原子吸收光譜法是基于從光源發(fā)射的待測元素的特征輻射通過樣品蒸氣時,被蒸氣中待測元素的基態(tài)原子所吸收,根據(jù)輻射強度的減弱程度以求得樣品中待測元素的含量。
通常情況下,原子處于基態(tài)。當(dāng)相當(dāng)于原子中的電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)所需要的輻射頻率通過原子蒸氣,原子就能從入射輻射中吸收能量,產(chǎn)生共振吸收,從而產(chǎn)生吸收光譜。
原子吸收分析就是利用基態(tài)原子對特征輻射的吸收程度的,常使用zui強吸收線作為分析線。
原子吸收光譜儀由以下四部分組成
1.光源系統(tǒng):空心陰極燈
2.原子化系統(tǒng):火焰原子化器;石墨爐原子化器或氫化物發(fā)生器。
3.分光系統(tǒng):單色器
4.檢測系統(tǒng):光電倍增管等
光源系統(tǒng)
原子吸收光源應(yīng)滿足以下條件
1.能輻射出半寬度比吸收線半寬度還窄的譜線,并且發(fā)射線的中心頻率應(yīng)與吸收線的中心頻率相同。
2.輻射的強度應(yīng)足夠大。
3.輻射光的強度要穩(wěn)定,且背景小。
空心陰極燈則可滿足原子吸收上述三點要求,它是利用空心陰極效應(yīng)而制成的一種特殊輝光放點管。
空心陰極燈發(fā)光機理
空心陰極燈為直流供電,當(dāng)在正負(fù)電極上施加適當(dāng)電壓(一般為300~500伏)時,在正負(fù)電極之間便開始放電,這時,電子從陰極內(nèi)壁射出,經(jīng)電場加速后向陽極運動。
電子在由陰極射向陽極過程中與載氣(惰性氣體)原子碰撞使其電離成為陽離子,帶正電荷的惰性氣體離子在電場加速下,以很快的速度轟擊陰極表面,使陰極內(nèi)壁的待測元素的原子濺射出來,與其它粒子相互碰撞而被激發(fā),處于激發(fā)態(tài)的原子很不穩(wěn)定,大多會自動回到基態(tài),同時釋放能量,發(fā)出共振發(fā)射線。
原子吸收儀器類型
單光束:
1.結(jié)構(gòu)簡單,體積小, 價格低;
2.易發(fā)生零漂移,空心陰極燈要預(yù)熱
雙光束:
1.零漂移小,空心陰極燈不需預(yù)熱,降低了MDL;
2.仍不可消除火焰的波動和背景的影響
原子吸收是上世紀(jì)五十年代以后發(fā)展起來的定性定量的儀器分析技術(shù)。因其靈敏度高、特異性好、準(zhǔn)確度高、分析范圍廣和簡便快速而獲得推廣,目前為止,技術(shù)發(fā)展已經(jīng)相對成熟,可用來測定食品、水、化妝品、生物材料、土壤等樣品中的銅、鐵、鋅、鈣、鎂、錳、鉛等約70種元素。
廣泛應(yīng)用于多個行業(yè)領(lǐng)域,也成了各個實驗室的必備分析儀器。
原子吸收光譜儀儀器的日常維護(hù)與保養(yǎng)是每個分析人員必須承擔(dān)的職責(zé)。這項工作,歸納起來大體上有如下幾個方面:
1、應(yīng)保持空心陰極燈燈窗清潔,不小心被沾污時,可用酒精棉擦拭。
2、定期檢查供氣管路是否漏氣。檢查時可在可疑處涂一些肥皂水,看是否有氣泡產(chǎn)生,千萬不能用明火檢查漏氣。
3、在空氣壓縮機的送氣管道上,應(yīng)安裝氣水分離器,經(jīng)常排放氣水分離器中積存的冷凝水。
4、經(jīng)常保持霧室內(nèi)清潔、排液通暢。
5、燃燒器縫口積存鹽類,會使得火焰分叉,影響測定結(jié)果,必要時可以用水沖洗。
6、測定溶液應(yīng)經(jīng)過過濾或徹底澄清,防止堵塞霧化器。
7、不要用手抽魔外光路的透鏡。
8、單色器內(nèi)的光柵和反射鏡多為表面有鍍層的器件,受潮容易霉變,故應(yīng)保持單色器的密封和干燥。
9、長期使用的原子吸收光譜儀,因其內(nèi)部積塵太多優(yōu)勢會導(dǎo)致電路故障;必要時可用洗耳球吹凈或用毛刷刷凈。
10、長期不使用的儀器熒光保持其干燥,潮濕季節(jié)應(yīng)定期通電。
原子吸收分光光度計測定法由于其本身所具有的許多優(yōu)點,已經(jīng)在冶金、地質(zhì)、化工、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保等各個領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。盡管預(yù)處理的方法因試樣性質(zhì)不同而不同,但無論試樣是固體還是液體,是無機物還是有機物,都不妨礙用原子吸收分光光度法來進(jìn)行測定。元素周期表上的大多數(shù)元素都可以用原子吸收分光光度法來進(jìn)行測定。
1、堿金屬檢測
堿金屬(Li,Na,K,Rb,Cs)是用原子吸收分光光度法測定的靈敏度很高的一類元素。堿金屬的沸點較低,通過火焰區(qū)能立刻蒸發(fā)產(chǎn)生背景吸收;
2、堿土金屬檢測
堿土金屬元素(Be,Mg,Ca,Sr,Ba)在火焰中易生成氧化物和少量的MOH型化合物,原子化效率強烈地依賴于火焰組成和火焰高度,因此,必須仔細(xì)地控制燃?xì)夂椭細(xì)獾谋壤‘?dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)燃燒器的高度。
3、有色金屬檢測
這一組元素包括Cu,Zn,Cd,Hg,Sn,Pb,Sb,Bi等。
4、黑色金屬檢測
這一組元素包括Fe,Ni,Cr,Mo,Mn等。在合金中,這些元素常共存在一起。
5、貴金屬檢測
貴金屬在某些試樣中含量很低,一般要經(jīng)過化學(xué)富集之后才能進(jìn)行檢測。
6、難熔元素檢測
這組元素包括B,Be,Si,Ge,V,Nb,Ta,W,Th,U,Re,Sc,Y和稀土元素。它們?nèi)菀仔纬呻y離解的耐熔氧化物,必須在強還原性空氣—乙炔火焰中進(jìn)行測定。