原子吸收光谱仪的基本原理与光学系统设计

　　基本原理

　　原子吸收光谱仪基于基态原子对特定波长光的吸收特性进行元素定量分析。当光源发射的特征谱线通过待测元素的原子蒸气时，若辐射波长对应的能量等于基态原子跃迁至激发态所需的能量，原子将吸收该特征波长的光，外层电子从基态跃迁至激发态。通过测量特征谱线被吸收后的强度减弱程度，结合朗伯-比尔定律（A=KCL，其中A为吸光度，K为常数，C为样品浓度，L为光程），可确定样品中待测元素的含量。该方法具有灵敏度高、选择性强、准确度高等特点，适用于微量及痕量元素分析。

　　光学系统设计

　　光学系统是原子吸收光谱仪的核心，由光源、原子化器、分光系统和检测器四大模块构成：

　　光源：采用空心阴极灯或无极放电灯作为锐线光源，发射与待测元素吸收线高度匹配的特征谱线。例如，铅空心阴极灯发射283.3nm特征光，半宽度仅0.002nm，确保能量集中于目标吸收线，避免背景干扰。

　　原子化器：将样品转化为气态基态原子。火焰原子化器通过高温燃气（如乙炔-空气火焰温度达2300℃）使样品雾化并解离；石墨炉原子化器则采用程序升温，分干燥、灰化、原子化三阶段，将样品加热至3000℃，实现痕量元素（如0.001μg/g镉）的高灵敏度检测。

　　分光系统：以光栅为核心，通过衍射效应将复合光分解为单色光。中阶梯光栅结合棱镜交叉色散技术，可在190-900nm波长范围内实现0.001nm级分辨率，精准分离待测元素吸收线与邻近干扰线。

　　检测器：光电倍增管（PMT）是传统检测器的核心，其光阴极接收单色光后发射光电子，经多级倍增极放大，最终输出与光强成反比的电信号，满足ppb级痕量分析需求。