原子吸收光譜法基本原理

一、原子的輪廓與變寬
原子譜線的寬度盡管十分窄，但并不是一條幾何線，它具有一定的寬度和輪廓（形狀）。其寬度用半寬度表示，又稱為有效譜線寬度（effective line width）定義為譜線峰值強度的一半處的寬度。確切的定義是吸收系數Kγ等于極大值的一半時，吸收線輪廓兩點間的距離稱為吸收線的半寬度，用Δγ表示，γ0為中心頻率，K0為中心吸收系數或峰值吸收系數。在半高處測量寬度比在底部測量更準確。
沒有外界因素的影響時，原子譜線的寬度稱為自然寬度。自然寬度由激發態原子的有限壽命（s）來決定。壽命越長，寬度越小（波長為300nm處的譜線寬度大約為nm）。根據Heisenberg測不準原理，由于有些躍遷能級的壽命很短，導致躍遷時間測不準而造成譜線變寬。（一般激發態的壽命很短，約秒）
影響譜線變寬的因素
（1）多普勒變寬（Doppler effect）
與激發態原子雜亂無章的熱運動有關。在低壓氣體中做熱運動的激發態原子對一固定的觀測者會存在觀測方向上的速度分量。
多普勒效應：快速移動的原子若朝檢測器方向移動，則其波長減少；若遠離檢測器方向，則其波長增加。
此種波長位移稱為多普勒位移，其大小與原子是朝向檢測器或是遠離檢測器的速度成正比。δγ=7.16×10-7γ0（T/M）1/2 如鈉529.1nm，γ0=5.1×,T=500K，M=23，則其變寬值為nm。比譜線的自然寬度大兩個數量級。
（2）原子碰撞產生的壓力變寬（pressure effects）
壓力增大則吸收或發射物質的碰撞或與其他粒子間的碰撞頻率增加，使得其基態能級發生小變化，而造成吸收或發射譜線變寬。
分為洛侖茲變寬（Lorentz broadening）和赫魯茲馬克變 寬（Holtsmark broadening） ，后者也稱為共振變寬。待測原子與其它粒子碰撞而產生的變寬，為 洛侖茲變寬；同種原子碰撞而產生的變寬，為共振變寬。在這兩種變寬中，洛侖茲變寬是主要的。后者與多普勒變寬一起對譜線的外形造成主要影響，使譜線形狀、寬度及譜線的位置比自然輪廓均有變化。
（3）電場及磁場效應（electric and magnetic field effect）或稱為塞曼效應（Zeeman effect）。
分為電場變寬也稱為斯塔克變寬（Stark broading）和磁場變寬也稱為塞曼效應（Zeeman effect） 當一原子蒸氣在一強磁場作用下，原子的電子能級將會分裂，使每一原子的躍遷均產生數條吸收譜線（條數隨能級的類別而不同），這些譜線彼此相差約0.01nm，而其總吸收度與分裂前的原來譜線吸收度相等，由于譜線分裂而造成譜線變寬。

二、定量分析的理論基礎
1、原子吸收光譜的產生
當有輻射通過自由原子蒸氣時，若輻射的頻率等于原子中的電子從基態躍遷到激發態所需要的能量頻率時，原子將從輻射場中吸收能量，產生共振吸收，電子從基態躍遷到激發態，同時使輻射減弱產生原子吸收光譜。
2、基態原子數與溫度的關系
　　　　　　　　　　　
3、原子吸收測量的基本關系式
　　　　　　　　　　　
A=Kc