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目录1

概 述1

一、火焰光谱分析1

（一）原子吸收分析法AAS4

1．原理和特点4

2．发展简史9

（二）原子发射光谱分析法AES12

（三）原子荧光光谱分析法AFS13

二、单位16

三、灵敏度、检测极限、精密度、准确度18

（一）灵敏度19

（二）检测极限20

（三）精密度23

（四）准确度23

四、光与光谱24

第一章原子光谱原理32

一、原子光谱和原子能级32

（一）原子结构和原子光谱32

1．经典量子论观点32

2．氢原子光谱线系36

（二）原子能级和量子数41

1．能级和能级图41

2．量子数及其物理意义45

3．多重性52

二、矢量模型54

三、光谱的规律性58

（一）选择定则58

（二）泡利不相容原理59

（三）最低能量原理60

（四）洪特规则60

（五）光谱线系60

四、谱线超精细结构68

五、薛定谔方程69

六、能量的发射和吸收74

（一）原子激发和电离的基本机理74

2．碰撞激发75

1．热激发75

3．光致激发77

（二）原子在各能级的分布——玻尔兹曼分布律77

（三）光谱线的辐射强度79

1．吸收光量子80

2．自发辐射80

3．受激辐射81

七、谱线轮廓和变宽83

（一）自然宽度△VN85

（二）多卜勒展宽△VD87

（三）碰撞展宽△Vc90

（四）自吸展宽△Va95

（一）塞曼效应97

八、谱线的场致分裂97

（五）场致展宽△VF97

（六）超精细结构和同位素位移△Vh97

1．正常塞曼效应98

2．反常塞曼效应99

3．倒塞曼效应99

（二）塞曼效应的量子论解释100

（三）帕邢－背克效应106

（四）斯塔克效应107

九、原子光谱分析中常见的分子光谱107

（一）分子光谱原理107

（二）原子吸收分析中常见分子光带108

（一）吸收线和吸收线轮廓114

第二章原子吸收分析原理114

一、吸收线轮廓和吸收系数114

（二）吸收系数Kv115

二、积分吸收系数和原子浓度关系115

三、峰值吸收法118

（一）峰值吸收系数Kmax和积分吸收系数∫Kvdv的关系118

（二）沃尔什（Walsh）峰值吸收法原理，吸收公式121

四、定量分析方法124

（一）标准曲线法124

（二）标准加入法125

（三）内标法128

（四）原子吸收间接分析法129

（一）光源和工作曲线关系131

五、工作曲线的形状和类型131

（二）四种典型的工作曲线132

六、工作条件对A-c工作曲线的影响134

七、谱线轮廓对A-c工作曲线的影响136

（一）发射线半宽度与吸收线半宽度比△Vem/△Vab的比值对吸光度的影响136

1．共振发射线轮廓与展宽136

2．共振吸收线轮廓与展宽138

3．△V？m/△Vab对吸光度的影响142

（二）中心波长移位△γs对吸光度的影响142

八、谱线超精细结构对A-c工作曲线的影响144

九、沃尔什峰值吸收法的适用性和局限性145

1．气体放电的基本物理过程150

（一）空心阴极灯放电机理150

一、空心阴极灯HCL150

第三章光 源150

2．辉光放电152

3．空心阴极效应——空心阴极灯的放电机理156

（二）构造与作用157

1．阴极材料和形状159

2．窗口材料160

3．载气和压力161

4．供电164

（三）空心阴极灯的光谱特性165

1．工作电源和共振线辐射强度的关系165

2．共振线半宽度167

3．工作电流和吸光度的关系167

4．谱线干扰168

5．信噪比170

光谱扫描171

1．光强171

（四）空心阴极灯的质量鉴别171

2．背景172

3．稳定度172

4．噪声174

5．灵敏度174

6．寿命175

（五）灯的使用和维护175

1．预热与稳定度175

2．工作电流与寿命175

3．灯的去气处理176

1．多元素灯177

（六）空心阴极灯改进177

2．高强度灯178

3．窄谱线灯179

二、无极放电灯EDL180

三、其他光源183

（一）蒸气放电灯183

（二）连续光源——氘灯184

（三）激光光源185

第四章火焰原子化187

引言187

一、喷雾器190

（一）雾滴直径d0192

（二）同心度193

（三）试液提取量195

（四）节流管作用196

二、雾化室197

三、燃烧器200

（一）预混合式火焰结构201

（二）行程速度和燃烧速度202

（三）燃烧器的类型204

四、火焰207

（一）火焰原子化的基本过程208

（二）火焰反应机理210

1．热解行为210

2．还原行为213

3．化合行为215

4．电离行为216

5．光谱的发射和吸收行为217

（三）火焰状态划分218

（四）火焰的某些特性220

1．温度220

2．成份221

4．原子浓度分布223

3．原子化度βα225

5．常用火焰的吸收和发射特性225

（五）常用火焰的使用与安全228

1．空气－乙炔焰（A-A焰）228

2．氧化亚氮－乙炔焰（N-A焰）229

3．空气－氢焰（A-H焰）231

5．空气－煤气焰（A-C焰）232

6．氩－氢焰（Ar-H焰）232

4．空气－丙烷焰（A-P焰）232

第五章无焰原子化235

引言235

一、高温石墨炉原理（HGA）238

（一）蒸发曲线和原子化曲线轮廓238

（二）反应机理240

1．热解作用240

2．还原作用241

3．碳化物形成242

二、峰值法和积分法242

三、高温石墨炉结构与作用HGA246

（一）石墨管和石墨棒247

（二）炉体253

（三）电源254

1．石墨管温度控制255

2．升温速度257

3．斜坡（Ramp）升温258

四、工作条件选择260

（一）定位260

（二）干燥温度和时间261

（三）灰化温度和时间262

（四）原子化温度和时间264

（六）惰性气体保护266

（五）净化266

（七）仪器参数选择267

1．波长267

2．缝宽268

3．光源及工作电流（功率）268

4．信号读出268

五、试样处理268

（一）实验室269

（二）器皿269

（三）溶剂269

（四）标准溶液配制270

（五）样品处理271

1．液体试样271

2．固体试样、悬浮液272

六、高温石墨炉的分析元素273

七、干扰和抑制276

（一）背景干扰276

3．分子的电子振动光谱带吸收277

2．宽带分子吸收277

4．石墨炉热辐射277

1．光散射277

（二）“记忆”效应279

（三）载气的影响280

（四）“灰化”损失280

（五）“基体”效应282

（六）有机试剂的燃烧282

（六）元素价态及化合物的变化283

八、低温原子化技术285

（一）方法原理285

（二）装置原理286

1．发生器286

2．吸收池288

（三）实用中的几个问题讨论288

1．测量方式288

2．光源289

3．元素价态稳定性289

4．管径293

5．通风293

引言294

第六章原子吸收分光光度计294

一、吸收池的外光路系统296

（一）吸收池外光路结构296

（二）光学元件特性297

1．光的反射和折射297

2．聚光元件299

3．光阑、滤光片304

（3）光源辐射连续谱305

二、光波的干涉306

三、光波的衍射312

（一）单缝衍射312

（二）双缝衍射、多缝衍射315

四、衍射光栅318

（一）光栅分光原理——光栅公式319

（二）定向光栅322

（三）光栅的色散D325

（四）光栅的分辨本领R327

（五）光栅的强度分布和最宜工作波段329

五、光栅单色器331

（一）艾伯特装置332

1．垂直对称式（Fastie-Ebert式）332

2．水平对称式（Czerny-Turner式）332

（二）自准式装置（Littrow式）334

（三）单色器通带334

（四）正弦机构——光栅单色器的波长调节原理335

（五）中阶梯光栅单色器337

六、几种常见的原子吸收分光光度计340

（一）（单道）单光束型340

（二）（单道）双光束型341

（三）（双道）双光束型343

（四）几种常见的原子吸收分光光度计345

七、电源和信号检测系统350

（一）电源351

1．稳流灯电源351

（1）直流稳流灯电源351

（2）方波稳流灯电源354

2．负高压稳定电源355

①光电转换原理357

（1）光电倍增管原理和特性357

3．稳压工作电源357

（二）信号检测系统357

1．光电倍增管和前置放大器357

②量子效率Q（λ）358

③阴极灵敏度S、总灵敏度M358

④增益G360

⑤光谱特性曲线362

⑥暗电流364

⑦噪声364

⑧“疲劳”效应365

⑨光电倍增管标准电路365

（2）前置放大器366

2．信号分离解调放大器366

3．对数转换与对数放大器368

4．自动调零A/Z373

5．积分器374

6．标尺扩展和浓度直读374

7．曲线校直376

8．自动增益（AGC）和自动强度调节（AIC）377

9．模拟数字转换器（ADC）378

10．“峰值保持”379

11．微处理器——微型电子计算机380

第七章分析应用中的问题讨论383

一、标准溶液和样品溶液配制383

（一）标准溶液配制和储存384

（一）光源及其工作电流385

二、工作条件的选择385

（二）样品溶液配制和储存385

（二）火焰387

（三）吸收线390

（四）单色器通带391

（五）光电倍增管负高压393

三、分析应用技巧393

（一）“非零空白调整”393

（二）“Y”形毛细管394

（三）高精密度测量397

四、提高灵敏度的措施398

五、降低灵敏度的措施400

六、光学干扰401

1．非吸收线未能被分辨开402

（一）光谱线干扰402

（1）同一元素辐射的非吸收线403

（2）其它元素的非吸收线404

（4）载气的发射光谱406

2．存在两条或多条吸收线406

3．吸收线重叠409

4．基体元素吸收线的碰撞变宽412

（二）背景吸收412

1．光散射和折射412

2．分子吸收413

（1）碱金属或碱土金属盐类的分子吸收414

（2）无机酸的分子吸收414

（3）火焰气体的吸收415

七、物理干扰418

（一）电离干扰418

3．火焰发射线干扰418

（二）样液粘度和表面张力420

八、化学干扰420

（一）形成难离解化合物420

（二）阴离子干扰效应421

九、干扰的抑制和消除422

（一）物理干扰方面422

1．电离干扰422

2．粘度423

（二）化学干扰方面423

3．加入缓冲剂424

1．加进释放剂424

2．加入保护剂424

4．化学预分离425

十、背景干扰425

（一）采用邻近非吸收线扣除背景426

1．采用同种元素的非吸收线426

2．采用不同元素的非吸收线427

（二）采用“空白溶液”428

（三）使用连续光源428

第八章磁光光谱学应用432

一、塞曼效应原子吸收432

（一）塞曼效应原子吸收原理434

（1）非偏振光和偏振光π、σ±交变调制436

（二）仪器装置原理436

1．光源调制436

（2）非偏振光和偏振光σ±交变调制437

（3）采用旋转偏振器调制π、σ±438

（4）旋转偏振器调制σ±438

2．吸收线调制439

（1）非偏振光和偏振光σ±交变调制439

（2）旋转偏振器调制π440

3．应用中几个问题讨论441

（1）π、σ成份的分裂特征441

（2）π、σ成份谱线中心波长移位444

（3）π、σ线与吸收线的相对位置444

（4）π、σ成份的透过率与磁场强度关系446

（5）谱线超精细结构的影响447

（6）ZAAS的相对灵敏度448

（7）ZAAS校正工作曲线反转450

4．塞曼效应原子吸收分光光度计451

（1）501型汞分析器452

（2）180-70型塞曼效应原子吸收分光光度计452

二、相干前散射456

（一）基本概念456

1．前方相干散射456

2．磁致旋光457

（二）C·F·S技术457

1．水平磁场线偏振——法拉弟（Faraday）效应457

2．垂直磁场椭圆偏振——佛克脱（Voigt）效应458

（三）C·F·S技术的应用及其特点459

ZAAS主要参考文献460

C·F·S主要参考文献461

第九章 火焰发射光谱分析（AES）462

引言462

一、分析火焰系统465

二、火焰的激发467

（一）激发过程和激发机理467

（二）激发光谱469

三、火焰发射光谱分析472

（一）原理472

1．标准曲线法478

（二）方法478

2．标准加入法479

3．内插法479

4．内标法480

（三）多种元素同时分析481

四、干扰与消除482

五、背景扣除486

六、进展487

第十章 原子荧光光谱分析（AFS）489

一、原子荧光光谱分析的理论基础489

（一）原子荧光的产生及其类型489

1．共振荧光（Resonance fluoresence）489

3．热助直跃荧光（Thermally assisted direct-line fluoresence）490

2．正常直跃荧光（Normal direct-line fluoresence）490

4．正常阶梯荧光（Normal stepwise-line fluoresence）491

5．热助阶梯荧光（Thermally assisted stepwise-linefluoresence）491

6．敏化荧光（Sensitized fluoresence）492

（二）荧光强度与元素浓度的关系494

1．荧光强度公式494

2．分析校正工作曲线496

二、仪器结构497

（一）光源499

1．空心阴极灯（HCL）499

2．金属蒸汽灯（MVL）500

3．连续光源500

4．无极放电灯（EDL）501

（二）原子化系统503

（三）单色器和检测器504

三、干扰和消除505

（一）荧光猝灭506

（二）光散射508

（三）吸收池形状和外光路系统的影响509

四、AAS、AES、AFS三种方法比较509

附 录511

附录Ⅰ：原子吸收分光光度计的安装、调试、使用和维修511

附录Ⅱ：原子吸收分析应用手册534

附录Ⅲ：火焰光谱波长表（按波长顺序排列）611

附录Ⅳ：吸收率A％和吸光度A换算表712

主要参考书目716