原子吸收分光光度計原理、配置報價方案咨詢

　　　　　原子吸收分光光度計(Atomic Absorption Spectrometry , AAS)是在20世紀50年代中期出現并逐漸發(fā)展起來的一種新型儀器分析方法，是基于蒸氣相中被測元素的基態(tài)原子對其原子共振輻射的吸收強度來測定試樣中被測元素含量的一種方法。
    早在1802年，W.H.Wollaston在研究太陽連續(xù)光譜時，就發(fā)現太陽連續(xù)光譜中出現暗線。1817年J.Fraunhofer在研究太陽連續(xù)光譜時，再次發(fā)現這些暗線，由于當時尚不了解產生這些暗線的原因，于是就將這些暗線稱為Fraunhofer線。1859年，G.Kirchhoff與R.Bunson在研究堿金屬和堿土金屬的火焰光譜時，發(fā)現鈉蒸氣發(fā)出的光通過溫度較低的鈉蒸氣時，回引起鈉光的吸收，并根據鈉發(fā)射線和暗線在光譜中位置相同這一事實，斷定太陽連續(xù)光譜的暗線，這是太陽外圍的鈉原子對太陽光譜的鈉輻射吸收的結果。
    但是，原子吸收光譜作為一種實用的分析方法在20世紀50年代中期開始的，在1953年，由澳大利亞的瓦爾西（A. Walsh）博士發(fā)明銳性光源（空心陰極燈），1954年*臺原子吸收在澳大利亞由Walsh的指導下誕生，在1955年瓦爾西（A. Walsh）博士的論文“原子吸收光譜在化學中的應用”奠定了原子吸收光譜法的基礎。20世紀50年代末期一些公司先后推出原子吸收光譜商品儀器，發(fā)展了Walsh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(fā)展的時期。
    原子吸收光譜由許多優(yōu)點：檢出限低，火焰原子吸收可達ng.cm^-3級，石墨爐原子吸收法可達到10^-10-10^-14g;準確度高，火焰原子吸收的相對誤差<1%，石墨爐原子吸收法的約為3%-5%；選擇性好，大多數情況下共存元素對被測元素不產生干擾；分析速度快，應用范圍廣，能夠測定的元素多達70多個。
II. 原子吸收光譜
一、 光譜的種類和原子光譜分析
光譜的種類: 物質中的原子、分子處于運動狀態(tài)。這種物質的內部運動，在外部可輻射或吸收能的形式（即電磁輻射）表現出來，而光譜就是按照波長順序排列的電磁輻射。由于原子和分子的運動是多種多樣的， 因此光譜的表現也是多種多樣的。從不同的角度可把光譜分為不同的種類:

          按照波長及測定方法，光譜可分為：Y射線（0.005-1.4 Å）， X射線(0.1-100 Å )，光學光譜(100Å-300μm)和微波波譜(0.3mm-1m)。而光學光譜又可分為真空紫外光譜(100-2000 å)、近紫外光譜(2000-3800 Å)、可見光譜3800-7800 å)、近紅外光譜(7800å-3μm)和遠紅外光譜(3-300μm)。通常所說的光譜僅指光學光譜而言。

          按其外形，光譜又可分為連續(xù)光譜、帶光譜和線光譜。連續(xù)光譜的特點是在比較寬的波長區(qū)域呈無間斷的輻射或吸收，不存在銳線和間斷的譜帶。熾熱的熔體或固體會發(fā)射出連續(xù)光譜。這種光譜對光譜分析不利，需采取措施避免或消除之。帶光譜來源于氣體分子的發(fā)射或吸收，其特點是譜線彼此靠得很近，以致在通常的分光條件下，這些譜線似乎連成譜帶。這種帶光譜對原子發(fā)射光譜和原子吸收光譜分析都是不利的。線光譜是由外形無規(guī)則的相間譜線所組成。光譜線是單色器入口狹縫單色光像，譜線相間不連續(xù)是由原子能級的不連續(xù)（量子化）所決定的。這種線光譜是由氣磁性原子（離子）經激發(fā)后而產生的。

按照電磁輻射的本質，光譜又可分為分子光譜和原子光譜。分子光譜是由于分子中電子能級變化而產生的。
原子光譜可分為發(fā)射光譜、原子吸收光譜、原子熒光光譜和X- 射線以及X- 射線熒光光譜。前三種涉及原子外層電子躍遷，后兩種涉及內層電子的躍遷。目前一般認為原子光譜僅包括前三種。原子發(fā)射光譜分析是基于光譜的發(fā)射現象；原子吸收光譜分析是基于對發(fā)射光譜的吸收現象；原子熒光光譜分析是基于被光致激發(fā)的原子的再發(fā)射現象。
原子吸收光譜分析的波長區(qū)域在近紫外和可見光區(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氣時，被蒸氣中待測元素的基態(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。
二、 原子吸收光譜分析的特點
1．選擇性強
由于原子吸收譜線僅發(fā)生在主線系，而且譜線很窄，線重疊幾率較發(fā)射光譜要小得多，所以光譜干擾較小選擇性強，而且光譜干擾容易克服。在大多數情況下，共存元素不對原子吸收光譜分析產生干擾。由于選擇性強，使得分析準確快速。
2．靈敏度高
原子吸收光譜分析是目前zui靈敏的方法 之一。火焰原子吸收的相對靈敏度為ug/ ml - ng / ml；無火焰原子吸收的靈敏度在10-10-10-14之間。如果采取預富集，可進一步提高分析靈敏度。由于該方法的靈敏度高，使分析手續(xù)簡化可直接測定，則縮短分析周期加快測量進程 。由于靈敏度高，則需樣量少。微量進樣熱核的引入，可使火樂趣的需樣量少至20-300ul。無火焰原子吸收分析的需樣量僅5 – 100ul。固體直接進樣石墨爐原子吸收法僅需0.005 - 30mg，這對于試樣來源困難的分析是極為有利的。
3．分析范圍廣
4．精密度好
火焰原子吸收法的精密度較好。在日常的微量分析中，精密度為1-3%。如果儀器性能好，采用精密測量精密度可達x%。無火焰原子吸收法較火焰法的精密度低，目前一般可控制在15%之內。若采用自動進樣技術，則可改善測定的精密度。
 
缺點：
原子吸收光譜分析的缺點在于每測驗一種元素就要使用一種元素燈而使得操作麻煩。對于某些基體復雜的樣品分析，尚存某些干擾問題需要解決。如何進一步提高靈敏度和降低干擾，仍是當前和今后原子吸收分析工作者研究的重要課題。
 
三、 原子吸收光譜分析的應用
原子吸收光譜分析現巳廣泛用于各個分析領域，主要有四個方面：理論研究；元素分析；有機物分析；金屬化學形態(tài)分析
在理論研究中的應用：
原子吸收可作為物理和物理化學的一種實驗手段，對物質的一些基本性能進行測定和研究。電熱原子化器容易做到控制蒸發(fā)過程和原子化過程，所以用它測定一些基本參數有很多優(yōu)點。用電熱原子化器所測定的一些有元素離開機體的活化能、氣態(tài)原子擴散系數、解離能、振子強度、光譜線輪廓的變寬、溶解度、蒸氣壓等。
在元素分析中應用
原子吸收光譜分析，由于其靈敏度高、干擾少、分析復合快速，現巳廣泛地應用于工業(yè)、農業(yè)、生化、地質、冶金、食品、環(huán)保等各個領域，目前原子吸收巳成為金屬元素分析的zui有力工具之一，而且在許多領域巳作為標準分析方法。
原子吸收光譜分析的特點決定了它在地質和冶金分析中的重要地位，它不僅取代了許多一般的濕法化學分析，而且還與X- 射線熒光分析，甚至與中子活化分析有著同等的地位。目前原子吸收法巳用來測定地質樣品中40多種元素，并且大部分能夠達到足夠的靈敏度和很好的精密度。鋼鐵、合金和高純金屬中多種痕量元素的分析現在也多用原子吸收法。
原子吸收在食品分析中越來越廣泛。食品和飲料中的20多種元素巳有滿意的原子吸收分析方法。生化和臨床樣品中必需元素和有害元素的分析現巳采用原子吸收法。有關石油產品、陶瓷、農業(yè)樣品、藥物和涂料中金屬元素的原子吸收分析的文獻報道近些年來越來越多。水體和大氣等環(huán)境樣品的微量金屬元素分析巳成為原子吸收分析的重要領域之一。
利用間接原子吸收法尚可測定某些非金屬元素。
3． 在有機物分析中的應用
利用間接法可以測定多種有機物。8- 羥基喹啉(Cu)、醇類(Cr)、醛類(Ag)、酯類(Fe)、酚類(Fe)、聯乙酰(Ni)、酞酸(Cu)、脂肪胺(co)、氨基酸(Cu)、維生素C(Ni)、氨茴酸(Co)、雷米封(Cu)、甲酸奎寧(Zn)、有機酸酐(Fe)、苯甲基青霉素(Cu)、葡萄糖(Ca)、環(huán)氧化物水解酶(PbO、含鹵素的有機化合物(Ag)等多種有機物，均通過與相應的金屬元素之間的化學計量反應而間接測定。
4． 在金屬化學形態(tài)分析中的應用
通過氣相色譜和液體色譜分離然后以原子吸收光譜加以測定，可以分析同種金屬元素的不同有機化合物。例如汽油中5種烷基鉛，大氣中的5種烷基鉛、烷基硒、烷基胂、烷基錫，水體中的烷基胂、烷基鉛、烷基揭、烷基汞、有機鉻，生物中的烷基鉛、烷基汞、有機鋅、有機銅等多種金屬有機化合物，均可通過不同類型的光譜原子吸收聯用方式加以鑒別和測定。
四． 原子吸收光譜法
原子吸收光譜法是將待測元素的溶液在高溫下進行原子化變成原子蒸氣，由一束銳線輻射穿過一定厚度的原子蒸氣，光的一部分被原子蒸氣中的基態(tài)原子吸收。透射光經單色器分光，測量減弱后的光強度。然后，利用吸光度與火焰中原子濃度成正比的關系求得待測元素的濃度。
原子吸收技術如今已成為元素分析方面很受歡迎的一種方法。按朗比定律計算，吸收值與火焰中游離原子的濃度成正比：
吸收值 = Log₁₀(Io / It)= K*C*L
其中：Io = 由光源發(fā)出的入射光強度；It = 透過的光強度(未被吸收部分)；
C = 樣品的濃度(自由原子)；K = 常數(可由實驗測定)；L = 光徑長度
 
原子吸收法與紫外分光光譜法相似，即使用相似的波長，并且使用同一種定律（朗比定律）。不同之處是，原子吸收法使用一種線光源，并且樣品器（火焰或石墨爐原子化器）位于單色器前方，而不是其后面。
在原子吸收法實用方面，可將朗比定律簡化如下：
吸收值＝Log₁₀(Io/It)=KC
因為該儀器是用一系列標準樣品進行校準的，由此即可推導出各項樣品的濃度。該法并不是計算值，而是一種比較方法，因而不必象紫外光譜法測定消光系數那樣來測定常數。
在產生原子吸收過程時，樣品、火焰及樣品中的其它成分也都會有發(fā)射過程。為了將原子吸收過程與其它所有作用相區(qū)別，須將光源發(fā)生的能量進行調制，即按規(guī)定間隔開啟“編碼”，電子儀器即會同步地專門“搜索”來自該光源的信號。利用本方法時電子儀器不能探測到基本穩(wěn)定的火焰發(fā)射過程，僅能觀測到原子吸收過程
 
二）貝爾-蘭貝特定律的偏差                               
貝爾-蘭貝特定律只在理想情況下成立。以下情況，
均能引起此定律出現偏差
1）         輻射帶過寬引至雜波干擾
2）         樣本中可能存在的發(fā)射、熒光、散射等干擾
3）         樣本中的待測成分受非待測成分的干擾
4）         樣本中因濃度不同或溫度變化而引至化學平衡的遷移
解決辦法是作出校正曲線，當干擾情況嚴重時，采用標準添加法                          
注意：所有溶液都必須稀釋到相同的zui終濃度，因為這樣才能使任何存在的干擾物在所有溶液中濃度相同，并對原子總量具相同的影響
 
偏離貝爾-蘭貝特定律的主要因素
1.   與測定樣品溶液有關的因素：通常在濃度小于0.01mol.dm-3的稀溶液中，貝爾-蘭貝特定律才能成立
2.   貝爾-蘭貝特定律只適用于單色光