原子化系统的作用是将试样中的待测元素转化成原子蒸气。它可分为火焰原子化和无火焰原子化，前者操作简单、快速，有较高的灵敏度，后者原子化效率高，试样用量少，适于做高灵敏度的分析。

(一)火焰原子化器

1．火焰原子化器的结构

火焰原子化器由喷雾器、雾化室和燃烧器3部分组成(图4-12)。

(1)喷雾器通常采用气动同轴型喷雾器，以具有一定压力的压缩空气作为助燃气进入喷雾器，从试样毛细管周围高速喷出，并在前端形成负压。试液沿毛细管吸入再喷出，被快速通入的助燃气分散成气溶胶体，形成约10um的雾滴。喷液速度约1～12mL/min，雾化效率达10％以上。雾滴愈细愈易干燥、熔化，气化生成自由原子蒸气就愈多，测定灵敏度也就愈高。为减小雾滴的粒度，可在试液毛细管喷口的前端几毫米处放置一个撞击球，以使试液雾滴进一步分散成更细小的雾滴，以提高雾化效率。毛细管前端的上下位置(深度)决定喷雾器的吸液速度，而毛细管与喷口的同心度决定喷雾器的雾化效率。

图4-12火焰原子化器示意图

(2)雾化室燃气(C₂H₂)在雾化室内与试液的细小雾滴混合，雾化室内部安装的扰气叶轮，既可使气、液混合均匀，也可使大的液滴凝聚后从带有水封的废液排出口排出(水封可防止C₂H₂、空气逸出)。雾化室的记忆效应要小、废液排出要快。

(3)燃烧器燃烧器的作用是使样品原子化(图4-13)。被雾化的试液进入燃烧器，在燃烧的火焰中蒸发、干燥形成气固态气溶胶雾粒，再经熔化、受热离解成基态自由原子蒸气，原子化效率约为10％。为保证大量基态自由原子的存在，燃烧器火焰的温度要适当，若火焰温度过高会引起基态原子的激发或电离，使测试灵敏度降低。

图4-13燃烧器及火焰区域示意图

燃烧器应能使火焰燃烧稳定，原子化程度高，并能耐高温、耐腐蚀。燃烧器多为单缝结构，对空气-C₂H₂火焰，其缝长10～12cm，缝宽0.5～0.7mm；对N₂O-C₂H₂火焰，其缝长5 cm，缝宽0.5mm。也有三缝燃烧器，它可增加火焰的宽度。

2．火焰及其性质

(1)火焰的结构燃烧的火焰可分为以下6个区域：

①预混合区试液雾滴与燃气、助燃气混合。

②燃烧器缝口

③预燃区在灯口狭缝上方不远处，上升的燃气被加热至350℃而着火燃烧。

④第一反应区在预热区的上方，是燃烧的前沿区，燃烧不充分的火焰温度低于2300℃(空气-C₂H₂)。此区域反应复杂生成多种分子和自由基，如H₂O、CO、 ·OH、 ·CH、·C₂等，产生连续分子光谱对测定有干扰，不宜做原子吸收测定区域使用。

⑤中间薄层区在第一和第二反应区之间，火焰温度最高，对空气-C₂H₂火焰可达2300℃，为强还原气氛。待测元素的化合物在此区域还原并热解成基态原子。此区为锐线光源辐射光通过的主要区域，适于做原子吸收测定使用。

⑥第二反应区在火焰的上半部，覆盖火焰的外表面温度低于2300℃，由于空气供应充分燃烧比较完全。

(2)火焰的性质原子吸收光谱分析中，一般用乙炔、氢气、丙烷作为燃气，以空气、N₂O、氧气作为助燃气。火焰的组成决定了火焰的温度及氧化还原特性，直接影响化合物的解离和原子化的效率。表4-2列出常用的各种火焰的燃烧速度和温度。

表4-2各种火焰的燃烧速度和温度

(3)常用火焰及其性质在原子吸收光谱分析中常用以下两种火焰。

①空气-C₂H₂火焰是应用最广泛的一种火焰，最高温度为2300℃，能测定35种以上的元素。当调节燃气和助燃气的体积比例时，可获得三种不同类型的火焰：

a．贫燃性火焰(蓝色)空气：C₂H₂=(5～6)：1，由于助燃气多，燃烧完全，火焰呈强氧化性，温度高，发射背景低，适用于不易氧化的元素的测定，如Ag、Au、Cu、Pb、Cd、Co、Ni、Bi、Pd和碱土金属的测定。

b．化学计量性火焰(中性)空气：C₂H₂=4：1，火焰呈氧化性、发射背景低、噪声低，适用于30多种金属元素的测定。

c．富燃性火焰(黄色)空气，CH₂=(2～3)：1，火焰呈还原性，发射背景强、噪声高，温度低，适用于难离解且易氧化元素的测定。如Cr、Mo、Sn和稀土元素的测定。

空气-C₂H₂火焰不适于测定高温难熔元素和吸收波长小于220nm锐线光的元素(如As、Se、Zn、Pb)。

②N₂O-C₂H₂火焰最高温度达2900℃，还原性强，适用于测定高温难熔的元素，如B、Be、Ba、Al、Si、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、V、Mo、W、稀土元素等。测定元素可达70多种。N₂O-C₂H₂火焰燃烧剧烈，发射背景强，噪声大，必须使用专用燃烧器，不能用空气-C₂H₂燃烧器代替。

火焰原子化法具有操作简便、重现性好的优点，已成为原子化的主要方法，但它的雾化效率低，到达火焰参与原子化的试液，仅占10％,而大部分试液却由废液管排掉了，对试样量少或贵重试样分析就受到限制。另外基态原子在火焰上原子化区停留的时间很短，只有10^-3s左右，从而限制了灵敏度的提高。此外火焰原子化法不能对固体试样直接进行测定。这些不足之处也促使了无火焰原子化法的发展。