火焰原子吸收分光光度計組成及工作原理

原子吸收分光光度計，分為火焰原子吸收分光光度計和帶石墨爐的原子吸收分光光度計。前者原子化的溫度在2100℃～2400℃之間，后者在2900℃～3000℃之間。火焰原子吸收分光光度計，常用是利用乙炔-空氣測定，可測定的元素達30多種。

火焰原子吸收分光光度計組成

原子吸收分光光度計主要有四部分組成：①光源：提供吸收用光，為銳線光源。②原子化系統(tǒng)：使被測樣品原子化。③分光系統(tǒng)：分離出汾西線，減少背景干擾。④檢測、記錄系統(tǒng)組成。

1、光源

光源一般采用空心陰極燈，作為光源要求發(fā)射的待測元素的銳線光譜有足夠的強度、背景小、穩(wěn)定性。

2、火焰原子化器

• 預(yù)混合型：先將試樣霧化后，再噴到火焰中去。

• 全消耗型：將試液直接噴到火焰中去。

預(yù)混合型火焰原子化裝置的原子化效率較高，穩(wěn)定性好，采用較為普遍。預(yù)混合型火焰原子化器油噴霧器、預(yù)混合室、燃燒器三部分組成。

氣動噴霧器機構(gòu)示意圖，作用：將試樣霧化

試液霧化后，進入霧化室，與燃氣在室內(nèi)充分混合，之后進入燃燒器燃燒。較大的霧滴凝結(jié)后，從下端的廢液管中排出。

燃燒器：試液的細微霧滴與燃氣在霧化室充分預(yù)混合后，進入燃燒器點燃。為了加長吸收光程，多采用長縫型燃燒器。

原子化過程

1. 試樣原子化的過程，是一個復(fù)雜的物理、化學(xué)過程?？杀硎緸椋簹庖喝苣z—燃燒脫水—氣固溶膠—固體加熱熔融—固體加熱氣化—固體分解為基態(tài)原子。
   其中，一小部分基態(tài)原子，吸收了火焰的熱能而被激發(fā)或電離，還有一部分在火焰中形成氧化物、氫氧化物或其它化合物。

2. 火焰溫度的高低是影響原子化程度的基本因素；

3. 燃燒溫度，有些金屬元素原子化不完整;

4. 而溫度太高不僅會増加噪聲，也會増加電離，從而影響測定，特別是對堿金屬和堿土金屬元素。

5. 因此，對于不同的被測元素，應(yīng)當(dāng)使用不同的火焰溫度。

3、分光系統(tǒng)（單色器)

采用光柵作為色散元件，主要作用是分離出分析線，減少背景干擾。

4、檢測系統(tǒng)

由檢測器（光電倍增管）、放大器、對數(shù)轉(zhuǎn)換器和電腦組成，用數(shù)字表頭顯示或用微機處理檢測數(shù)據(jù)。

火焰原子吸收分光光度計的優(yōu)缺點

• 優(yōu)點：火焰原子化法的操作簡便，重現(xiàn)性好，有效光程大，因此應(yīng)用廣泛。

• 缺點：原子化效率低，靈敏度不夠高，而且一般不能直接分析固體樣品。

火焰原子吸收分光光度計干擾效應(yīng)

原子吸收光譜分析法與原子發(fā)射光譜分析法相比，盡管干擾較少并易于克服，但在實際工作中干擾效應(yīng)仍然經(jīng)常發(fā)生，而且有時表現(xiàn)得很嚴重，因此了解干擾效應(yīng)的類型、本質(zhì)及其抑制方法很重要。

原子吸收光譜中的干擾效應(yīng)一般可分為四類：①光譜干擾；②電離干擾；③化學(xué)干擾；④物理干擾。

1、光譜干擾

光譜干擾是指與有關(guān)光譜發(fā)射和吸收的干擾效應(yīng)。它主要來源于光源和原子化器。常見的光譜干擾有以下五種情況：

1、非共振線吸收的干擾

• 在測定的共振線波長附近，有單色器不能分離的被測元素的其他光譜線。

• 常見于多譜線元素，例如，鎳的分析線附近還有多條鎳的光譜線，這些譜線也能被鎳所吸收，但由于吸收系數(shù)不同、且一般都比共振線吸收系數(shù)低，結(jié)果導(dǎo)致測定靈敏度下降和標(biāo)準工作曲線的彎曲。

• 一般可用減小狹縫的方法來改善和消除這種干擾。

2、空心陰極燈的發(fā)射干擾

• 空心陰極燈內(nèi)材料含雜質(zhì)較多時，發(fā)射的非待測元素譜線不能為單色器所分開，結(jié)果也會導(dǎo)致測定靈敏度下降和標(biāo)準工作曲線的彎曲。

• 例如：鉛燈中的銅發(fā)射的216.5nm、216.7nm譜線與鉛的217.0nm共振線無法分開時，會影響正常吸收。

• 使用純度較高的單元素?zé)?，可避免此干擾。

3、自身發(fā)射和背景發(fā)射干擾

• 試樣中被測元素的原子受熱或吸收光源的輻射能后，本身被激發(fā)并發(fā)射出與吸收譜線相同波長的特征畐射。

• 火焰復(fù)雜燃燒所生成的的CO、CH、C2、O2、CN、OH等分子和游離基在火焰的高溫激發(fā)下，也能發(fā)射線狀或帶狀光譜。例如，乙炔分子在300～500nm譜區(qū)有較強的帶狀特征輻射。它們會疊加在分析光上。背景發(fā)射產(chǎn)生的是直流信號。

• 解決方法：儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計，將單色器放在原子化器和檢測器之間，除去大部分背景發(fā)射。

• 利用光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)整，使背景發(fā)射不能聚焦在單色器狹縫上，以減少其影響。

4、分子光譜吸收干擾

5、光的散射

2、物理干擾及其抑制

試樣在轉(zhuǎn)移、蒸發(fā)過程中，由于溶質(zhì)或溶劑的特性(如粘度、表面張力等)以及霧化氣體壓力等的變化，使噴霧效率或待測元素進入火焰的速度發(fā)生改變而弓I起的干擾。

如：溶液中鹽或酸的濃度大時，霧化效率下降，影響進入火焰中待測元素的原子數(shù)量，進而影響吸光度的大小。消除物理干擾的方法：配制與待測試樣具有相似組成的標(biāo)準溶液或適當(dāng)稀釋試樣減少干擾。

3、化學(xué)干擾

干擾物與被測元素之間形成較強的化學(xué)鍵或晶體，不易解離而影響原子化。

化學(xué)干擾類型和影響因素有：①陽離子干擾②陰離子干擾③絡(luò)合物干擾④火焰類型影響化學(xué)干擾。

化學(xué)干擾抑制

1. 加入釋放劑:加入過量的某種金屬元素與干擾元素化合，使生成更穩(wěn)定或更難揮發(fā)的化合物，從而釋放出待測元素。加入釋放劑是消除化學(xué)干擾的常用方法。

2. 加入絡(luò)合劑(保護劑）：加入這類試劑后，能使待測元素不與干擾元素化合，生成難揮發(fā)的化合物，從而消除了干擾。例如：添加絡(luò)合劑EDTA可防止磷酸對鈣的干擾。加入8-羥基喹啉可消除招對鎂的干擾。

3. 加入緩沖劑：某些共存的干擾元素，當(dāng)達到一定量時，其干擾影響趨于穩(wěn)定。在試樣及標(biāo)準溶液中都加入超過緩沖量(干擾不再變化的低量)的干擾元素，就可消除干擾。
   N2O-乙炔焰測定鈦時，鋁的存在使鈦的吸收增強。此時，可在試樣及標(biāo)準液中均加入200ug/ml以上的鋁，使干擾趨于穩(wěn)定，從而消除鋁的影響。

4. 分離：當(dāng)化學(xué)干擾情況復(fù)雜，用上述方法不能滿意解決時，可用化學(xué)分離的方法(如萃取、離子交換、沉淀等)將干擾元素除去。也可用標(biāo)準加入法控制化學(xué)干擾。

4、電離干擾及其抑制

基態(tài)原子在火焰中失去一個或幾個電子后形成離子，生成的離子不會產(chǎn)生基態(tài)原子的共振線吸收，使基態(tài)原子數(shù)減少，吸收強度的減弱。對于電離電位≤6eV的元素尤為顯著，火焰溫度越高，干擾越嚴重。

消除：加入易電離的其它元素(消除電離劑)。這些元素電離產(chǎn)生的大量電子使待測元素電離平衡向中性原子方向移動，待測元素的電離降低。例如，在測定鉀時，常加入一定濃度的鈉鹽或銫鹽，以提高測定的靈敏度。