14.4原子吸收光譜法
14.4.1原理
原子吸收光譜法(AAS)又稱原子吸收分光光度法或簡稱原子吸收法。主要是依據氣態基態原子對由光源發出的被測元素的特征輻射光的共振吸收進行分析的一種分析方法,通過測量輻射光的減弱程度,而求出樣品中被測元素的含量。本法靈敏度高、選擇性好、準確度高、分析速度快、儀器組成簡單、操作方便,特別適用於微量分析和痕量分析。
14.4.2儀器
原子吸收光譜儀主要由銳線光源、原子化係統、分光係統和檢測係統四部分組成。
1.銳線光源
銳線光源的作用是發射待測元素的共振輻射。作為光源要求發射的特征元素的特征銳線光譜具有足夠的強度、背景小和穩定性高。常用的是空心陰極燈。評價一個燈的優劣主要看光強度、發光的穩定性、測定的靈敏度與線性,及燈的壽命長短。
2.原子化係統
原子化係統的作用是提供足夠的能量將試樣中的待測元素轉化成原子蒸汽。常用的裝置有火焰原子化器和無火焰原子化器。前者操作簡單,重現性好、快速,有較高的靈敏度,可通過調節空氣、乙炔、N2O、H2等氣體的種類和比例來達到分析不同元素的目的;後者主要是石墨爐原子化器,具有原子化效率高,試樣用量小,適於做高靈敏度分析。
3.分光係統
分光係統(單色器)由凹麵反射鏡、狹縫和色散元件組成,作用是分離譜線,把共振線與光源發射的其他譜線分離開並將其聚焦到光電倍增管上。目前使用的儀器大多采用光柵作色散元件。
4.檢測係統
檢測係統由檢測器(光電倍增管)、放大器、對數轉換器和讀數係統組成,作用是接受欲測量的光信號,並將其轉化為電信號後進行測量。
14.4.3工作條件的選擇
1.分析線
通常可選用共振線(使電子由基態躍遷至第一激發態所產生的吸收譜線)作為分析線,因為這樣一般都能得到最高的靈敏度;測定高含量元素或基體複雜的樣品時,為避免試樣濃度過度稀釋、減少汙染和避免幹擾等問題,可選用靈敏度較低的非共振線作為分析線。
2.空心陰極燈的工作電流
空心陰極燈一般需要預熱10~30min才能達到輻射的銳線光穩定。選用燈電流的一般原則是,在保證由足夠強且穩定的光強輸出的條件下,盡量使用較低的工作電流。通常以空心陰極燈上標明的最大電流的一半至三分之二作為工作電流為宜。
3.狹縫寬度
狹縫寬度應選擇不引起吸光度值減小的最大狹縫寬度。對於無幹擾線、譜線簡單的元素(如堿金屬、堿土金屬等),可采用較寬的狹縫以減少等電流和光電倍增管的高壓來提高信噪比,增加穩定性;對於存在幹擾線、譜線複雜的元素(如鐵、鈷、鎳等),需選用較小的狹縫,防止非吸收線進入檢測器。
4.原子化條件
對於火焰原子化器可通過調節試液提升量、火焰的類型、燃燒器的高度及其與光軸的角度來達到分析所要求的靈敏度;對於石磨爐原子化器主要通過調節程序升溫過程(包括幹燥、灰化、原子化和淨化)和進樣量來達到分析的要求。
14.4.4幹擾因素及消除方法
原子吸收光譜分析中,幹擾效應按其性質和產生的原因,可以分為四類:物理幹擾、化學幹擾、電離幹擾和光譜幹擾。
1.物理幹擾
物理幹擾是指試樣在轉移、蒸發和原子化過程中由於試樣任何物理性質(如表麵張力、黏度、密度及溫度等)的變化而引起的原子吸收強度下降的現象,是一種非選擇性幹擾,對試樣中各元素的影響基本上是相似的。可通過配製與待測試樣具有相似組成的標準溶液或標準加入法、稀釋法來消除物理幹擾。
2.化學幹擾
化學幹擾是指在液相或氣相中,被測元素的原子與幹擾組分發生了化學反應,形成了熱力學更穩定的化合物,從而降低了火焰中基態原子數目的現象。化學幹擾一般都是形成負誤差,是一種選擇性幹擾。消除方法有化學分離、使用高溫火焰、加入釋放劑和保護劑及緩衝劑、使用基體改進劑等。