原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS） 是一种常用的分析技术，用于测定样品中金属元素的含量。该技术的基本原理是：当样品中的原子在气相状态下吸收特定波长的光时，会发生能级跃迁，从而可以通过测量吸收光的强度来推算出样品中相应元素的浓度。
原理
AAS 的核心原理基于光吸收和原子能级跃迁。具体来说，每种元素的原子都有其特定的电子能级结构，当原子处于气态时，光源发出的特定波长的光会被该原子的电子吸收，从而使电子从低能级跃迁到高能级。根据比尔-朗伯定律，吸收的光强与溶液中的原子浓度成正比：
A=ε⋅c⋅lA = \varepsilon \cdot c \cdot lA=ε⋅c⋅l
其中：
$A$ 是吸光度，
$\varepsilon$ 是摩尔吸光系数，
$c$ 是元素的浓度，
$l$ 是光程长度。
通过测量样品中光的吸收强度，可以反推出相应元素的浓度。
组成部分
原子吸收光谱仪由几个关键部分组成：
光源：常用的是空心阴极灯（Hollow Cathode Lamp，HCL），它能够发出元素特征的特定波长的光。
原子化器：将样品中的元素转化为自由原子的装置，通常采用火焰原子化器或石墨炉原子化器。火焰原子化器使用气体燃烧来产生高温，将样品中的金属元素蒸发为原子，而石墨炉原子化器则能提供更高的灵敏度，适合检测低浓度样品。
单色器：用于选择吸收光谱中的特定波长，确保只测量目标元素的吸收。
检测器：测量经过样品后的光强度变化，从而计算吸光度。
原子化方法
火焰原子化法
常用于检测相对高浓度的样品。气态燃料（如乙炔和空气或氧化亚氮）产生的火焰温度可以将样品中的金属元素原子化，光通过火焰时，样品中的元素会吸收特定波长的光。
优点：快速，适合大批量分析。
缺点：灵敏度相对较低，检测限通常在ppm级别。
石墨炉原子化法
适合检测低浓度样品。样品通过加热的石墨炉原子化，温度控制精确，可以达到更高的灵敏度，通常检测限可以达到ppb（十亿分之一）级别。
优点：灵敏度高，样品需求量少。
缺点：测量时间较长，操作复杂。
AAS 的应用
AAS 主要用于分析各种材料中的金属元素含量，尤其在化学、环境科学、医药、农业和食品工业等领域有着广泛应用。
环境分析：用于检测水、土壤、空气中的重金属，如铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）等。这类重金属对环境和健康危害极大，AAS 提供了一种高效的检测方法。
医药与生物分析：AAS 可用于人体中的金属离子分析，如血液、尿液中的钙（Ca）、铁（Fe）、锌（Zn）等元素浓度测定。
食品分析：用于检测食品中的金属含量，如食盐中的钠（Na）、钾（K）含量，酒类中的锌（Zn）或铜（Cu）含量等。
冶金与矿业：分析矿石中的金属元素含量，如铜矿、铁矿等的成分分析。
AAS 的优缺点
优点
高灵敏度：尤其是石墨炉原子化法，能够检测到极低浓度的金属元素。
高选择性：由于每种元素都有其特定的吸收光谱，AAS 对特定金属的分析具有很高的选择性。
适用范围广：AAS 可以用于检测多种金属元素，几乎涵盖了所有金属和半金属。
缺点
仅能分析金属元素：AAS 只能用于金属元素的检测，对于非金属元素如硫、氮等，无法适用。
多元素检测效率低：由于需要针对每种元素使用不同的光源（空心阴极灯），同时检测多种元素时效率较低。
样品预处理：样品必须先制备成溶液状态，这增加了操作的复杂性。
总结
原子吸收光谱（AAS）是一个精确且灵敏的技术，特别适合于测定样品中微量金属元素。它在环境监测、医学检测和工业分析中具有重要应用。随着技术的发展，AAS 的灵敏度和自动化程度不断提升，依然是现代分析化学中的重要工具之一。
