原子吸收光譜的產生眾所周知,任何元素的原子都是由原子核和繞核運動的電子組成,原子核外電子按其能量的高低分層分布而形成不同的能級,因此,一個原子核可以具有多種能級狀態(tài)。能量最低的能級狀態(tài)稱為基態(tài)能級(E0=0),其余能級稱為激發(fā)態(tài)能級,而能最低的激發(fā)態(tài)則稱為第一激發(fā)態(tài)。正常情況下,原子處于基態(tài),核外電子在各自能量最低的軌道上運動。如果將一定外界能量如光能提供給該基態(tài)原子,當外界光能量E恰好等于該基態(tài)原子中基態(tài)和某一較高能級之間的能級差?
E時,該原子將吸收這一特征波長的光,外層電子由基態(tài)躍遷到相應的激發(fā)態(tài),而產生原子吸收光譜。電子躍遷到較高能級以后處于激發(fā)態(tài),但激發(fā)態(tài)電子是不穩(wěn)定的,大約經過10-8秒以后,激發(fā)態(tài)電子將返回基態(tài)或其它較低能級,并將電子躍遷時所吸收的能量以光的形式釋放出去,這個過程稱原子發(fā)射光譜。可見原子吸收光譜過程吸收輻射能量,而原子發(fā)射光譜過程則釋放輻射能量。核外電子從基態(tài)躍遷至第一激發(fā)態(tài)所吸收的譜線稱為共振吸收線,簡稱共振線。電子從第一激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時所發(fā)射的譜線稱為第一共振發(fā)射線。由于基態(tài)與第一激發(fā)態(tài)之間的能級差最小,電子躍遷幾率最大,故共振吸收線最易產生。對多數(shù)元素來講,它是所有吸收線中較為靈敏的,在原子吸收光譜分析中通常以共振線為吸收線。
原子吸收光譜分析原理
原子吸收光譜分析的波長區(qū)域在近紫外區(qū)。其分析原理是將光源輻射出的待測元素的特征光譜通過樣品的蒸汽中待測元素的基態(tài)原子所吸收,由發(fā)射光譜被減弱的程度,進而求得樣品中待測元素的含量,它符合郎珀-比爾定律 A= -lg I/I o= -lgT = KCL 式中I為透射光強度,I0為發(fā)射光強度,T為透射比,L為光通過原子化器光程由于L是不變值所以A=KC。 原子吸收光譜儀的使用 電子計算機技術引入原子吸收光譜儀后,性能較好的儀器一般都由微機來控制操作,但由于儀器的型號不同,使用方法也不盡一致。
原子吸收光譜儀的保養(yǎng)
1. 開機前,檢查各插頭是否接觸良好,調好狹縫位置,將儀器面板的所有旋鈕回零再通電。開機應先開低壓,后開高壓,關機則相反。
2. 空心陰極燈需要一定預熱時間。燈電流由低到高慢慢升到規(guī)定值,防止突然升高,造成陰極濺射。有些低熔點元素燈如Sn、Pb等,使用時防止震動,工作后輕輕取下,陰極向上放置,待冷卻后再移動裝盒。裝卸燈要輕拿輕放,窗口如有污物或指印,用擦鏡紙輕輕擦拭。空心陰極燈發(fā)光顏色不正常,可用燈電流反向器(相當于一個簡單的燈電源裝置),將燈的正、負相反接,在燈最大電流下點燃20-30min;或在大電流100-150mA下點燃1-2min,使陰極紅熱,陰極上的鈦絲或鉭片是吸氣劑,能吸收燈內殘留的雜質氣體,這樣可以恢復燈的性能。閑置不用的空心陰極燈,定期在額定電流下點燃30min。
3. 噴霧器的毛細管是用鉑-銥合金制成,不要噴霧高濃度的含氟樣液。工作中防止毛細管折彎,如有堵塞,可用細金屬絲清除,小心不要損傷毛細管口或內壁。
4. 日常分析完畢,應在不滅火的情況下噴霧蒸餾水,對噴霧器、霧化室和燃燒器進行清洗。噴過高濃度酸、堿后,要用水徹底沖洗霧化室,防止腐蝕。吸噴有機溶液后,先噴有機熔劑和丙酮各5min,再噴1%硝酸和蒸餾水各5min。燃燒器如有鹽類結晶,火焰呈鋸齒形,可用濾紙或硬紙片輕輕刮去,必要時卸下燃燒器,用1:1乙醇-丙酮清洗,用毛刷蘸水刷干凈。如有熔珠,可用金相砂紙輕輕打磨,嚴禁用酸浸泡。
5. 單色器中的光學元件嚴禁用手觸摸和擅自調節(jié)??捎蒙倭繗怏w吹去其表面灰塵,不準用擦鏡紙擦拭。防止光柵受潮發(fā)霉,要經常更換暗盒內的干燥劑。光電倍增管室需檢修時,一定要在關掉負高壓的情況下,才能揭開屏蔽罩,防止強光直接照射,引起光電倍增管產生不可逆的“疲勞”效應。
6. 點火時,先開助燃氣,后開燃氣,關閉時,先關燃氣,后關助燃氣。
7. 使用石墨爐時,樣品注入的位置要保持一致,減少誤差。工作時,冷卻水的壓力與惰性氣流的流速應穩(wěn)定。一定要在通有惰性氣體的條件下接通電源,否則會燒毀石墨管。
原子吸收是指呈氣態(tài)的原子對由同類原子輻射出的特征譜線所具有的吸收現(xiàn)象。
當輻射投射到原子蒸氣上時,如果輻射波長相應的能量等于原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時所需要的能量時,就會引起原子對輻射的吸收,產生吸收光譜。
原子吸收光譜儀的維護:
1. 開機前,檢查各插頭是否接觸良好,調好狹縫位置,將儀器面板的所有旋鈕回零再通電。開機應先開低壓,后開高壓,關機則相反。
2. 空心陰極燈需要一定預熱時間。燈電流由低到高慢慢升到規(guī)定值,防止突然升高,造成陰極濺射。
有些低熔點元素燈如Sn、Pb等,使用時防止震動,工作后輕輕取下,陰極向上放置,待冷卻后再移動裝盒。
裝卸燈要輕拿輕放,窗口如有污物或指印,用擦鏡紙輕輕擦拭??招年帢O燈發(fā)光顏色不正常,可用燈電流反向器(相當于一個簡單的燈電源裝置),將燈的正、負相反接,在燈小電流下點燃20-30min;
或在大電流100-150mA下點燃1-2min,使陰極紅熱,陰極上的鈦絲或鉭片是吸氣劑,能吸收燈內殘留的雜質氣體,這樣可以恢復燈的性能。
閑置不用的空心陰極燈,定期在額定電流下點燃30min。
3. 噴霧器的毛細管是用鉑-銥合金制成,不要噴霧高濃度的含氟樣液。工作中防止毛細管折彎,如有堵塞,可用細金屬絲清除,小心不要損傷毛細管口或內壁。
4. 日常分析完畢,應在不滅火的情況下噴霧蒸餾水,對噴霧器、霧化室和燃燒器進行清洗。噴過高濃度酸、堿后,要用水徹底沖洗霧化室,防止腐蝕。
吸噴有機溶液后,先噴有機熔劑和丙酮各5min,再噴1%硝酸和蒸餾水各5min。
燃燒器如有鹽類結晶,火焰呈鋸齒形,可用濾紙或硬紙片輕輕刮去,必要時卸下燃燒器,用1:1乙醇-丙酮清洗,用毛刷蘸水刷干凈。
如有熔珠,可用金相砂紙輕輕打磨,嚴禁用酸浸泡。
5. 單色器中的光學元件嚴禁用手觸摸和擅自調節(jié)。
可用少量氣體吹去其表面灰塵,不準用擦鏡紙擦拭。防止光柵受潮發(fā)霉,要經常更換暗盒內的干燥劑。
光電倍增管室需檢修時,一定要在關掉負高壓的情況下,才能揭開屏蔽罩,防止強光直接照射,引起光電倍增管產生不可逆的“疲勞”效應。
6. 點火時,先開助燃氣,后開燃氣,關閉時,先關燃氣,后關助燃氣。
一、制樣要求
樣品制備總的原則:
A.盡可能多地使待測組分不受損失,也不能帶進待測組分進入;
B.盡可能多地排除干擾;
C.盡可能得到較佳濃度,調整稱樣量和溶液體積,這都直接關系到被測元素的濃度;
D.盡可能多地保證費用最省,根據(jù)實際情況,在結果精密度、測試方法、時耗、物耗、人力消耗之間綜合平衡,決定樣品處理的具體方法。制備出待測的試樣溶液。
二、制樣方法
?。?)樣品的制備
1)取樣有代表性。在對樣品進行前處理之前,要確保采集到實驗室的試樣具有代表性。所謂代表性,是指樣品的組成要能代表整個物料。如果不能代表整個物料的情況,那么,這個樣品的測試結果就沒有意義;
2)樣品需破碎,研磨成粉末,然后烘干除去樣品表面的吸附水;
3)稱樣量要合適。稱樣量可根據(jù)以往測試經驗,估計待測元素在各種不同樣品中含量來決定。也可稱取一定樣品量進行試測。各種元素都有其標準曲線線性好的部分,配制的溶液濃度在線性好的濃度范圍內,測得的結果準確。調整樣品溶液濃度,可通過改變稱樣量和樣品試液的體積來實現(xiàn)。一般來說,吸光度在0.01~~0.7之間,線性關系會比較好一些。
4)樣品處理(溶解)成澄清的溶液。樣品處理也叫做消解,就是將固態(tài)粉末樣品用酸轉化成液體形態(tài)的過程。某些待測物用酸并不能完全轉化成液態(tài)的情況下,可以用輔助加熱、高溫熔融、高壓消解和微波消解等等各種手段來處理。待測溶液中不得有膠體和沉淀物,應在進儀器之前過濾以免堵塞進樣系統(tǒng)。樣品制備的成功與否,直接關系到測試的正確與否及其準確性。
?。?)系列標準溶液的配制
用高純物質的高濃度貯藏液(通常為1000mg/mL濃度),來配制所需要濃度的標準溶液,以備制作校正曲線,然后才能測試待測試樣溶液濃度。
注意:所有標準溶液、空白溶液和樣品溶液,制備的方法應當一樣,并且都應當酸化。