AAS光譜儀

AAS光譜儀

aas光譜儀(atomic absorption spectrometer)即原子吸收光譜儀,利用原子吸收光譜法測定元素的儀器。基本原理是當輻射投射到原子蒸氣上時,如果輻射波長相應的能量等於原子由基態躍遷到激發態所需要的能量時,則會引起原子對輻射的吸收,產生吸收光譜。基態原子吸收了能量,最外層的電子產生躍遷,從低能態躍遷到激發態。

基本介紹

  • 中文名:AAS光譜儀
  • 外文名:atomic absorption spectrometer
  • 類型:原子吸收光譜儀
發展,組成,分析校正方法,使用,發展方向,

發展

原子吸收光譜作為一種實用的分析方法是從1955年開始的。這一年澳大利亞的瓦爾西(a.walsh)發表了他的著名論文'原子吸收光譜在化學分析中的套用'奠定了原子吸收光譜法的基礎。50年代末和60年代初,hilger, varian techtron及perkin-elmer公司先後推出了原子吸收光譜商品儀器,發展了瓦爾西的設計思想。到了60年代中期,原子吸收光譜開始進入迅速發展的時期。參閱參考文獻[1]  1959年,蘇聯里沃夫發表了電熱原子化技術的第一篇論文。電熱原子吸收光譜法的絕對靈敏度可達到10-12-10-14g,使原子吸收光譜法向前發展了一步。近年來,塞曼效應和自吸效應扣除背景技術的發展,使在很高的的背景下亦可順利地實現原子吸收測定。基體改進技術的套用、平台及探針技術的套用以及在此基礎上發展起來的穩定溫度平台石墨爐技術(stpf)的套用,可以對許多複雜組成的試樣有效地實現原子吸收測定。參閱參考文獻[2]  隨著原子吸收技術的發展,推動了原子吸收儀器的不斷更新和發展,而其它科學技術進步,為原子吸收儀器的不斷更新和發展提供了技術和物質基礎。近年來,使用連續光源和中階梯光柵,結合使用光導攝象管、二極體陣列多元素分析檢測器,設計出了微機控制的原子吸收分光光度計,為解決多元素同時測定開闢了新的前景。微機控制的原子吸收光譜系統簡化了儀器結構,提高了儀器的自動化程度,改善了測定準確度,使原子吸收光譜法的面貌發生了重大的變化。聯用技術(色譜-原子吸收聯用、流動注射-原子吸收聯用)日益受到人們的重視。色譜-原子吸收聯用,不僅在解決元素的化學形態分析方面,而且在測定有機化合物的複雜混合物方面,都有著重要的用途,是一個很有前途的發展方向。

組成

aas光譜儀是由光源、原子化系統、分光系統和檢測系統組成。  1、分光系統(單色器)  2、原子化器(atomizer),可分為預混合型火焰原子化器(premixed flame atomizer),石墨爐原子化器(graphite furnace atomizer),石英爐原子化器(quartz furnace atomizer),陰極濺射原子化器(cathode sputtering atomizer)。  a. 火焰原子化器:由噴霧器、預混合室、燃燒器三部分組成  特點:操作簡便、重現性好  b.石墨爐原子化器:是一類將試樣放置在石墨管壁、石墨平台、碳棒盛樣小孔或石墨坩堝內用電加熱至高溫實現原子化的系統。其中管式石墨爐是最常用的原子化器。原子化程式分為乾燥、灰化、原子化、高溫淨化。原子化效率高:在可調的高溫下試樣利用率達100%。靈敏度高:其檢測限達10-6~10-14  試樣用量少:適合難熔元素的測定  c.石英爐原子化系統是將氣態分析物引入石英爐內在較低溫度下實現原子化的一種方法,又稱低溫原子化法。它主要是與蒸氣發生法配合使用(氫化物發生,汞蒸氣發生和揮發性化合物發生)。  d.陰極濺射原子化器是利用輝光放電產生的正離子轟擊陰極表面,從固體表面直接將被測定元素轉化為原子蒸氣。  3、光源,作為光源要求發射的待測元素的銳線光譜有足夠的強度、背景小、穩定性 ,一般採用:空心陰極燈 、無極放電燈。  由凹面反射鏡、狹縫或色散元件組成,色散元件為稜鏡或衍射光柵,單色器的性能是指色散率、解析度和集光本領。  4、檢測系統率,由檢測器(光電倍增管)、放大器、對數轉換器和電腦組成。

分析校正方法

1、用鄰近非共振線校正背景:鄰近線背景校正法是採用一條與分析線相近的非吸收線,被測元素基態原子對它無吸收,而背景吸收的範圍較寬,所以對它仍然有吸收。當分析時,背景和被測元素對分析線都產生吸收,分析線的吸光度值和鄰近線的吸光度值兩者之差即為被測元素的淨吸光度值。  2、連續光源校正背景:這種方法是用一個連續光譜(氘燈)與銳線光源的譜線交替通過原子化器並進入檢測器。當氘燈發出的連續光譜通過時,可以認為用氘燈的連續光譜所測得的吸光度是背景吸收值,而銳線光源通過原子化器時產生的吸收為背景吸收和被測元素吸收之和,兩者的差值為淨的吸光度值。通常認為,用氘燈做為連續光源扣背景時,適用於測試特徵譜線350nm以下的元素.  3、塞曼效應校正背景:這種校正方法將一磁場加在光源或原子化器上進行調製,使共振發射線或吸收線分裂成偏振方向不同的兩種光線, 偏振方向與磁場方向平行的光,我們稱之為π線(其波長未變), 偏振方向與磁場方向垂直的光, 我們稱之為σ線(其波長已改變)。在沒加磁場時測得的吸收信號,是原子吸收和背景吸收,在加磁場時,基態原子對σ線的吸收為背景吸收(縱向塞曼磁場扣背景的儀器,在加磁場時,由於π線偏振方向平行於光的傳播方向,儀器檢測不到),因此兩者的差值即為扣除背景後的原子吸收值。  4、自吸效應校正背景:自吸效應校正背景法是基於高電流脈衝供電時空心陰極燈發射線的自吸效應。當以低電流脈衝供電時,空心陰極燈發射銳線光譜,測定的是原子吸收和背景吸收的總吸光度。接著以高電流脈衝供電,空心陰極燈發射線變寬,當空心陰極燈內積聚的原子濃度足夠高時,發射線產生自吸,在極端的情況下出現譜線自蝕,這時測得的是背景吸收的吸光度。上述兩種脈衝供電條件下測得的吸光度之差,便是校正了背景吸收的淨原子吸收的吸光度。

使用

電子計算機技術引入原子吸收光譜儀後,性能較好的儀器一般都由微機來控制操作,但由於儀器的型號不同,使用方法也不盡一致。現以美國atiunicam公司生產的solaar-929型原子吸收光譜儀為例,介紹原子吸收光譜儀的使用方法。  1. 打開主機,計算機進入windows視窗,選擇solaar-929游標連續壓兩下,進入此頁面,進入spectmeter中的lamp,設定所需用的燈及燈電流,進入element,選擇要分析的元素。  2. 點燈,然後到action中的setup optics設定光路,進入system,選擇要用火焰還是石墨爐。  3. 輸入calibration參數。

發展方向

1、不斷提高光源的穩定性  2、不同背景的校正系統的引用  3、光路系統的改進及新型檢測器的使用  4、原子化器的多樣化  5、不斷提高自動化和智慧型化  6、發展多元素同時測定的技術  aas光譜儀已成為一般實驗室的常規分析儀器,在環保醫藥,冶金、地質、化工等各個領域都有得到廣泛運用,儀器主體構件已相對穩定。

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