，竖线表示能量跃迁。
被吸收光线的波长与能级间的距离成比例关系，能级间的距离只与元素本身关联。能级 间的距离越大，所吸收的光线的波长就越短。不同电子能级间的跃迁，对应相应不同的 能量，因而对对应不同的波长。 这些特征吸收波长同样也为相应的发射波长－ 即电子由 高能级跃迁到基态时释放出来的能量。这些特征波长通常称之为原子光谱线。那些从基 态开始跃迁的谱线通常是原子吸收光谱所感兴趣的，我们称之为‘共振线’，而从激发 态到另一激发态的跃迁所吸收（或释放）的谱线，称之为‘非共振线’。
离子化
当火焰温度高到足以使原子的外层电子从原子中剥离出来时，可能发生离子化。原子如 发生离子化反应则不会产生吸收，因此离子化反应会降低原子吸收的测量信号。当样品 中的阴离子和阳离子再发生反应时，影响自由基态原子的形成，可能会有利于基态原子 的形成，使吸光度增大；也可能抑制自由原子的产生，使吸光度降低。
被分析元素的离子化会降低灵敏度，使高浓度样品上弯。因此，如被分析元素的校正曲 线上弯的十分明显，表明低浓度样品受离子化影响更为严重。当浓度较高时，离子与电 子复合而成为原子的可能性更大，因而自由基态原子所占的比例更大。火焰温度越高， 离子化的程度越大。离子化的程度，因元素不同而不同，这取决于剥离电子所需能量的 大小。
离子化干扰，可通过加入高浓度的更易离子化的元素来加以抑制。如钠，钾
（0.2%KCl ）或2000－5000µg/mL的铯。这样可在火焰中形成大量电子，从而抑制被分析元素的离子化反应。
原子发射
正如前面所讨论过的那样，原子吸收分析中所用到的吸收线，是从基态向较高能级跃迁 所产生的。处于激发态的原子通常是不稳定的并将很快释放它所获得的能量回到基态。 当发生从较高能级向较低能级的跃迁时，就会产生发射谱线。无论是吸收还是发射，只 要跃迁所发生的能级相同，其波长就完全一致。
因此，原子发射光谱就是测量激发态原子或离子所释放的光线的过程。当有足够的能量 （可能是热能、光能或电能）激发自由原子或离子，使其跃迁到不稳定的高能量状态时 ，就会可能有发射发生。在低温状态下，几乎没有原子被激发。当温度升到2000K 时， 一些容易被激发的元素，如碱金属元素可用发射法测出。正如吸收一样，发射光的波长 与能级间的距离成比例，因每种元素都具有其独有的一组能级，因此某种原子或离子所 发射出的光线的波长也就是其独有的。
通过测量样品的发射量，并将其与已知标样的发射量相比较，同样可得到未知样品的浓 度值。
除无需光源以外，发射光谱与吸收光谱的基本组成是一样的。在发射光谱仪中，比较关 键的部分是原子化器（或称之为离子化器）－要能够提供足够的能量激发自由原子。最 早的激发能源为空气－乙炔及氧化亚氮－乙炔火焰。多数原子吸收光谱仪也都有发射功 能，可用该功能对诸如Li ，Na ，K 等碱金属元素进行测量，因这些元素较易激发。 然而，原子吸收光谱仪中所采用的火焰，通常缺乏足够的热能以真正产生大量激发原子 或离子。另外大多数AA 系统所采用的单色器的分辨率充分地将所需的发射波长从众多的谱线中分离出来。鉴于上述原因，发射法在原子吸收系统中使用并不很多。
上述问题，因电感耦合等离子（ICP ）作为激发源的引入而得到极大改观。ICP-AES 系 统中，样品在亚气等离子体中的温度可高达5500至8000K ，从而使样品完全离子化，消 除了化学干扰，使样品中决大多数被激发。ICP-AES 系统之动态范围宽，化学干扰 少。但其光路设计必须具更高分辨率。
吸光度与浓度的关系
一旦测出吸光度，该值与溶液中元素的浓度存在着必然的联系。这种联系可用比尔- 朗勃特定理来描述（Beer-Lambert ）。
朗勃特定理： 光线通过某一介质，被吸收学光线与光的入射强度无关，并且每一连续单 比尔定理： 吸收光与样品中吸收物数目成正比。
对AA 来说，意味着被吸收光量，与原子化器中原子的浓度成正比。因此如果，浓度为 ‘c’的原子所产生的吸光度为‘a’，那么，浓度为‘2c’的原子所产生的吸光度就为 ‘2a’。 这两个定理合在一起可用下公式表示：
log 10I o /It = 吸光度 = a * b * c
其中：
I o = 入射光强度
I t =出射光强度
a = 吸收系数 (吸收性)
b =吸收光程长度
c = 吸收原子浓度
在一定条件下，a 和b 为常数。b 值因使用的燃烧头不同而不同，对空气－乙炔燃烧头，b 值为100mm ，对笑气－乙炔燃烧头，b 值为60mm 。如该表达式被画成曲线图，就得出吸光度与浓度之间的曲线图。比尔－朗勃特定理指出，该曲线应为一条直线，但实际上， 有一些因素的影响，如光谱影响及仪器设计等，会使曲线偏离理论直线，尤其是高浓度 情况下。
另一重要因素是原子在光路中的滞留时间。火焰在火焰中的滞留时间通常只有几毫秒。 较长的滞留时间可得到较高的吸光度。采用ACT －80原子富集管可大到此目的。
原子化
原子化即产生自由基态原子以便进行吸收测量的过程。原子吸收分析，必须要产生被分 析元素的自由基态原子，并将之置于该元素的特征谱线中。原子吸收用于检测元素的浓 度，通常是以液态形式。原子吸收最适合于分析溶解或吸收后呈水溶液状态样品中元素 的分析，或者用其它溶剂如有机溶剂稀释处理的样品。自原子吸收建立以来，已有数种 原子化器问世。主要有三类：火焰、石墨炉和氢化物发生器。
火焰原子化器
火焰原子化系统将被分析溶液转化成自由基态原子并置于光路中，是通过下图所示的几 个连续阶段来完成的。样品导入系统最初的目标是产生雾状样品并与燃气混合。这就需 要产生足够数量的微小雾滴并将之按比例导入火焰，同时不应产生雾化器或燃烧头堵塞 等现象发生。通常的方法是用雾化器将样品雾化，用雾化室将较大的雾滴滤除掉。 雾化器通过毛细管将溶液吸入，液流通过文丘里管撞在撞击球上，将溶液打碎，成为不 同大小的雾滴。雾化室将大的雾滴滤除，剩下的小雾滴与火焰气体混合。雾化室对于雾 化气与燃气混合起到十分关键的作用。然后，混合气到达燃烧头。为得到最大灵敏度， 使空芯阴极灯所发出的光尽可能多地通过火焰是十分必要的。因此如要得到某种元素的 最高灵敏度，必须调整燃烧头的位置是该被分析元素的自由原子在火焰中最密集的部分 与光路重合。所有原子吸收仪都有调节燃烧头高度、前后及角度的机构，通过调整可得到最大吸光度。在火焰底部，溶剂被蒸发掉，样品成为非常小的固体颗粒，进而形成基态自由原子出现在光路中。
图 4 火焰原子吸收样品导入及原子化过程示意图
下图为SpectrAA 中Mark VI 型火焰原子化系统示意图，最新的为Mark VII型。
图 5 Varian Mark VI 型火 焰原子化系统
外部可调式撞击球将大液滴撞碎，成为雾状小颗粒，可拆除的双头扰流器将较大的雾粒 除掉，防止燃烧头堵塞。如需得到最大灵敏度，可将扰流器拆下。
对所有分析情况来说，要想从理论上准确预知分解过程是十分困难的。然而，通过大量 实践经验，我们能够知道那种元素的分析采用那种火焰比较合适，因火焰的类型可决定 那些元素能够产生更多的自由基态原子。从该目的出发，我们可将元素按其分解的难易 程度分为三大类。通常溶液制备成1％的盐酸溶液，因盐酸盐较易挥发。
采用空气－乙炔火焰进行分析的元素
对那些容易原子化的元素（如铜、铅、钾和钠），空气－乙炔火焰是最为常用的火焰。 对这些元素来说，在空气－乙炔火焰中已有较高比例的成分被转化成原子基态（温度大 约在2300o C ）。干扰可忽略，火焰中的化学环境（如氧化、燃烧比等）不是主要因素。然而，空气乙炔火焰确不足以将难熔元素分解。
采用乙炔－氧化亚氮火焰进行分析的元素
第二类元素是那些用空气－乙炔火焰不能分解，而需要更热的氧化亚氮－乙炔火焰的难 熔元素，火焰温度大约在 3000o C 。如Al 、Si 、W 等。
然而，火焰温度并不是所要考虑的唯一元素－燃烧比也同样重要。‘贫焰’中含乙炔量 较少，且均被氧化。这类火焰对那些受氧化作用影响较强的元素来说，将不能产生足够 的自由基态原子。但如果火焰中含乙炔量较多，及在‘富焰’中，因其中含较多的炭、 氢，因而可打破被分析元素较强的氧化链，形成自由原子。一个较好的例子是铬元素的 测量，在空气－乙炔火焰中，贫焰状态下没有吸光度，但富焰状态下确有吸光度。这些 元素的测量需综合考虑火焰温度及火焰的化学环境，可通过调节火焰的燃烧比来仔细调 整之。
最后需要考虑的是原子化过程中其它的因素。例如，磷会对数种元素包括钙，产生较大 的负面影响。在此情况下，应在样品中加入‘释放剂’，如镧盐。镧与磷结合从而释放 出钙。
可用这两种元素进行分析的元素
有些元素，如As, Ca, Cr, Mg, Mo, Os, Se 和Sr 即可用空气－乙炔，也可用氧化亚氮－乙 炔火焰来进行测量。用空气－乙炔火焰可测量这些元素，但不适合所有样品类型，因可 能会产生内部元素的干扰。 在空气－乙炔火焰中虽可测量这类元素，但干扰可能较为严 重。可采取以下方法消除干扰：
采用氧化亚氮－乙炔火 焰； 在标样及样品中加入足量的‘缓 冲元素’或基态改进剂。
如不注意采取这些预防措施，就可能得出不正确的结果。
石墨炉原子化器
原子吸收火焰原子化器的一个主要局限性是其进样系统的效率较低。只有很小一部分样 品（大约10％）进入火焰。另外，样品也被气体稀释。自由基态原子的形成，受多种因 素影响，如火焰温度、火焰气体的相互作用、基体组份、化学干扰等等。自由基态原子 在光路中的滞留时间非常短－典型为10-4 秒。因而火焰法通常只能测量到PPB 级浓度的样品。
如果所进样品能够被全部原子化，并且能在光路中滞留较长时间，分析的灵敏度将得到 极大提高。石墨炉原子化器即有此优点。
在石墨炉原子化系统中，火焰被置于氩气环境下的电加热石墨管所代替。氩气可防止石 墨管在高温状态下迅速氧化并在干燥、灰化阶段将基体组份及其它干扰物质从光路中除 去。少量样品（1至70 µL, 通常在 20 µL 左右）被加入热解涂层石墨管中。石墨管上的热解涂层可有效防止石墨管的氧化，从 而延长石墨管的使用寿命。同时，涂层也可防止样品侵入石墨管从而提高灵敏度和重复 性。 石墨管被电流加热，电流的大小由可编程控制电路控制，从而在加热过程中可按 一系列升温步骤对石墨管中的样品进行加热，达到除去溶剂和大多数基体组份然后将样 品原子化产生基态自由原子。分子的分解情况取决于原子化温度、加热速率及热石墨管 管壁周围环境等因素。
石墨管中的样品得以完全原子化，并在光路中滞留较长时间（相对火焰法而言）。因而 该方法可是灵敏度大大提高，使检出限降低到ppb 级。主要原因是在测量时，溶剂不复存在，也没有火焰原子化系统那样，样品被气体稀释的情况出现。虽然基态自由原子仍然 会被干扰，但却呈现出与火焰原子化系统所不同的特性。通过正确地选择分析条件、化 学基体改进剂更易于控制石墨炉原子化过程。由于采用石墨炉技术可对众多基体类型的 样品进行直接分析，从而可减少样品制备过程所带来的误差。同时，石墨炉技术可实现 无人监管全自动分析。
石墨炉程序通常有下列三个步骤：
干燥： 当样品被注入到石墨管中后，石墨管被升温至溶剂的沸点附近（略低于沸点通常为 80－ 200o C ）。溶剂被蒸发，样品在石墨管管壁（或平台）表面形成一固体薄膜。 灰化： 在该步骤中，温度升到一定温度，尽可能多地除掉基 体物质，同时不能使被分析元
素受到损失。灰化 温度通常在350 - 1600o C 。灰化阶段，固体物质被分解，使被分析元素成为难熔组份，如氧化 物。
原子化：
第三步是原子化阶段，温度从灰化温度迅速升到原子化高温状态，使灰化阶段所剩下的 物质分解、蒸发，形成自由原子基态云，出现在光路中。原子化温度的高低，取决于被 分析元素的挥发性，通常在1800o C （钙）到3000o C （硼）之间。
原子化阶段所产生的吸收信号，为一透过峰，一般采用峰高或峰面积测量之。峰高值和 峰面积值与样品中被分析元素的多少成正比。对于某些应用来说，采用那种方法进行计 算可得到较好效果一目了然，但有些应用中，则需通过试验确定之。峰面积法，通常可 得到较宽的校正线性范围。然而，对许多元素来说，用峰高法则能得到更好的灵敏度。 特别是对那些易于挥发的元素，如Cd 、Pb 等，更是如此，因这些元素的吸收峰形很窄。对于那些需较高原子化温度的元素来说，其吸收峰较宽，此时峰面积值可能接近峰高值 。一般，在分析工作中要平衡灵敏度、准确性、线性范围和精度等综合因素。
石墨炉升温程序中干燥阶段的参数设置是否合理，对是否能够得到最佳分析信号及最好 精度，是至关重要的。在分析过程中，对不同特性的样品，可能需要通过试验观察不同干燥时间及温度下所 得结果，来找到最佳参数。样品必须恒定地沉积在热解石墨管或石墨管平台上，得以充 分干燥而又不损失或浸入石墨管的石墨层内，因此作为方法研究的一个重要环节就是观 察样品的干燥情况，以正确地设置干燥参数。
采用石墨炉方法分析样品比用火焰法要花费更长时间，且所能分析的元素数量也较火焰 法少。但由于石墨炉法可大大提高元素分析的灵敏度，因而应用领域广泛。
石墨管平台
热解平台是一片固体热解涂层石墨，中央有一可盛40µL 样品的凹槽。平台可安装在石墨管中。石墨管与平台只在平台边沿部分与石墨管管壁保持最少的接触点。
图 7. 叉式平台安装于石墨管中示意图
平台的作用是推迟样品原子化的时间，使原子化在石墨管达到稳定高温状态时发生。其 好处是在较高温度下，可减少干扰及背景。
但平台的使用有一定局限性，一是最大进样量只能到40µL ；再者，平台的安装，略微降低了光通量－因此需要仔细调整石墨炉炉体的位置，尽量是光通量最大；编程时温度需 略微高一些，同时所得结果的托尾现象也较严重。因此，在管壁法能满足要求时应尽量 采用管壁法。
基体改进剂
很明显，在原子化阶段前保持被分析元素“不损失”是十分重要的。在火焰法分析中， 我们希望被分析元素的金属盐组份较易挥发，而在石墨炉法分析当中，则希望所形成的 盐份不易挥发。通常用硝酸或硫酸来处理样品。在灰化阶段，硝酸盐或硫酸盐分解成氧 化物。某些元素，如As, Se等挥发性很强，需要加入其它试剂使之成为不易挥发的组份 （被加入的试剂即称为基体改进剂），从而防止被分析元素在灰化阶段损失。
因而，基体改进剂在石墨炉原子吸收分析中被广泛使用，以控制灰化、原子化过程。基 体改进剂的目的有以下几点：
提高灰化温度，但又保持被分析元素不损失。如钯（可在惰性气体中通5％的氢
气） 。
消除那些引起大背景信号的分子。如加入硝酸铵可消除氯化钠的背景干扰，形成氯
化 铵和硝酸钠。
替换气的使用
大多数石墨炉系统都可进行气体类型编程（‘normal’正常气和‘alternate’替换气） 。提高石墨管的气体类型及流量可通过石墨炉控制程序来控制。该功能可按多种方式来 使用。 氩气环境下进行原子化比氮气环境下进行原子化，所得到的灵敏度更好一些，且 石墨管的寿命也较长。 可在原子化之前温度较低时使用纯度相对较差的气体，在高温时 使用高纯氩气。这样可节省仪器运行成本。
另外，对于某些生物样品，可在适当阶段通入某种反应气体，如氧气或空气，以除去基 体成份，消除背景干扰，降低灰化温度。
进样方式
石墨炉原子吸收的进样方式也可有数种方式：
热进样：
样品被加在预热的石墨管中，在进样过程中同时对样品进行干燥。这样可大大节省分析 时间提高生产率。热进样对低黏度的有机溶液的进样也有较大帮助，这类样品因表面张 力小，向石墨管两侧流动的趋势较大，导致测量精度差。热进样，可使溶剂很快蒸发， 从而避免该情况的发生。
多次进样
对超痕量元素的检测，多次进样功能可起到样品富集的作用，从而提高吸光度信号。溶 液被多次注入到石墨管中，每次进样后重复进行干燥/灰化过程，当达到所规定的进样次数后，进行原子化，测量吸收信号。
预加（Pre- ）和后加（Post-）基体改进剂
该功能可使操作人员对基体改进剂的进样次序作出规定。基体改进剂可在样品加入前或 加入之后加入石墨管中（当然也可与样品同时加入）。该功能可避免被分析元素与石墨 管管壁间形成结炭，或避免不同类型的基体改进剂之间发生化学反应。
氢化物发生器
近年来，检测环境中所含低含量的砷、硒、锑、汞的工作越来越重要。这些重金属元素 通常是由于人类的工农业活动而进入环境中去的。弄清楚这些元素在环境中的增加会对 生物体造成什么样的影响，是十分重要的。氢化物发生器是一种及其灵敏的方法，用于 测量那些能够还原成稳定氢化态金属的元素，它们是：汞、砷、锑、铋、碲和锡。这些 元素可以被化学法还原成气状氢化物形态，然后将其导入被加热的石英管中。这就是氢 化物发生器的工作原理。
在分析砷、汞、硒这些元素时，使用氢化法比使用石墨炉法效果要好，因该方法分析速 度快，且较少有背景吸收信号。氢化法的检出限通常在ppb (µg/L) 以下。对于超痕量汞 的测量，冷原子蒸汽技术是现有最为灵敏的测量方法。氢化法之所以能够达到如此高的 灵敏度，主要是因为该方法能够达到接近100％的进样效率。所有被分析元素都被还原并传递到样品池中进样测量。同时，该过程也将被分析元素从其化学基体中分离出来，从 而消除了原子化过程中的基体干扰，降低了背景吸收。
现在市场上有几种不同的氢化物发生器系统。瓦里安的氢化物发生器采用蠕动泵连续进 样。下图为该附件的示意图。样品与浓盐酸及硼氢化钠（还原剂）溶液混合，到反应圈 中进行反应，所产生的挥发性氢化态物质（含被分析元素）被气液分离器分离，由载气 带到置于光路中的被加热的石英管中进行测量。石英管通常由空气/乙炔火焰或电加热器 进行加热，将氢化物分解，形成自由基态原子。
图8. VGA-77 氢化物发生器附件流程示意图
用于测量汞的冷原子蒸汽技术也是类似情况，只是还原所产生的就是自由基态汞原子而 不是氢化物。因此不需要进行加热就可以直接进行测量（在使用当中，一般将石英池稍 微加热，以除去水蒸气。酸溶液中的汞组份被氯化亚锡还原成自由基态原子。
当需要测量更低含量的汞时，有些系统采用汞齐技术。该技术是将还原后所产生的自由 基态汞蒸汽导向一个金或金合金网，通过编程控制蒸汽通过该网的时间，金表面与汞发 生汞齐化反应，被富集在金表面。然后，加热该金网，使被富集在金表面的汞释放出来 ， 进入石英池进行测量。所产生的吸光度信号为一透过峰，可用峰高或峰面积进行计 算。汞齐技术可测量ppb 到ppt 含量范围内的汞。
瓦里安的氢化物发生器附件所产生的信号为一连续信号，与火焰法所产生的信号是类似 的。因此可采用积分法或PROMT （最佳精密度测量时间）法进行计算，而不采用峰高或峰面积法进行计算。因而可得到更好的测量精度及较快的测量速度。 测量范围可低到 µg/L 级，测量精度在 1 - 2 % RSD 左右。典型分析速度为每小时 60 - 70 个样品（每个 样品设置三次读数）。
其它氢化物发生器
许多原子吸收仪生产厂家都有氢化物发生器附件。主要有手动分批处理系统和流动注射 系统(FIAS)。分批处理系统通常为手动操作，需要操作人员手动向反应器中加入样品和 /或 还原剂。
测量时采用峰高或峰面积进行计算。样品分析速度为每小时10－15个样品，速度较慢，主要原因是每次读数后，操作人员必须将反应器拆下来，手动清洗后再加入下个样品。 如果每个样品需独几次数，则需对同一样品多次重复这样的操作，因而除速度较慢之外 ， 其分析精受人为因素影响很大，一般测量精度在5到10％RSD 左右。
流动注射（FIAS ），是由Perkin-Elmer 公司所采用的方法。在该技术中，样品以离散形 式导入与连续流动的还原剂反应产生离散形信号，测量时采用峰高或峰面积进行计算。 石英池加热
大多数情况下石英池由空气－乙炔火焰进行加热。另外也可采用电加热方式。该方式因 无需使用可燃性气体，从而可实现无人监管运行。使用池通常被加热至 950 o C 左右， 比火焰加热低得多，因而可将灵敏度提高20％到30
背景校正
非特征吸收，或称为背景吸收的产生，是当元素灯所发出的特征谱线被分子或固体颗粒 遮挡发生能量衰减时产生的。当原子化温度不足以将基体中的所有分子分解时就可能产 生分子吸收。分子吸收所产生的信号加上原子所产生的信号，就可能产生一较高的虚假 信号。在火焰法中，背景信号通常在0.05吸光度以下，但对某些类型的样品（特别是在 低紫外波段），背景干扰可能较高。在石墨炉分析中，背景信号则可能达2.0吸光度以上，背景校正就显得十分重要了。 实践中，如遇到需测量大背景信号中的较小的原子吸收 信号时，我们不提倡直接进行测量（虽然仪器可能具有这种能力），我们可提高加适合 的基体改进剂及合理设置石墨炉干燥、灰化程序来降低背景信号，因高背景信号降低光 通量，降低了信噪比。背景校正的方法较多，新一代SpectrAA 系列原子吸收仪扣背景能力可高达2.5个吸光度。
背景校正（或称为扣背景），是一种甄别非特征吸收的方法。所有厂家度采用相同的扣 背景原理 ：即将背景吸收从总信号中减去。非特征吸收信号及总信号在数毫秒时间间 隔内被分别测出。然后提高计算得出所要的特征吸收信号值。在石墨炉分析中，信号的 产生及变化速度极快，（每秒可达10个吸光度）。理想的情况是在同一时间测出背景信 号和总信号，但实践中是不可能做到的，但这两个信号的测量在时间上越接近，其准确 性就越好。现在各种仪器的这一时间差在2－10ms 之间。
以下就几种扣背景方式，略加描述。
氘灯扣背景
最常用的扣背景方法是采用连续光源，如氘灯来测量背景信号。其波长范围为180到425nm。 因在短波长范围中，背景信号相对较高，该方法覆盖了决大多数高背景发生区。在元素灯工作 周期，元素灯所产生的窄发射谱线被原子及背景物质所共同衰减，所测得的值是总信号；在氘 灯工作周期，氘灯的宽谱线所测得的则是背景信号（此时元素灯所产生的窄谱线原子吸收可忽 略不计），两次测量的差值，即为我们所需的原子吸收信号。
图9. 氘灯背景校正原理
元素灯信号
氘灯信号
电子线路计算出
下图为一双光束氘灯扣背景光路示意图。
= AA + BGD = BGD only = AA only
图10. 典型双光束带D2扣背景光路
Smith Heiftje （自吸）扣背景
另一扣背景方法是采用自吸法。该方法是1983年首先由 Stan Smith ( Instrumentation Laboratory - now Thermo Jarrell Ash) 和 Gary Heiftje ( Indiana University) 提出的。 在其论文中，对这种扣背景方法的工作原理及局限性都有较为详细的论述。这种方法 现在只有TJA 和Shimadzu 两家公司采用。同时TJA 也提高了氘灯扣背景的选项。 当空芯阴极灯在很强的灯电流条件下工作时，其发射谱线将变宽，谱线向两翼扩展，成 为双发射峰。该效应称为自吸效应。
测量总吸收信号时，空芯阴极灯通以正常灯电流；当需要测量背景信号时，元素灯被通 以很强的脉冲电流使灯产生自吸，此时，元素灯相当与一连续光源，特征吸收减到很小 ，所得信号基本上是背景信号。但背景值的测量与总吸收的测量不在同一谱线下（背景 信号在共振线两侧。
图11. 自吸扣背景原理示意图.
该方法的好处是在整个测量过程中只需要一个灯源－空芯阴极灯，但其缺点确十分明显 。如灯寿命减短，灵敏度损失较大（16％Hg －87％Cd ） 。
其它主要问题是：
因速度慢（10Hz ），扣背景准确性差；
校正曲线动态范围小；
不能扣除所有谱线或结构背景（因其连续灯源状态时，谱线宽度窄）；
Zeeman （塞曼）扣背景
连续光源扣背景方法有以下几方面局限性：
灯的强度有时不合适； 不能准确扣除由窄谱线分子吸收而造成的结构背景； 有时背景校正误差很大；
目前，Varian, Perkin Elmer 和Hitachi 这几家公司都有塞曼扣背景仪器，前两者只在其 石墨炉系统上配置，后者在火焰石墨炉中都有。
Zeeman效应
当原子谱线被置于磁场中时，谱线会发生分裂，这种现象，就是Zeeman 效应。 正常塞曼效应或称之为简单塞曼效应发生时，谱线被分裂成两个σ分量和一个π分量， π分量留在原谱线位置，σ分量则对称地出现在原谱线两侧数皮克纳米处。该分量偏离 的程度取决于磁场强度的大小。 π分量与磁场方向平行， σ分量与磁场方向垂直。
图12. 塞曼扣背景原理图.
磁场关闭时测得总吸收信号，磁场开时，π分量被偏振器滤除，σ分量则因偏离共振谱 线而不能检出，分子吸收信号不受磁场影响，因此，此时所得测量值为背景信号。 塞曼扣背景的几种类型
塞曼扣背景因仪器的设计不一，有数种类型。磁场可加在灯源上，也可加在原子化器上 。在实践中，因磁场加在灯源上会使元素灯不稳定，所以，加在原子化器上比较合适。 磁场本身可能是永磁直流磁场或调制的交流磁场。
另外，从磁场的方向来说，又可分为纵向和横向磁场两类。
直流永磁塞曼扣背景
该系统中，需加一旋转的偏振器来区分平行及垂直偏振谱线。该系统中，原子谱线分裂 始终存在，因而灵敏度损失十分严重。
交流调制塞曼扣背景
该类系统中，电交流电磁场快速开关，交替测量总吸收和比较吸收。早在1971年，瓦里安公司就对所有塞曼扣背景可能出现的形态进行了专利注册，并选择了其中灵敏度较好 的一种交流调制扣背景方式，配置在其生产的仪器上。实践证明其选择是十分正确的。
纵向磁场扣背景
纵向磁场的方向与光路平行，因而所分裂出的π分量因与光路方向垂直而不进入单色器 。那么，在光路中就无需用偏振器了。因此提高了光通量，可得到较好的检出限。当然 仪器其它方面的设计对仪器整体性能的影响也不可忽视。
图 13. 纵向磁场扣背景原理图
横向磁场扣背景
正如前面所述，该方法在光路中加一偏振器将π分量滤除。 SpectrAA-880 塞曼石墨炉系统即采用该方法。
图14. 横向磁场扣背景原理图
塞曼扣背景优点
其最主要的一个优点是背景的扣除准确地在被分析元素的共振谱线处进行，且只需一个 光源。
波长覆盖整个波长范围； 可准确扣除结构背景； 可 扣 除某些谱线干扰； 背景校正速度快，提高了扣背景的准确性； 可扣除高背景吸收；
塞曼扣背景也存在两个缺点：
校正曲线向下翻转
在较高浓度时，校正曲线通常是趋于某一极限值。但在塞曼系统中，校正曲线（采用峰 高法）可能出现向下翻转的情况（依据波长不同弯曲程度不一），这样就会有两个浓度 值对应同一个吸光度值的现象发生。
图15. 校正曲线向下翻转现象
为防止此类情况的发生，在实践中，需对每种元素在不同的波长条件下所允许的最大吸 光度值作出限定，所有测量必须在该值以下进行。
某些元素灵敏度损失
某些元素在磁场中的分裂情况十分复杂，可能分裂出数个π分量和数个σ分量，这种现 象称之为异常塞曼效应。在一定磁场强度下， σ分量也可能未完全分离除去，从而降 低了分析的灵敏度。如 Al, As, Sb, Cu, Se 及Te 这些元素。灵敏度损失的程度通常用磁 场－灵敏度比(MSR)来衡量。MSR 值通常在49到100%之间，因元素及波长不同而不同 。 几种扣背景方式的对比：
特性
灵敏度损失
原子化方式（火 焰、石墨炉）
波长覆盖范围
对灯寿命影响
校正线性
动态范围
测量频率
总吸收测量和背景测量 时间间隔 氘灯 Smith Heiftje 自SpectrAA Zeeman 吸 无 损失2－6倍 损失 0 - 2 倍 所有 所有 石墨炉 180-425爊并非适合所有波全波长范围 m 长 正常 降低 正常 正常 高浓度向下翻转高浓度向下翻转 全范围 降低 降低 50/60 Hz 10 Hz 100/120 Hz 2 ms 4.5 ms 4.5 ms Perkin Elmer Zeeman From 0 - 3 times Furnace only Yes Normal 高浓度向下翻转 降低 54 Hz (ZL Series) ~ 9 ms (ZL
series)
光学系统
该节从理论上简单解释一下原子吸收光谱仪中光路的设计。光谱仪将元素灯所发出的光 导入，并将特征谱线与其它谱线相分离，测量所感兴趣的被分析元素特征光线。然后由 检测器将所测量的光信号转化成可测量的电信号。理想的光学系统应具下来特点：
光源所发出的光，能够100％地到达检测器。（最大光通量） 具很高的信噪比。 零杂散光。 不产生光行差。 精确的波长定位。 恒定波长色散。
但实际上，理想的光学系统是不存在的。在原子吸收光谱仪的设计上应尽量向这方面努 力。
在光学元件的选择上，可采用两种元件，透镜和反射镜：
透镜
透镜的焦距因波长不同而不同，因为折射率与波长相关，在300nm 以下，变化较大。采 用透镜的光学系统，在仪器结构定型以后，要象使透镜的位置、原子化器或元素灯的位 置按不同波长重新定位，是十分不便的。因而在实际设计中往往选择某一波长，在该波 长下选择焦距灯其它参数，所引起的其它波长下的差异，就只能接受了。在原子吸收光 学系统中，透镜通常被焦距在超紫外波段，因大多数被分析元素的特征波长都在该波段 内。透镜材料的折射率通常在波长为250nm 左右处进行选择。
对空气乙炔火焰来说，空芯阴极灯发出的光的聚焦点在何处并不十分重要，因火焰置于 光路中的光程较长。但对笑气－乙炔火焰来说，需加以考虑。对石墨炉法来说，其焦点 就十分重要了。因样品是加在石墨管中心的。如光路中采用透镜，那么焦距可能因波长 不同而变化。鉴于此原因，高质量的光谱仪在光路中仅采用反射镜作为光学元件。 镜子通常采用高质量的硅玻璃，在190nm 到900nm 波长范围内具好的透光性。光损失通常在反射时发生在空气与镜子表面．通常光损失量为５－７％．透镜的光损失量为１０－１５％．
反射镜
焦距不因波长变化而改变，光损失比透镜小的多．
Varian 所采用的的光学镜子，都是用石英涂层的高质量光学镜．具较长寿命． 狭缝
狭缝宽度的大小对是否能将被分析谱线分离出来有较大影响．狭缝大小的选择要根据被分析谱线附近其他谱线的情况来决定．在实践中，该参数的选择要综合其它因素来考虑．狭缝宽，则光通量大，具有较好的信噪比，但可能不能将相邻干扰谱线分离出，引起校正曲线弯曲．
图 16.狭缝与校正曲线线性范围及信噪比之间的关系．
相反，如狭缝较窄，分辨率可能很好，但光通量小，信噪比很差．
单色器
单色器的作用就是将被分析谱线从众多发射线中分离出来．
图17. 铜的两条发射线
理想的情况是，单色器只让被分析线通过，而将其它所有谱线排除在外．对某些元素来说，做到这点较容易，如铜元素，两条相邻谱线之间相距2.7 nm ．但对铁元素来说，其谱线相对教为复杂．如下图所示．
图 18. 铁线．（ 248.3 nm 附近）
区分不同谱线的能力（通常成为分辨率），对单色器来说，就十分重要了．对原子吸收光谱仪来说，分辨率（带宽）通常在0.2nm 就能满足要求了． SpectrAA Czerny-Turner 型单色器如下图所示．其它类型的单色器原理相同．
光线通过入射狭缝进入单色器，打在第一个聚集镜上，然后到光栅．
光栅是单色器的核心. 聚集在光栅上的光, 发生色散, 出射光的反射角因波长不同而不同, 成为一光谱. 通过光栅的转动, 就可实现对该光谱的扫描. 在出射狭缝处, 可得到某一特定波长的光. 并由安装在该狭缝后的检测器测出.
单色器的类型有如下几种:
Czerny-Turner 型单色器:
如下图所示. 主要特点是所采用的光学元件少, 光通量大, 分辨率较高, 较易做到高准确性
.
图19. Czerny-Turner单色器
Ebert-Fastie 单色器
:
图20Ebert-Fastie 单色器
用一个大镜子代替两个聚集镜. 特点是光学元件更少, 成本低, 但聚集调整困难. 准确性较差. Littrow 单色器
:
图21.Littrow 单色器
与Ebert-Fastie 型类似，将大镜子该为一个小镜子。用同一区域将光线反射到光栅上，再将由光栅返回的光导向出射狭缝。效果较差。
光栅：
在使用衍射光栅之前，所有原子吸收都采用玻璃或石英楞镜进行分光。之后，光栅被引入，现已被所有原子吸收仪所采用。衍射光栅的反光面上，刻有一系列平行的刻线。早期进行刻线加工时，要将光栅置于无震动，恒温恒湿条件下，由机械加工而来。加工过程长，而且保证精度较为困难。
现在，通常采用全息照相技术进行光栅生产，从而大大提高了光栅制造水平。刻线条数通常在 500 至 3000 条/mm。
图 22.光栅表面示意图．
波长越长，刻线越密，衍射角越大，分辨率越好。分辨率与焦距长短也有关，焦距越长，分辨率越好，但光通量越小。
大多数被分析元素的波长在编400nm 以下的紫外波段，因此，原子吸收厂家通常都将闪耀波长定在UV 段，这样，UV 段衍射出的光强最强。有些厂家也在UV 段和VIS 段分别采用两个闪耀波长（双光栅），在该情况下，保证入射光不同时照在两个光栅上，是十分重要的。
检测器：
通常采用光电倍增管（原理略），将光信号转换成电信号。有些仪器中也用采用CCD 类型的检测器。
单光束与双光束：
对原子吸收而言，光路最基本的作用是将光源所发出的光聚集起来，使之通过被分析元素的原子蒸汽，然后将光导入单色器。光路可设计成单光束，Zeeman 单光束和双光束这几种结构。 下图所示是在许多仪器中所采用的单光束光路图。
图23. 单光束仪器示意图
单光束：
该结构中，只有一束光通过原子化器。在测量时，需先测量出初始光强I o 然后再测量出通过原子化器后的出射光强 It 。因此元素灯的稳定性对测量有较大影响，在测量前让灯充分预热，是十分重要的。大多数元素预热10分钟就可以了。但对As, P, Tl 及 Cu/Zn多元素灯则需更长一些预热时间。
当然，随着灯使用年限的增长，漂移会增大，可通过增大对标准曲线校正的频率及重新标定曲线斜率的频率来克服之。该方法对石墨炉法来说尤为重要。
在单光束仪器中，所有光都通过样品，因而信噪比较好，与双光束仪器相比，精度和检出限略好。但如果仪器配有氘灯，因必须安装分束器，该优势就荡然无存了。 双光束：
为克服灯漂移对测量结果的影响，引入双光束系统。从光源来的光，打在分束器上，将光分成两束（通常是非50%），一束通过样品，另一束不通过样品作为参比光束。样品光束和参比光束又通过斩波器加分束器或旋转光束合成器（RBC ）分时进入单色器。斩波器加分束器的结构中，光线强度再次减弱一半，因此只有25%的光线强度进入单色器。
图 24. 双光束仪器示意图
RBC 技术首先在Varian 公司的仪器中使用，因可提高信噪比，降低检出限，具有较强的优越性。
原子吸收专业词汇
原子吸收光谱仪中常使用下列词汇
Accuracy （准确度）
衡量测量值与‘真值’接近程度的量度。注意，任何基于未知样品与标样相比较来进行 分析测量的方法，其准确度不可能高于标样本身的准确度。因此原子吸收测量的准确度 依赖于所制备标样及样品的准确程度。干扰也会对准确度造成影响。
Aerosol （雾汽）
由雾化器所产生的很细的雾滴。
Analyte （被分析元素）
所要检测的元素。
Atomic Absorption （原子吸收）
是一种基于原子对光产生吸收进行元素分析的技术。当原子吸收过程发生时，原子的电 子发生跃迁，到较高能级，成为激发态。
Atomic Emission（原子发射）
是一种基于激发态原子向基态原子回迁释放能量（产生发射光）进行元素分析的技术。 Atomization （原子化）
是将被分析元素或其化合物转换成原子蒸汽的过程。
Blaze （闪烁）
为光栅刻线的形状，决定波长与相应能量的分配。
Blaze Angle（闪耀角）
光栅的闪耀角决定散射光最大光强波长。
Blaze Wavelength（闪耀波长）
光栅散射最大强度波长。
Calibration （校正）
建立分析校正曲线图，该图描述了被分析元素浓度与吸光度之间的关系。在原子发射中 ，则为发射强度与浓度之间的关系。
Calibration Blank（校正空白）
为空白溶液，该溶液中不人为加入某一已知浓度的被分析元素。通常该空白溶液应与其 它标样保持相同基体，因而其测量值代表所使用试剂的污染程度。用于校正。 Characteristic Concentration（特征浓度）
为被分析元素产生 0.0044 (1 % )吸光度所需浓度。不同的仪器，特征浓度不一 样。 可按下列公式计算：
Char. Conc. = (标样浓度 * 0.0044) / 平均吸光度
（通常在校正曲线线性范围内测，如
Characteristic Mass（特征质量）
在石墨炉分析中，按峰高计算，被分析元素产生0.0044吸光度所需质量（以皮克为单位 ）。可按下公式计算：
Char. Mass = (标样浓度 * 0.0044 * 进样体积) / 标样吸光度
Chemical Modifier（基体改进剂）
基体改进剂是加在样品中的一种试剂，作用是用化学的方法改变样品的基体组成，以改 变被分析元素的挥发性和/或基体结构，降低干扰，或将被分析元素以特定形态隔离出来，从而分离出背景信号和被分析元素的原子吸收信号。对复杂基体，基体改进剂可在原 子化阶段增强原子吸收信号和/或降低背景信号。理想的基体改进剂，最好兼备两者的功能。
Coefficient of Variation（变异系数）
多次测量的重复性或精密度。通常用相对标准偏差% RSD 来表示。即为标准偏差除以平 均值（百分数）。
Desolvation （脱溶）
雾汽干燥，溶剂蒸发，形成干的微小固体颗粒的过程。
Detection Limit（检出限）
在某一波长下测量某一被分析元素的空白溶液的浓度，所得多次测量值标准偏差的司倍 即为该被分析元素在该波长下的检出限。这是仪器所能检出的高于背景噪声的最低限。 在检出限附近，因测量精度一般较差，％RSD 在33％以上。因此要进行较准确的测量是 不可能的。所以，正常测量因至少在高于检出限5－10倍的浓度范围进行，此范围内测量精度可达3－5％。
Digestion （消解）
将固态样品用酸转化成液体形态的过程。
Dynode （打拿极）
光电倍增管信号放大的中间级。
Emission （发射）
原子能级跃迁所释放出的能量。
Emission Intensity（发射强度）
发射时产生谱线（光）强弱的度量。
Excitation （激发）
原子由于碰撞、被加热或光线照射而吸收能量的过程。当发生激发时，原子的外层电子跃迁到较高能级。该原子成为激发态原子。
Filter （滤光片）
是一种衰减如射辐射能量的材料。是选择某一波长范围的方法。
Grating Density（光栅密度）
光栅上每单位长度中的刻线条数。通常用线/毫米来描述。
Grating Diffraction（衍射光栅）
为一光学器件，带有一镜面，上可有距离相等的一系列刻线，具衍射分光作用。 通常称光栅。
Ground State（基态）
原子能量最低，最稳定状态。基态原子中的电子都处于其最底能级。
Holographic Grating（全息光栅）
采用全息照相技术生产出来的光栅。具较小杂散特性。
Hydride Generation（氢化物发生器）
是一种使被分析元素与还原剂（通常为硼氢化钠）发生化学反应，产生挥发性氢化物，然后通到石英池加热还原成自由基态原子的技术。
Interference （干扰）
任何影响吸收值正常测量的化学及物理效应。
Ionization （离子化）
为中性原子失去电子或得到电子而成为带电荷离子的过程。
Linear Dispersion（线性色散）
光栅对不同波长分光的程度，用微分式来描述： dx/dg, 其中：
x = 光谱长
g = 波长
单位为： mm/nm.
Linear Dynamic Range（线性动态范围）
校正曲线线性范围内，浓度的范围。原子吸收中，一般可达102 - 103.
Magnetic Sensitivity Ratio (MSR)（磁场灵敏度比）
塞曼吸收与正常吸收的百分比。 用来确定塞曼石墨炉法分析中被分析元素灵敏度的损失程度。MSR 为100 %表明该元素无灵敏度损失。 计算公式如下：
MSR = 磁场ON 时吸光度 * 100/ 磁场Off 时吸光度
Matrix （基体）
样品中的主要化学成分。
Matrix Matching（基体匹配）
在分析中为克服样品基体对结果的影响，将标样制备成与样品基体一样的标样。 Matrix Interference（基体干扰）
非谱线性质干扰，是由于样品与标样的基体不同而引起的差异。如样品与标样的表面张力或黏度不同而产生的干扰。
Maximum Absorbance（最大吸光度）
在塞曼吸收中，对某一特定波长，所允许的最大峰高值。 超过该值时，就可能发生曲线下弯现象。
Monochromator （单色器）
为光学器件，用来从光谱中分离出有用的窄波长。
Nebulizer （雾化器）
将溶液转化成雾状雾汽的装置。
Precision （精密度）
对同一样品进行多次测量的重复性，通常用相对标准偏差%RSD来表示，或用变异系数CV 来表示。
Reagent Blank（试剂空白）
不加被分析元素的溶液，通常与样品具有相同基体，以消除试剂污染的影响。 Resolution （分辨率）
表示光谱仪分离相邻波长的能力。
% RSD
相对标准偏差。
% RSD = (标准偏差* 100) / 平均吸光度
Spectrometer （光谱仪）
按波长分离，测量光的光学仪器。
Spectral Interference（光谱干扰）
由于分辨率不够，相邻波长未完全分离，造成谱线重叠，从而可能对测量结果产生影响。
Spray Chamber（雾化室）
安装在雾化器与燃烧头之间的器件，用来滤除较大雾滴，并使样品与气体混合。 Standard Additions（标准加入）
该方法可克服由于样品与标样基体不同而造成的误差。因标样被加入到样品中，两者的基体基本一致。如采用化学基体改进剂方法无法消除干扰时可考虑采用该方法。 Standard Deviation（标准偏差）
为一统计计算值，表明一系列测量的最大偏差。计算公式如下：
SD =(Abs −Abs ) 2
n −1
其中： n = 测量次数,Abs=吸光度
Standard Solution（标准溶液）
为一已知浓度的溶液，用来做仪器的校正。
Stray Light（杂散光）
除单色器所选定波长以外, 所辐射到检测器上的能量.
Structured Background(结构背景)
具有较为复杂谱线的分子, 其中有许多尖峰，该分子被称为带有‘结构’的分子。这些峰通常是由于分子内部旋转，振荡激发而产生的。采用氘灯扣背景时，如果结构背景与被分析元素的波长不吻合，因氘灯所扣为横跨狭缝宽度之平均值，因此可能产生‘过度’扣除现象。如两者相吻合，则可能会发生‘欠’扣除现象。
Working Range（工作范围）
指某一被测元素可被准确测量出的浓度范围。通常在10倍检出限到接近1.0吸光度浓度处。超过该范围也可得出有用的结果。但在很底吸光度时，所得精度较差，除非采用更长积分时间。
其他参考资料：
These references are provided as a guide to source general information about the AA technique for further reading, or to advise customers where to source further information: Publication No. 85 100557 00. 1983. Dekker. Mavrodineanu, R and Boiteux, H., Flame Spectroscopy, John Wiley and Sons.
455 5 Publication No. 85 100848 00. 1988. Academic Press. ISBN 0 12 714050 6 Weinheim. 1985.
原子吸收基本原理
介绍................................................................................................................................... 2
原子吸收基本原理............................................................................................................. 2
原子光谱和离子光谱.......................................................................................................... 3
离子化............................................................................................................................... 4
原子发射............................................................................................................................ 4
吸光度与浓度的关系.......................................................................................................... 5
原子化............................................................................................................................... 6
氢化物发生器................................................................................................................... 11
其它氢化物发生器........................................................................................................... 13
扣背景............................................................................................................................. 13
光路................................................................................................................................. 19
单光束与双光束............................................................................................................... 23
原子吸收专业词汇........................................................................................................... 24
参考资料.......................................................................................................................... 29
介绍
以下内容为那些对原子吸收不十分熟悉的人员提供该类仪器的一个概观。（简称AA ）。该简介以Varian 公司出版的 'Introducing Atomic Absorption Analysis' (出版号 85
100557 00)为蓝本编译而成。对石墨炉及塞曼原理更为详细的资料，请参见 'Analytical Methods for Graphite Furnace Atomizers' (出版号 85 100848 00). 在翻译当中，也删减了一些内容。
原子吸收光谱仪是用来测量溶液中金属浓度的一种仪器。大约可测六十八种金属，浓度 范围从PPB 级到PPM 级。测量精度可达到1％RSD 。 样品的前处理相对较简单，通常只需用适当的酸对样品进行消解即可。仪器的调整及操 作也较为简单。
原子吸收基本原理
原子吸收的基本原理可用以下几点来说明：
所有原子均可对光产生吸收； 被吸收光线的波长只与特定元素相关。如样品中含镍、铅、铜等元素，如将该样品 置于镍的特征波长中，那么只有镍原子才会对该特征光线产生吸收。 光程中该原子的数量越多，对其特征波长的吸收就越大，与该原子的浓度成正比。 被分析的标样浓度与其所产生的吸光度之间的关系，可用来检测未知样品的浓度。 原子
吸收光谱仪即基于该基本原理，用来进行定量分析的。
图 1 原子吸收系统示意图。. 有四个主要组成部分 -光源, 原子化系统, 光谱仪和检测
器 。
原子吸收光谱仪有以下几个最基本的组成部分：
光源：产生含有被分析元素特征波长的光线。常见的有空芯阴极灯（HCL ）、无级 放电灯（EDL ）和超强度灯（UltrAA Lamp）。 原子化器：将样品中被分析元素成比例地转化成自由原子。所需能量通常是加热。
最常用的方法是用空气－乙炔或 氧化亚氮－乙炔火 焰。 样品 以雾状被导入火焰中，燃烧头被调节好，使光线通过火 焰，火焰中的原子对光线 产生吸收。
光学系统：将光线导入原子蒸汽并将出射光导入单色器。
单色器：将元素灯所产生的特定被分析元素的特征波长从其它非特征波长中分离出 来。 检测器：光敏检测器（通常是光电倍增管）准确地将光强测出。转换成电信号。 电子线路：将检测器的相应值转换成有用的分析测量值。 决大多数情况下，分析过程如下： 将样品制备成溶液形态； 制备一个不含被分析元素的溶液（空白）； 制备一系列已知浓度的被分析元素的校正溶液（标样）； 依次测出空白及标样的相应值； 依据上述相应值绘 出校正曲线； 测出未知样品的相应值： 依据校正曲线及未知样品的相应值得出样品的浓度值。
图 2 典型AA 校正曲线示意图
原子光谱与离子光谱
在了解原子吸收过程之前，必须了解波尔理论，该理论对原子及其电子轨道的结构进行 了描述。原子中间是原子核，原子核由带正电荷的质子及中性的中子所组成。在原子核 周围能量轨道上运转的是电子。所有中性原子由相同数量的质子和电子组成。每个电子 轨道 均有其相应的能量－－通常，电子轨道离原子核越远，该电子从原子核中被剥离除去的 可能性越大。原子光谱的过程就包含了这些外层电子能量的变化过程。当原子及其相关 的电子处在其最低能量状态时，我们程该原子处于原子基态，即 Eo 态。
原子在特定离散波长下可吸收离散热能或光能，所吸收的离散能量对应特定原子所需的 能量。当能量以吸收光线、加热或与其它颗粒发生碰撞（如电子、原子、离子、分子 ）的形式施加于原子时，可能会发生一种或多种变化。原子吸收能量后，可能只是简单 地 增加了该原子的动能，也可能使原子激发。能级是受到一定限定的，如果原子所吸收 的能量等于两个能级之查，电子就会从一能级跃迁到另一个能级。发生此变化时，电子 跃迁到较高一能级上，如 E1，该原子即为激发态原子。
原子吸收即为这样一个过程：当基态原子吸收特定波长的光线而跃迁到较高能级状态的 过程（即电子从基态到激发态的过程）。例如钠原子，对波长为589.0nm 的光线产生十 分强的吸收，因该波长下的能量恰好等于钠原子从基态跃迁到另一激发态所需要的能量 。 该能量传递，只对钠原子有效，而对其它具有不同能量需求的原子，在该波长下是
不会 吸收该能量的。如纳原子由基态，吸收能量后成为激发态，但仍然是钠原子，只不过含 较多能量而已。
原子的能级因原子中质子和电子的数量不同而得以量化，因每种原子所含质子及电子数 是唯一的，因而每种原子也就只有自身独有的一组能级。通常能量的衡量以该能级能量 与基态能量的差来衡量。例如对钠的某个特定能级来说，其能量为2.2eV(电子伏特）， 表明该激发态原子的能量比基态原子能量高2.2eV ，而基态原子的能量人为地定为0。
图 3 原子激发、离子化、发射过程能级图。横线表示能级，竖线表示能量跃迁。
被吸收光线的波长与能级间的距离成比例关系，能级间的距离只与元素本身关联。能级 间的距离越大，所吸收的光线的波长就越短。不同电子能级间的跃迁，对应相应不同的 能量，因而对对应不同的波长。 这些特征吸收波长同样也为相应的发射波长－ 即电子由 高能级跃迁到基态时释放出来的能量。这些特征波长通常称之为原子光谱线。那些从基 态开始跃迁的谱线通常是原子吸收光谱所感兴趣的，我们称之为‘共振线’，而从激发 态到另一激发态的跃迁所吸收（或释放）的谱线，称之为‘非共振线’。
离子化
当火焰温度高到足以使原子的外层电子从原子中剥离出来时，可能发生离子化。原子如 发生离子化反应则不会产生吸收，因此离子化反应会降低原子吸收的测量信号。当样品 中的阴离子和阳离子再发生反应时，影响自由基态原子的形成，可能会有利于基态原子 的形成，使吸光度增大；也可能抑制自由原子的产生，使吸光度降低。
被分析元素的离子化会降低灵敏度，使高浓度样品上弯。因此，如被分析元素的校正曲 线上弯的十分明显，表明低浓度样品受离子化影响更为严重。当浓度较高时，离子与电 子复合而成为原子的可能性更大，因而自由基态原子所占的比例更大。火焰温度越高， 离子化的程度越大。离子化的程度，因元素不同而不同，这取决于剥离电子所需能量的 大小。
离子化干扰，可通过加入高浓度的更易离子化的元素来加以抑制。如钠，钾
（0.2%KCl ）或2000－5000µg/mL的铯。这样可在火焰中形成大量电子，从而抑制被分析元素的离子化反应。
原子发射
正如前面所讨论过的那样，原子吸收分析中所用到的吸收线，是从基态向较高能级跃迁 所产生的。处于激发态的原子通常是不稳定的并将很快释放它所获得的能量回到基态。 当发生从较高能级向较低能级的跃迁时，就会产生发射谱线。无论是吸收还是发射，只 要跃迁所发生的能级相同，其波长就完全一致。
因此，原子发射光谱就是测量激发态原子或离子所释放的光线的过程。当有足够的能量 （可能是热能、光能或电能）激发自由原子或离子，使其跃迁到不稳定的高能量状态时 ，就会可能有发射发生。在低温状态下，几乎没有原子被激发。当温度升到2000K 时， 一些容易被激发的元素，如碱金属元素可用发射法测出。正如吸收一样，发射光的波长 与能级间的距离成比例，因每种元素都具有其独有的一组能级，因此某种原子或离子所 发射出的光线的波长也就是其独有的。
通过测量样品的发射量，并将其与已知标样的发射量相比较，同样可得到未知样品的浓 度值。
除无需光源以外，发射光谱与吸收光谱的基本组成是一样的。在发射光谱仪中，比较关 键的部分是原子化器（或称之为离子化器）－要能够提供足够的能量激发自由原子。最 早的激发能源为空气－乙炔及氧化亚氮－乙炔火焰。多数原子吸收光谱仪也都有发射功 能，可用该功能对诸如Li ，Na ，K 等碱金属元素进行测量，因这些元素较易激发。 然而，原子吸收光谱仪中所采用的火焰，通常缺乏足够的热能以真正产生大量激发原子 或离子。另外大多数AA 系统所采用的单色器的分辨率充分地将所需的发射波长从众多的谱线中分离出来。鉴于上述原因，发射法在原子吸收系统中使用并不很多。
上述问题，因电感耦合等离子（ICP ）作为激发源的引入而得到极大改观。ICP-AES 系 统中，样品在亚气等离子体中的温度可高达5500至8000K ，从而使样品完全离子化，消 除了化学干扰，使样品中决大多数被激发。ICP-AES 系统之动态范围宽，化学干扰 少。但其光路设计必须具更高分辨率。
吸光度与浓度的关系
一旦测出吸光度，该值与溶液中元素的浓度存在着必然的联系。这种联系可用比尔- 朗勃特定理来描述（Beer-Lambert ）。
朗勃特定理： 光线通过某一介质，被吸收学光线与光的入射强度无关，并且每一连续单 比尔定理： 吸收光与样品中吸收物数目成正比。
对AA 来说，意味着被吸收光量，与原子化器中原子的浓度成正比。因此如果，浓度为 ‘c’的原子所产生的吸光度为‘a’，那么，浓度为‘2c’的原子所产生的吸光度就为 ‘2a’。 这两个定理合在一起可用下公式表示：
log 10I o /It = 吸光度 = a * b * c
其中：
I o = 入射光强度
I t =出射光强度
a = 吸收系数 (吸收性)
b =吸收光程长度
c = 吸收原子浓度
在一定条件下，a 和b 为常数。b 值因使用的燃烧头不同而不同，对空气－乙炔燃烧头，b 值为100mm ，对笑气－乙炔燃烧头，b 值为60mm 。如该表达式被画成曲线图，就得出吸光度与浓度之间的曲线图。比尔－朗勃特定理指出，该曲线应为一条直线，但实际上， 有一些因素的影响，如光谱影响及仪器设计等，会使曲线偏离理论直线，尤其是高浓度 情况下。
另一重要因素是原子在光路中的滞留时间。火焰在火焰中的滞留时间通常只有几毫秒。 较长的滞留时间可得到较高的吸光度。采用ACT －80原子富集管可大到此目的。
原子化
原子化即产生自由基态原子以便进行吸收测量的过程。原子吸收分析，必须要产生被分 析元素的自由基态原子，并将之置于该元素的特征谱线中。原子吸收用于检测元素的浓 度，通常是以液态形式。原子吸收最适合于分析溶解或吸收后呈水溶液状态样品中元素 的分析，或者用其它溶剂如有机溶剂稀释处理的样品。自原子吸收建立以来，已有数种 原子化器问世。主要有三类：火焰、石墨炉和氢化物发生器。
火焰原子化器
火焰原子化系统将被分析溶液转化成自由基态原子并置于光路中，是通过下图所示的几 个连续阶段来完成的。样品导入系统最初的目标是产生雾状样品并与燃气混合。这就需 要产生足够数量的微小雾滴并将之按比例导入火焰，同时不应产生雾化器或燃烧头堵塞 等现象发生。通常的方法是用雾化器将样品雾化，用雾化室将较大的雾滴滤除掉。 雾化器通过毛细管将溶液吸入，液流通过文丘里管撞在撞击球上，将溶液打碎，成为不 同大小的雾滴。雾化室将大的雾滴滤除，剩下的小雾滴与火焰气体混合。雾化室对于雾 化气与燃气混合起到十分关键的作用。然后，混合气到达燃烧头。为得到最大灵敏度， 使空芯阴极灯所发出的光尽可能多地通过火焰是十分必要的。因此如要得到某种元素的 最高灵敏度，必须调整燃烧头的位置是该被分析元素的自由原子在火焰中最密集的部分 与光路重合。所有原子吸收仪都有调节燃烧头高度、前后及角度的机构，通过调整可得到最大吸光度。在火焰底部，溶剂被蒸发掉，样品成为非常小的固体颗粒，进而形成基态自由原子出现在光路中。
图 4 火焰原子吸收样品导入及原子化过程示意图
下图为SpectrAA 中Mark VI 型火焰原子化系统示意图，最新的为Mark VII型。
图 5 Varian Mark VI 型火 焰原子化系统
外部可调式撞击球将大液滴撞碎，成为雾状小颗粒，可拆除的双头扰流器将较大的雾粒 除掉，防止燃烧头堵塞。如需得到最大灵敏度，可将扰流器拆下。
对所有分析情况来说，要想从理论上准确预知分解过程是十分困难的。然而，通过大量 实践经验，我们能够知道那种元素的分析采用那种火焰比较合适，因火焰的类型可决定 那些元素能够产生更多的自由基态原子。从该目的出发，我们可将元素按其分解的难易 程度分为三大类。通常溶液制备成1％的盐酸溶液，因盐酸盐较易挥发。
采用空气－乙炔火焰进行分析的元素
对那些容易原子化的元素（如铜、铅、钾和钠），空气－乙炔火焰是最为常用的火焰。 对这些元素来说，在空气－乙炔火焰中已有较高比例的成分被转化成原子基态（温度大 约在2300o C ）。干扰可忽略，火焰中的化学环境（如氧化、燃烧比等）不是主要因素。然而，空气乙炔火焰确不足以将难熔元素分解。
采用乙炔－氧化亚氮火焰进行分析的元素
第二类元素是那些用空气－乙炔火焰不能分解，而需要更热的氧化亚氮－乙炔火焰的难 熔元素，火焰温度大约在 3000o C 。如Al 、Si 、W 等。
然而，火焰温度并不是所要考虑的唯一元素－燃烧比也同样重要。‘贫焰’中含乙炔量 较少，且均被氧化。这类火焰对那些受氧化作用影响较强的元素来说，将不能产生足够 的自由基态原子。但如果火焰中含乙炔量较多，及在‘富焰’中，因其中含较多的炭、 氢，因而可打破被分析元素较强的氧化链，形成自由原子。一个较好的例子是铬元素的 测量，在空气－乙炔火焰中，贫焰状态下没有吸光度，但富焰状态下确有吸光度。这些 元素的测量需综合考虑火焰温度及火焰的化学环境，可通过调节火焰的燃烧比来仔细调 整之。
最后需要考虑的是原子化过程中其它的因素。例如，磷会对数种元素包括钙，产生较大 的负面影响。在此情况下，应在样品中加入‘释放剂’，如镧盐。镧与磷结合从而释放 出钙。
可用这两种元素进行分析的元素
有些元素，如As, Ca, Cr, Mg, Mo, Os, Se 和Sr 即可用空气－乙炔，也可用氧化亚氮－乙 炔火焰来进行测量。用空气－乙炔火焰可测量这些元素，但不适合所有样品类型，因可 能会产生内部元素的干扰。 在空气－乙炔火焰中虽可测量这类元素，但干扰可能较为严 重。可采取以下方法消除干扰：
采用氧化亚氮－乙炔火 焰； 在标样及样品中加入足量的‘缓 冲元素’或基态改进剂。
如不注意采取这些预防措施，就可能得出不正确的结果。
石墨炉原子化器
原子吸收火焰原子化器的一个主要局限性是其进样系统的效率较低。只有很小一部分样 品（大约10％）进入火焰。另外，样品也被气体稀释。自由基态原子的形成，受多种因 素影响，如火焰温度、火焰气体的相互作用、基体组份、化学干扰等等。自由基态原子 在光路中的滞留时间非常短－典型为10-4 秒。因而火焰法通常只能测量到PPB 级浓度的样品。
如果所进样品能够被全部原子化，并且能在光路中滞留较长时间，分析的灵敏度将得到 极大提高。石墨炉原子化器即有此优点。
在石墨炉原子化系统中，火焰被置于氩气环境下的电加热石墨管所代替。氩气可防止石 墨管在高温状态下迅速氧化并在干燥、灰化阶段将基体组份及其它干扰物质从光路中除 去。少量样品（1至70 µL, 通常在 20 µL 左右）被加入热解涂层石墨管中。石墨管上的热解涂层可有效防止石墨管的氧化，从 而延长石墨管的使用寿命。同时，涂层也可防止样品侵入石墨管从而提高灵敏度和重复 性。 石墨管被电流加热，电流的大小由可编程控制电路控制，从而在加热过程中可按 一系列升温步骤对石墨管中的样品进行加热，达到除去溶剂和大多数基体组份然后将样 品原子化产生基态自由原子。分子的分解情况取决于原子化温度、加热速率及热石墨管 管壁周围环境等因素。
石墨管中的样品得以完全原子化，并在光路中滞留较长时间（相对火焰法而言）。因而 该方法可是灵敏度大大提高，使检出限降低到ppb 级。主要原因是在测量时，溶剂不复存在，也没有火焰原子化系统那样，样品被气体稀释的情况出现。虽然基态自由原子仍然 会被干扰，但却呈现出与火焰原子化系统所不同的特性。通过正确地选择分析条件、化 学基体改进剂更易于控制石墨炉原子化过程。由于采用石墨炉技术可对众多基体类型的 样品进行直接分析，从而可减少样品制备过程所带来的误差。同时，石墨炉技术可实现 无人监管全自动分析。
石墨炉程序通常有下列三个步骤：
干燥： 当样品被注入到石墨管中后，石墨管被升温至溶剂的沸点附近（略低于沸点通常为 80－ 200o C ）。溶剂被蒸发，样品在石墨管管壁（或平台）表面形成一固体薄膜。 灰化： 在该步骤中，温度升到一定温度，尽可能多地除掉基 体物质，同时不能使被分析元
素受到损失。灰化 温度通常在350 - 1600o C 。灰化阶段，固体物质被分解，使被分析元素成为难熔组份，如氧化 物。
原子化：
第三步是原子化阶段，温度从灰化温度迅速升到原子化高温状态，使灰化阶段所剩下的 物质分解、蒸发，形成自由原子基态云，出现在光路中。原子化温度的高低，取决于被 分析元素的挥发性，通常在1800o C （钙）到3000o C （硼）之间。
原子化阶段所产生的吸收信号，为一透过峰，一般采用峰高或峰面积测量之。峰高值和 峰面积值与样品中被分析元素的多少成正比。对于某些应用来说，采用那种方法进行计 算可得到较好效果一目了然，但有些应用中，则需通过试验确定之。峰面积法，通常可 得到较宽的校正线性范围。然而，对许多元素来说，用峰高法则能得到更好的灵敏度。 特别是对那些易于挥发的元素，如Cd 、Pb 等，更是如此，因这些元素的吸收峰形很窄。对于那些需较高原子化温度的元素来说，其吸收峰较宽，此时峰面积值可能接近峰高值 。一般，在分析工作中要平衡灵敏度、准确性、线性范围和精度等综合因素。
石墨炉升温程序中干燥阶段的参数设置是否合理，对是否能够得到最佳分析信号及最好 精度，是至关重要的。在分析过程中，对不同特性的样品，可能需要通过试验观察不同干燥时间及温度下所 得结果，来找到最佳参数。样品必须恒定地沉积在热解石墨管或石墨管平台上，得以充 分干燥而又不损失或浸入石墨管的石墨层内，因此作为方法研究的一个重要环节就是观 察样品的干燥情况，以正确地设置干燥参数。
采用石墨炉方法分析样品比用火焰法要花费更长时间，且所能分析的元素数量也较火焰 法少。但由于石墨炉法可大大提高元素分析的灵敏度，因而应用领域广泛。
石墨管平台
热解平台是一片固体热解涂层石墨，中央有一可盛40µL 样品的凹槽。平台可安装在石墨管中。石墨管与平台只在平台边沿部分与石墨管管壁保持最少的接触点。
图 7. 叉式平台安装于石墨管中示意图
平台的作用是推迟样品原子化的时间，使原子化在石墨管达到稳定高温状态时发生。其 好处是在较高温度下，可减少干扰及背景。
但平台的使用有一定局限性，一是最大进样量只能到40µL ；再者，平台的安装，略微降低了光通量－因此需要仔细调整石墨炉炉体的位置，尽量是光通量最大；编程时温度需 略微高一些，同时所得结果的托尾现象也较严重。因此，在管壁法能满足要求时应尽量 采用管壁法。
基体改进剂
很明显，在原子化阶段前保持被分析元素“不损失”是十分重要的。在火焰法分析中， 我们希望被分析元素的金属盐组份较易挥发，而在石墨炉法分析当中，则希望所形成的 盐份不易挥发。通常用硝酸或硫酸来处理样品。在灰化阶段，硝酸盐或硫酸盐分解成氧 化物。某些元素，如As, Se等挥发性很强，需要加入其它试剂使之成为不易挥发的组份 （被加入的试剂即称为基体改进剂），从而防止被分析元素在灰化阶段损失。
因而，基体改进剂在石墨炉原子吸收分析中被广泛使用，以控制灰化、原子化过程。基 体改进剂的目的有以下几点：
提高灰化温度，但又保持被分析元素不损失。如钯（可在惰性气体中通5％的氢
气） 。
消除那些引起大背景信号的分子。如加入硝酸铵可消除氯化钠的背景干扰，形成氯
化 铵和硝酸钠。
替换气的使用
大多数石墨炉系统都可进行气体类型编程（‘normal’正常气和‘alternate’替换气） 。提高石墨管的气体类型及流量可通过石墨炉控制程序来控制。该功能可按多种方式来 使用。 氩气环境下进行原子化比氮气环境下进行原子化，所得到的灵敏度更好一些，且 石墨管的寿命也较长。 可在原子化之前温度较低时使用纯度相对较差的气体，在高温时 使用高纯氩气。这样可节省仪器运行成本。
另外，对于某些生物样品，可在适当阶段通入某种反应气体，如氧气或空气，以除去基 体成份，消除背景干扰，降低灰化温度。
进样方式
石墨炉原子吸收的进样方式也可有数种方式：
热进样：
样品被加在预热的石墨管中，在进样过程中同时对样品进行干燥。这样可大大节省分析 时间提高生产率。热进样对低黏度的有机溶液的进样也有较大帮助，这类样品因表面张 力小，向石墨管两侧流动的趋势较大，导致测量精度差。热进样，可使溶剂很快蒸发， 从而避免该情况的发生。
多次进样
对超痕量元素的检测，多次进样功能可起到样品富集的作用，从而提高吸光度信号。溶 液被多次注入到石墨管中，每次进样后重复进行干燥/灰化过程，当达到所规定的进样次数后，进行原子化，测量吸收信号。
预加（Pre- ）和后加（Post-）基体改进剂
该功能可使操作人员对基体改进剂的进样次序作出规定。基体改进剂可在样品加入前或 加入之后加入石墨管中（当然也可与样品同时加入）。该功能可避免被分析元素与石墨 管管壁间形成结炭，或避免不同类型的基体改进剂之间发生化学反应。
氢化物发生器
近年来，检测环境中所含低含量的砷、硒、锑、汞的工作越来越重要。这些重金属元素 通常是由于人类的工农业活动而进入环境中去的。弄清楚这些元素在环境中的增加会对 生物体造成什么样的影响，是十分重要的。氢化物发生器是一种及其灵敏的方法，用于 测量那些能够还原成稳定氢化态金属的元素，它们是：汞、砷、锑、铋、碲和锡。这些 元素可以被化学法还原成气状氢化物形态，然后将其导入被加热的石英管中。这就是氢 化物发生器的工作原理。
在分析砷、汞、硒这些元素时，使用氢化法比使用石墨炉法效果要好，因该方法分析速 度快，且较少有背景吸收信号。氢化法的检出限通常在ppb (µg/L) 以下。对于超痕量汞 的测量，冷原子蒸汽技术是现有最为灵敏的测量方法。氢化法之所以能够达到如此高的 灵敏度，主要是因为该方法能够达到接近100％的进样效率。所有被分析元素都被还原并传递到样品池中进样测量。同时，该过程也将被分析元素从其化学基体中分离出来，从 而消除了原子化过程中的基体干扰，降低了背景吸收。
现在市场上有几种不同的氢化物发生器系统。瓦里安的氢化物发生器采用蠕动泵连续进 样。下图为该附件的示意图。样品与浓盐酸及硼氢化钠（还原剂）溶液混合，到反应圈 中进行反应，所产生的挥发性氢化态物质（含被分析元素）被气液分离器分离，由载气 带到置于光路中的被加热的石英管中进行测量。石英管通常由空气/乙炔火焰或电加热器 进行加热，将氢化物分解，形成自由基态原子。
图8. VGA-77 氢化物发生器附件流程示意图
用于测量汞的冷原子蒸汽技术也是类似情况，只是还原所产生的就是自由基态汞原子而 不是氢化物。因此不需要进行加热就可以直接进行测量（在使用当中，一般将石英池稍 微加热，以除去水蒸气。酸溶液中的汞组份被氯化亚锡还原成自由基态原子。
当需要测量更低含量的汞时，有些系统采用汞齐技术。该技术是将还原后所产生的自由 基态汞蒸汽导向一个金或金合金网，通过编程控制蒸汽通过该网的时间，金表面与汞发 生汞齐化反应，被富集在金表面。然后，加热该金网，使被富集在金表面的汞释放出来 ， 进入石英池进行测量。所产生的吸光度信号为一透过峰，可用峰高或峰面积进行计 算。汞齐技术可测量ppb 到ppt 含量范围内的汞。
瓦里安的氢化物发生器附件所产生的信号为一连续信号，与火焰法所产生的信号是类似 的。因此可采用积分法或PROMT （最佳精密度测量时间）法进行计算，而不采用峰高或峰面积法进行计算。因而可得到更好的测量精度及较快的测量速度。 测量范围可低到 µg/L 级，测量精度在 1 - 2 % RSD 左右。典型分析速度为每小时 60 - 70 个样品（每个 样品设置三次读数）。
其它氢化物发生器
许多原子吸收仪生产厂家都有氢化物发生器附件。主要有手动分批处理系统和流动注射 系统(FIAS)。分批处理系统通常为手动操作，需要操作人员手动向反应器中加入样品和 /或 还原剂。
测量时采用峰高或峰面积进行计算。样品分析速度为每小时10－15个样品，速度较慢，主要原因是每次读数后，操作人员必须将反应器拆下来，手动清洗后再加入下个样品。 如果每个样品需独几次数，则需对同一样品多次重复这样的操作，因而除速度较慢之外 ， 其分析精受人为因素影响很大，一般测量精度在5到10％RSD 左右。
流动注射（FIAS ），是由Perkin-Elmer 公司所采用的方法。在该技术中，样品以离散形 式导入与连续流动的还原剂反应产生离散形信号，测量时采用峰高或峰面积进行计算。 石英池加热
大多数情况下石英池由空气－乙炔火焰进行加热。另外也可采用电加热方式。该方式因 无需使用可燃性气体，从而可实现无人监管运行。使用池通常被加热至 950 o C 左右， 比火焰加热低得多，因而可将灵敏度提高20％到30
背景校正
非特征吸收，或称为背景吸收的产生，是当元素灯所发出的特征谱线被分子或固体颗粒 遮挡发生能量衰减时产生的。当原子化温度不足以将基体中的所有分子分解时就可能产 生分子吸收。分子吸收所产生的信号加上原子所产生的信号，就可能产生一较高的虚假 信号。在火焰法中，背景信号通常在0.05吸光度以下，但对某些类型的样品（特别是在 低紫外波段），背景干扰可能较高。在石墨炉分析中，背景信号则可能达2.0吸光度以上，背景校正就显得十分重要了。 实践中，如遇到需测量大背景信号中的较小的原子吸收 信号时，我们不提倡直接进行测量（虽然仪器可能具有这种能力），我们可提高加适合 的基体改进剂及合理设置石墨炉干燥、灰化程序来降低背景信号，因高背景信号降低光 通量，降低了信噪比。背景校正的方法较多，新一代SpectrAA 系列原子吸收仪扣背景能力可高达2.5个吸光度。
背景校正（或称为扣背景），是一种甄别非特征吸收的方法。所有厂家度采用相同的扣 背景原理 ：即将背景吸收从总信号中减去。非特征吸收信号及总信号在数毫秒时间间 隔内被分别测出。然后提高计算得出所要的特征吸收信号值。在石墨炉分析中，信号的 产生及变化速度极快，（每秒可达10个吸光度）。理想的情况是在同一时间测出背景信 号和总信号，但实践中是不可能做到的，但这两个信号的测量在时间上越接近，其准确 性就越好。现在各种仪器的这一时间差在2－10ms 之间。
以下就几种扣背景方式，略加描述。
氘灯扣背景
最常用的扣背景方法是采用连续光源，如氘灯来测量背景信号。其波长范围为180到425nm。 因在短波长范围中，背景信号相对较高，该方法覆盖了决大多数高背景发生区。在元素灯工作 周期，元素灯所产生的窄发射谱线被原子及背景物质所共同衰减，所测得的值是总信号；在氘 灯工作周期，氘灯的宽谱线所测得的则是背景信号（此时元素灯所产生的窄谱线原子吸收可忽 略不计），两次测量的差值，即为我们所需的原子吸收信号。
图9. 氘灯背景校正原理
元素灯信号
氘灯信号
电子线路计算出
下图为一双光束氘灯扣背景光路示意图。
= AA + BGD = BGD only = AA only
图10. 典型双光束带D2扣背景光路
Smith Heiftje （自吸）扣背景
另一扣背景方法是采用自吸法。该方法是1983年首先由 Stan Smith ( Instrumentation Laboratory - now Thermo Jarrell Ash) 和 Gary Heiftje ( Indiana University) 提出的。 在其论文中，对这种扣背景方法的工作原理及局限性都有较为详细的论述。这种方法 现在只有TJA 和Shimadzu 两家公司采用。同时TJA 也提高了氘灯扣背景的选项。 当空芯阴极灯在很强的灯电流条件下工作时，其发射谱线将变宽，谱线向两翼扩展，成 为双发射峰。该效应称为自吸效应。
测量总吸收信号时，空芯阴极灯通以正常灯电流；当需要测量背景信号时，元素灯被通 以很强的脉冲电流使灯产生自吸，此时，元素灯相当与一连续光源，特征吸收减到很小 ，所得信号基本上是背景信号。但背景值的测量与总吸收的测量不在同一谱线下（背景 信号在共振线两侧。
图11. 自吸扣背景原理示意图.
该方法的好处是在整个测量过程中只需要一个灯源－空芯阴极灯，但其缺点确十分明显 。如灯寿命减短，灵敏度损失较大（16％Hg －87％Cd ） 。
其它主要问题是：
因速度慢（10Hz ），扣背景准确性差；
校正曲线动态范围小；
不能扣除所有谱线或结构背景（因其连续灯源状态时，谱线宽度窄）；
Zeeman （塞曼）扣背景
连续光源扣背景方法有以下几方面局限性：
灯的强度有时不合适； 不能准确扣除由窄谱线分子吸收而造成的结构背景； 有时背景校正误差很大；
目前，Varian, Perkin Elmer 和Hitachi 这几家公司都有塞曼扣背景仪器，前两者只在其 石墨炉系统上配置，后者在火焰石墨炉中都有。
Zeeman效应
当原子谱线被置于磁场中时，谱线会发生分裂，这种现象，就是Zeeman 效应。 正常塞曼效应或称之为简单塞曼效应发生时，谱线被分裂成两个σ分量和一个π分量， π分量留在原谱线位置，σ分量则对称地出现在原谱线两侧数皮克纳米处。该分量偏离 的程度取决于磁场强度的大小。 π分量与磁场方向平行， σ分量与磁场方向垂直。
图12. 塞曼扣背景原理图.
磁场关闭时测得总吸收信号，磁场开时，π分量被偏振器滤除，σ分量则因偏离共振谱 线而不能检出，分子吸收信号不受磁场影响，因此，此时所得测量值为背景信号。 塞曼扣背景的几种类型
塞曼扣背景因仪器的设计不一，有数种类型。磁场可加在灯源上，也可加在原子化器上 。在实践中，因磁场加在灯源上会使元素灯不稳定，所以，加在原子化器上比较合适。 磁场本身可能是永磁直流磁场或调制的交流磁场。
另外，从磁场的方向来说，又可分为纵向和横向磁场两类。
直流永磁塞曼扣背景
该系统中，需加一旋转的偏振器来区分平行及垂直偏振谱线。该系统中，原子谱线分裂 始终存在，因而灵敏度损失十分严重。
交流调制塞曼扣背景
该类系统中，电交流电磁场快速开关，交替测量总吸收和比较吸收。早在1971年，瓦里安公司就对所有塞曼扣背景可能出现的形态进行了专利注册，并选择了其中灵敏度较好 的一种交流调制扣背景方式，配置在其生产的仪器上。实践证明其选择是十分正确的。
纵向磁场扣背景
纵向磁场的方向与光路平行，因而所分裂出的π分量因与光路方向垂直而不进入单色器 。那么，在光路中就无需用偏振器了。因此提高了光通量，可得到较好的检出限。当然 仪器其它方面的设计对仪器整体性能的影响也不可忽视。
图 13. 纵向磁场扣背景原理图
横向磁场扣背景
正如前面所述，该方法在光路中加一偏振器将π分量滤除。 SpectrAA-880 塞曼石墨炉系统即采用该方法。
图14. 横向磁场扣背景原理图
塞曼扣背景优点
其最主要的一个优点是背景的扣除准确地在被分析元素的共振谱线处进行，且只需一个 光源。
波长覆盖整个波长范围； 可准确扣除结构背景； 可 扣 除某些谱线干扰； 背景校正速度快，提高了扣背景的准确性； 可扣除高背景吸收；
塞曼扣背景也存在两个缺点：
校正曲线向下翻转
在较高浓度时，校正曲线通常是趋于某一极限值。但在塞曼系统中，校正曲线（采用峰 高法）可能出现向下翻转的情况（依据波长不同弯曲程度不一），这样就会有两个浓度 值对应同一个吸光度值的现象发生。
图15. 校正曲线向下翻转现象
为防止此类情况的发生，在实践中，需对每种元素在不同的波长条件下所允许的最大吸 光度值作出限定，所有测量必须在该值以下进行。
某些元素灵敏度损失
某些元素在磁场中的分裂情况十分复杂，可能分裂出数个π分量和数个σ分量，这种现 象称之为异常塞曼效应。在一定磁场强度下， σ分量也可能未完全分离除去，从而降 低了分析的灵敏度。如 Al, As, Sb, Cu, Se 及Te 这些元素。灵敏度损失的程度通常用磁 场－灵敏度比(MSR)来衡量。MSR 值通常在49到100%之间，因元素及波长不同而不同 。 几种扣背景方式的对比：
特性
灵敏度损失
原子化方式（火 焰、石墨炉）
波长覆盖范围
对灯寿命影响
校正线性
动态范围
测量频率
总吸收测量和背景测量 时间间隔 氘灯 Smith Heiftje 自SpectrAA Zeeman 吸 无 损失2－6倍 损失 0 - 2 倍 所有 所有 石墨炉 180-425爊并非适合所有波全波长范围 m 长 正常 降低 正常 正常 高浓度向下翻转高浓度向下翻转 全范围 降低 降低 50/60 Hz 10 Hz 100/120 Hz 2 ms 4.5 ms 4.5 ms Perkin Elmer Zeeman From 0 - 3 times Furnace only Yes Normal 高浓度向下翻转 降低 54 Hz (ZL Series) ~ 9 ms (ZL
series)
光学系统
该节从理论上简单解释一下原子吸收光谱仪中光路的设计。光谱仪将元素灯所发出的光 导入，并将特征谱线与其它谱线相分离，测量所感兴趣的被分析元素特征光线。然后由 检测器将所测量的光信号转化成可测量的电信号。理想的光学系统应具下来特点：
光源所发出的光，能够100％地到达检测器。（最大光通量） 具很高的信噪比。 零杂散光。 不产生光行差。 精确的波长定位。 恒定波长色散。
但实际上，理想的光学系统是不存在的。在原子吸收光谱仪的设计上应尽量向这方面努 力。
在光学元件的选择上，可采用两种元件，透镜和反射镜：
透镜
透镜的焦距因波长不同而不同，因为折射率与波长相关，在300nm 以下，变化较大。采 用透镜的光学系统，在仪器结构定型以后，要象使透镜的位置、原子化器或元素灯的位 置按不同波长重新定位，是十分不便的。因而在实际设计中往往选择某一波长，在该波 长下选择焦距灯其它参数，所引起的其它波长下的差异，就只能接受了。在原子吸收光 学系统中，透镜通常被焦距在超紫外波段，因大多数被分析元素的特征波长都在该波段 内。透镜材料的折射率通常在波长为250nm 左右处进行选择。
对空气乙炔火焰来说，空芯阴极灯发出的光的聚焦点在何处并不十分重要，因火焰置于 光路中的光程较长。但对笑气－乙炔火焰来说，需加以考虑。对石墨炉法来说，其焦点 就十分重要了。因样品是加在石墨管中心的。如光路中采用透镜，那么焦距可能因波长 不同而变化。鉴于此原因，高质量的光谱仪在光路中仅采用反射镜作为光学元件。 镜子通常采用高质量的硅玻璃，在190nm 到900nm 波长范围内具好的透光性。光损失通常在反射时发生在空气与镜子表面．通常光损失量为５－７％．透镜的光损失量为１０－１５％．
反射镜
焦距不因波长变化而改变，光损失比透镜小的多．
Varian 所采用的的光学镜子，都是用石英涂层的高质量光学镜．具较长寿命． 狭缝
狭缝宽度的大小对是否能将被分析谱线分离出来有较大影响．狭缝大小的选择要根据被分析谱线附近其他谱线的情况来决定．在实践中，该参数的选择要综合其它因素来考虑．狭缝宽，则光通量大，具有较好的信噪比，但可能不能将相邻干扰谱线分离出，引起校正曲线弯曲．
图 16.狭缝与校正曲线线性范围及信噪比之间的关系．
相反，如狭缝较窄，分辨率可能很好，但光通量小，信噪比很差．
单色器
单色器的作用就是将被分析谱线从众多发射线中分离出来．
图17. 铜的两条发射线
理想的情况是，单色器只让被分析线通过，而将其它所有谱线排除在外．对某些元素来说，做到这点较容易，如铜元素，两条相邻谱线之间相距2.7 nm ．但对铁元素来说，其谱线相对教为复杂．如下图所示．
图 18. 铁线．（ 248.3 nm 附近）
区分不同谱线的能力（通常成为分辨率），对单色器来说，就十分重要了．对原子吸收光谱仪来说，分辨率（带宽）通常在0.2nm 就能满足要求了． SpectrAA Czerny-Turner 型单色器如下图所示．其它类型的单色器原理相同．
光线通过入射狭缝进入单色器，打在第一个聚集镜上，然后到光栅．
光栅是单色器的核心. 聚集在光栅上的光, 发生色散, 出射光的反射角因波长不同而不同, 成为一光谱. 通过光栅的转动, 就可实现对该光谱的扫描. 在出射狭缝处, 可得到某一特定波长的光. 并由安装在该狭缝后的检测器测出.
单色器的类型有如下几种:
Czerny-Turner 型单色器:
如下图所示. 主要特点是所采用的光学元件少, 光通量大, 分辨率较高, 较易做到高准确性
.
图19. Czerny-Turner单色器
Ebert-Fastie 单色器
:
图20Ebert-Fastie 单色器
用一个大镜子代替两个聚集镜. 特点是光学元件更少, 成本低, 但聚集调整困难. 准确性较差. Littrow 单色器
:
图21.Littrow 单色器
与Ebert-Fastie 型类似，将大镜子该为一个小镜子。用同一区域将光线反射到光栅上，再将由光栅返回的光导向出射狭缝。效果较差。
光栅：
在使用衍射光栅之前，所有原子吸收都采用玻璃或石英楞镜进行分光。之后，光栅被引入，现已被所有原子吸收仪所采用。衍射光栅的反光面上，刻有一系列平行的刻线。早期进行刻线加工时，要将光栅置于无震动，恒温恒湿条件下，由机械加工而来。加工过程长，而且保证精度较为困难。
现在，通常采用全息照相技术进行光栅生产，从而大大提高了光栅制造水平。刻线条数通常在 500 至 3000 条/mm。
图 22.光栅表面示意图．
波长越长，刻线越密，衍射角越大，分辨率越好。分辨率与焦距长短也有关，焦距越长，分辨率越好，但光通量越小。
大多数被分析元素的波长在编400nm 以下的紫外波段，因此，原子吸收厂家通常都将闪耀波长定在UV 段，这样，UV 段衍射出的光强最强。有些厂家也在UV 段和VIS 段分别采用两个闪耀波长（双光栅），在该情况下，保证入射光不同时照在两个光栅上，是十分重要的。
检测器：
通常采用光电倍增管（原理略），将光信号转换成电信号。有些仪器中也用采用CCD 类型的检测器。
单光束与双光束：
对原子吸收而言，光路最基本的作用是将光源所发出的光聚集起来，使之通过被分析元素的原子蒸汽，然后将光导入单色器。光路可设计成单光束，Zeeman 单光束和双光束这几种结构。 下图所示是在许多仪器中所采用的单光束光路图。
图23. 单光束仪器示意图
单光束：
该结构中，只有一束光通过原子化器。在测量时，需先测量出初始光强I o 然后再测量出通过原子化器后的出射光强 It 。因此元素灯的稳定性对测量有较大影响，在测量前让灯充分预热，是十分重要的。大多数元素预热10分钟就可以了。但对As, P, Tl 及 Cu/Zn多元素灯则需更长一些预热时间。
当然，随着灯使用年限的增长，漂移会增大，可通过增大对标准曲线校正的频率及重新标定曲线斜率的频率来克服之。该方法对石墨炉法来说尤为重要。
在单光束仪器中，所有光都通过样品，因而信噪比较好，与双光束仪器相比，精度和检出限略好。但如果仪器配有氘灯，因必须安装分束器，该优势就荡然无存了。 双光束：
为克服灯漂移对测量结果的影响，引入双光束系统。从光源来的光，打在分束器上，将光分成两束（通常是非50%），一束通过样品，另一束不通过样品作为参比光束。样品光束和参比光束又通过斩波器加分束器或旋转光束合成器（RBC ）分时进入单色器。斩波器加分束器的结构中，光线强度再次减弱一半，因此只有25%的光线强度进入单色器。
图 24. 双光束仪器示意图
RBC 技术首先在Varian 公司的仪器中使用，因可提高信噪比，降低检出限，具有较强的优越性。
原子吸收专业词汇
原子吸收光谱仪中常使用下列词汇
Accuracy （准确度）
衡量测量值与‘真值’接近程度的量度。注意，任何基于未知样品与标样相比较来进行 分析测量的方法，其准确度不可能高于标样本身的准确度。因此原子吸收测量的准确度 依赖于所制备标样及样品的准确程度。干扰也会对准确度造成影响。
Aerosol （雾汽）
由雾化器所产生的很细的雾滴。
Analyte （被分析元素）
所要检测的元素。
Atomic Absorption （原子吸收）
是一种基于原子对光产生吸收进行元素分析的技术。当原子吸收过程发生时，原子的电 子发生跃迁，到较高能级，成为激发态。
Atomic Emission（原子发射）
是一种基于激发态原子向基态原子回迁释放能量（产生发射光）进行元素分析的技术。 Atomization （原子化）
是将被分析元素或其化合物转换成原子蒸汽的过程。
Blaze （闪烁）
为光栅刻线的形状，决定波长与相应能量的分配。
Blaze Angle（闪耀角）
光栅的闪耀角决定散射光最大光强波长。
Blaze Wavelength（闪耀波长）
光栅散射最大强度波长。
Calibration （校正）
建立分析校正曲线图，该图描述了被分析元素浓度与吸光度之间的关系。在原子发射中 ，则为发射强度与浓度之间的关系。
Calibration Blank（校正空白）
为空白溶液，该溶液中不人为加入某一已知浓度的被分析元素。通常该空白溶液应与其 它标样保持相同基体，因而其测量值代表所使用试剂的污染程度。用于校正。 Characteristic Concentration（特征浓度）
为被分析元素产生 0.0044 (1 % )吸光度所需浓度。不同的仪器，特征浓度不一 样。 可按下列公式计算：
Char. Conc. = (标样浓度 * 0.0044) / 平均吸光度
（通常在校正曲线线性范围内测，如
Characteristic Mass（特征质量）
在石墨炉分析中，按峰高计算，被分析元素产生0.0044吸光度所需质量（以皮克为单位 ）。可按下公式计算：
Char. Mass = (标样浓度 * 0.0044 * 进样体积) / 标样吸光度
Chemical Modifier（基体改进剂）
基体改进剂是加在样品中的一种试剂，作用是用化学的方法改变样品的基体组成，以改 变被分析元素的挥发性和/或基体结构，降低干扰，或将被分析元素以特定形态隔离出来，从而分离出背景信号和被分析元素的原子吸收信号。对复杂基体，基体改进剂可在原 子化阶段增强原子吸收信号和/或降低背景信号。理想的基体改进剂，最好兼备两者的功能。
Coefficient of Variation（变异系数）
多次测量的重复性或精密度。通常用相对标准偏差% RSD 来表示。即为标准偏差除以平 均值（百分数）。
Desolvation （脱溶）
雾汽干燥，溶剂蒸发，形成干的微小固体颗粒的过程。
Detection Limit（检出限）
在某一波长下测量某一被分析元素的空白溶液的浓度，所得多次测量值标准偏差的司倍 即为该被分析元素在该波长下的检出限。这是仪器所能检出的高于背景噪声的最低限。 在检出限附近，因测量精度一般较差，％RSD 在33％以上。因此要进行较准确的测量是 不可能的。所以，正常测量因至少在高于检出限5－10倍的浓度范围进行，此范围内测量精度可达3－5％。
Digestion （消解）
将固态样品用酸转化成液体形态的过程。
Dynode （打拿极）
光电倍增管信号放大的中间级。
Emission （发射）
原子能级跃迁所释放出的能量。
Emission Intensity（发射强度）
发射时产生谱线（光）强弱的度量。
Excitation （激发）
原子由于碰撞、被加热或光线照射而吸收能量的过程。当发生激发时，原子的外层电子跃迁到较高能级。该原子成为激发态原子。
Filter （滤光片）
是一种衰减如射辐射能量的材料。是选择某一波长范围的方法。
Grating Density（光栅密度）
光栅上每单位长度中的刻线条数。通常用线/毫米来描述。
Grating Diffraction（衍射光栅）
为一光学器件，带有一镜面，上可有距离相等的一系列刻线，具衍射分光作用。 通常称光栅。
Ground State（基态）
原子能量最低，最稳定状态。基态原子中的电子都处于其最底能级。
Holographic Grating（全息光栅）
采用全息照相技术生产出来的光栅。具较小杂散特性。
Hydride Generation（氢化物发生器）
是一种使被分析元素与还原剂（通常为硼氢化钠）发生化学反应，产生挥发性氢化物，然后通到石英池加热还原成自由基态原子的技术。
Interference （干扰）
任何影响吸收值正常测量的化学及物理效应。
Ionization （离子化）
为中性原子失去电子或得到电子而成为带电荷离子的过程。
Linear Dispersion（线性色散）
光栅对不同波长分光的程度，用微分式来描述： dx/dg, 其中：
x = 光谱长
g = 波长
单位为： mm/nm.
Linear Dynamic Range（线性动态范围）
校正曲线线性范围内，浓度的范围。原子吸收中，一般可达102 - 103.
Magnetic Sensitivity Ratio (MSR)（磁场灵敏度比）
塞曼吸收与正常吸收的百分比。 用来确定塞曼石墨炉法分析中被分析元素灵敏度的损失程度。MSR 为100 %表明该元素无灵敏度损失。 计算公式如下：
MSR = 磁场ON 时吸光度 * 100/ 磁场Off 时吸光度
Matrix （基体）
样品中的主要化学成分。
Matrix Matching（基体匹配）
在分析中为克服样品基体对结果的影响，将标样制备成与样品基体一样的标样。 Matrix Interference（基体干扰）
非谱线性质干扰，是由于样品与标样的基体不同而引起的差异。如样品与标样的表面张力或黏度不同而产生的干扰。
Maximum Absorbance（最大吸光度）
在塞曼吸收中，对某一特定波长，所允许的最大峰高值。 超过该值时，就可能发生曲线下弯现象。
Monochromator （单色器）
为光学器件，用来从光谱中分离出有用的窄波长。
Nebulizer （雾化器）
将溶液转化成雾状雾汽的装置。
Precision （精密度）
对同一样品进行多次测量的重复性，通常用相对标准偏差%RSD来表示，或用变异系数CV 来表示。
Reagent Blank（试剂空白）
不加被分析元素的溶液，通常与样品具有相同基体，以消除试剂污染的影响。 Resolution （分辨率）
表示光谱仪分离相邻波长的能力。
% RSD
相对标准偏差。
% RSD = (标准偏差* 100) / 平均吸光度
Spectrometer （光谱仪）
按波长分离，测量光的光学仪器。
Spectral Interference（光谱干扰）
由于分辨率不够，相邻波长未完全分离，造成谱线重叠，从而可能对测量结果产生影响。
Spray Chamber（雾化室）
安装在雾化器与燃烧头之间的器件，用来滤除较大雾滴，并使样品与气体混合。 Standard Additions（标准加入）
该方法可克服由于样品与标样基体不同而造成的误差。因标样被加入到样品中，两者的基体基本一致。如采用化学基体改进剂方法无法消除干扰时可考虑采用该方法。 Standard Deviation（标准偏差）
为一统计计算值，表明一系列测量的最大偏差。计算公式如下：
SD =(Abs −Abs ) 2
n −1
其中： n = 测量次数,Abs=吸光度
Standard Solution（标准溶液）
为一已知浓度的溶液，用来做仪器的校正。
Stray Light（杂散光）
除单色器所选定波长以外, 所辐射到检测器上的能量.
Structured Background(结构背景)
具有较为复杂谱线的分子, 其中有许多尖峰，该分子被称为带有‘结构’的分子。这些峰通常是由于分子内部旋转，振荡激发而产生的。采用氘灯扣背景时，如果结构背景与被分析元素的波长不吻合，因氘灯所扣为横跨狭缝宽度之平均值，因此可能产生‘过度’扣除现象。如两者相吻合，则可能会发生‘欠’扣除现象。
Working Range（工作范围）
指某一被测元素可被准确测量出的浓度范围。通常在10倍检出限到接近1.0吸光度浓度处。超过该范围也可得出有用的结果。但在很底吸光度时，所得精度较差，除非采用更长积分时间。
其他参考资料：
These references are provided as a guide to source general information about the AA technique for further reading, or to advise customers where to source further information: Publication No. 85 100557 00. 1983. Dekker. Mavrodineanu, R and Boiteux, H., Flame Spectroscopy, John Wiley and Sons.
455 5 Publication No. 85 100848 00. 1988. Academic Press. ISBN 0 12 714050 6 Weinheim. 1985.