论文—原子吸收光谱法分析技术

论文—原子吸收光谱法分析技术内容摘要：

原子化系统 原子化系统直 接影响分析灵敏度和结果的重现性。 原子化器主要分为火焰与石墨炉两种。 火焰原子化系统一般包括雾化器、雾化室、燃烧器与气体控制系统。 如图 23所示 图 23 SOLAAR 火焰原子化器 11 石墨炉原子化器一般由石墨炉电源、石墨炉炉体及石墨管组成。 炉体又包括石墨锥、冷却座石英窗和电极架，如图 24 所示。 图 24 石墨炉原子化器 石墨炉原子化器又称电热原子化器。 它是用通电的办法加热石墨管，使石墨管内腔产生很高的温度，从而 使石墨管内的试样在极短的时间内热解、气化，形成基态原子蒸气。 石墨管的质量直接影响石墨炉分析的结果。 它通常是由高纯度、高强度和高致密度的优质石墨材料制成。 检测系统与数据处理系统 光电倍增管是原子吸收光谱仪的主要检测器，要求在 180900nm 测定波长内具有较高的灵敏度，并且暗电流小。 目前通过计算机软件控制的原子吸收仪具有很强的数据处理能力。 验收方法及指标 1） 波长示值误差与重复性 谱线理论波长与仪器波长机构读数的差值为波长示值误差。 通常我们要做波长准确度试验，即 点亮 Cu灯 , Mg 灯 , Ca 灯 待稳定后 , 在 带宽下 , 测量、 、 , 以给出的最大能量的波长示值 , 与标称值误差 12 ≤ ?。 2） 分辨率 仪器的分辨率是鉴别仪器对共振吸收线与邻近其他谱线分辨能力的一项重要指标。 通常用 Mn 双线 ,，峰谷能量测量值应小于峰值的 30%。 3） 基线稳定性 反映整机的稳定状况。 基线稳定性分动态与静态两种。 静态基线稳定性 : 开机预热 30 分钟，狭缝 , 点亮铜灯 , 灯电流＞ 3 mA, 波长处测量稳定性 , 30 分钟 内最大零漂量不大于。 动态基线稳定性 : 点燃乙炔 /空气火焰 , 20 分钟后进行测量 , 30 分钟内最大零漂不大于。 第四部分 原子吸收分析方法 根据原子化的手段不同，现有原子吸收最常用的有火焰法（ FAAS）、石墨炉法（ GFAAS）和氢化物发法（ HGAAS）三大类。 二、 火焰原子化法 火焰原子化法具有分析速度快，精密度高，干扰少，操作简单等优点。 火焰原子化法的火焰种类有很多，目前广泛使用的是乙炔 空气火焰，可以分析 30 多种元素，其次是乙炔 氧化亚氮（俗称笑气）火焰，可使测定元素增加到 60 多种。 火焰特性及基本过程 对火焰的基本要求是温度高、稳定性好与安全。 样品溶液被喷雾雾化进入火焰，大体经历以下几个过程，如图 31 所示： 1） 雾化 2） 脱水干燥 3） 熔融蒸发 4） 热解和还原 5） 激发、电离和化合 溶液 雾滴 雾滴分离 废液排放 固体微粒 混合脱水 小 雾滴进入火焰 喷雾 13 图 31火焰原子化过程示意图 火焰原子吸收法最佳条件选择 1） 吸收线选择 为获得较高的灵敏度，稳定性和宽的线性范围及无干扰测定，须选择合适的吸收线。 选择谱线的一般原则： a） 灵敏度 一般选择最灵敏的共振吸收线，测定 高含量元素时，可选用次灵敏线。 b） 谱线干扰 当分析线附近有其他非吸收线存在时，将使灵敏度降低和工作曲线弯曲，应当尽量避免干扰。 例如， 附近有 、 非吸收线干扰。 c） 线性范围 不同分析线有不同的线性范围，例如 优于。 2） 电流的选择 选择合适的空心阴极灯灯电流，可得到较高的灵敏度与稳定性。 从灵敏度考虑，灯电流宜用小，因为谱线变宽及自吸效应小，发射线窄，灵敏度增高。 但灯电流太小，灯放电不稳定。 从稳定性考虑，灯电 流要大，谱线强度高，负高压低，读数稳定，特别对于常量与高含量元素分析，灯电流宜大些。 在商品空心阴极灯上的标签上通常标有额定（最大）工作电流，对于大多数元素来说，日常分析的工作电流选择在额定电流的 40— 60%比较适宜，在这样的电流条件下工作，既能 14 达到较好的灵敏度，测定结果的精密度也能得到保证，这是因为灯的信噪比较适宜。 从维护灯和使用寿命角度考虑，对于高熔点、低溅射的金属，如铁、钴、镍、铬等元素等，电流允许用得大；对于低熔点，高溅射的金属，如锌、铅等元素，灯电流要用小；对于低熔点，低溅射的金属，如锡，若需增加 光强度，允许灯电流稍大些。 一般而言，灵敏度和精密度两者都应兼顾，灯电流的选择可通过实验确定，其方法是：在不同的灯电流下测量一个标准溶液的吸光度，绘制灯电流和吸光度的关系曲线确定，通常是选用灵敏度较高，稳定性较好的灯电流。 在使用空心极灯时，要在工作电流条件下通电预热 2030 分钟，发射强度才能稳定。 3） 光谱通带的选择 光谱通带的宽窄直接影响测定的灵敏度与标准曲线的线性范围。 光谱通带 =线色散率的倒数缝宽 对于无干扰线，谱线简单的元素，如碱金属、碱土金属，可用较宽的狭缝以减少灯电流和光电倍增管的高压来提高信 噪比，增加稳定性。 对存在干扰线、谱线复杂的元素，如铁、钴、镍等，需选用较小的狭缝，防止非吸收线进入检测器，来提高灵敏度，改善标准曲线的线性关系。 4） 燃气 助燃气比的选择 不同的燃气 助燃气比，火焰温度和氧化还原性质也不同。 根据火焰温度和气氛，可分为 贫燃火焰、化学计量火焰、发亮火焰和富燃火焰四种类型。 燃助比（乙炔 /空气）在 1： 6以上，火焰处于贫燃状态，燃烧充分，温度较高，除了碱金属可以用贫燃火焰外，一些高熔点和惰性金属，如 Ag、 Au、 Pd、Pt、 Rb 等，但燃烧不稳定，测定的重现性较差。 燃助比为 1： 4 时，火焰 稳定，层次清晰分明，称化学计量性火焰，适合于大多数元素的测定。 燃助比小于 1： 4 时，火焰呈发亮状态，层次开始模糊，为发亮性火焰。 此 15 时温度较低，燃烧不充分，但具有还原性，测定 Cr 时就用此火焰。 燃助比小于 1： 3 为富燃火焰，这种火焰有强还原性，即火焰中含有大量的CH、 C、 CO、 CN、 NH 等成份，适合于 Al、 Ba、 Cr等元素的测定。 铬、铁、钙等元素对燃助比反应敏感，因此在拟定分析条件时，要特别注意燃气和助燃气的流量和压力。 5） 观测高度的选择 观测高度可大致分三个部位。 光束通过氧化焰区，这一高度大约是离燃烧器缝口 612mm 处。 此处火焰稳定、干扰较少，对紫外线吸收较弱，但灵敏度稍低。 吸收线在紫外区的元素，适于这种高度。 光束通过氧化焰和还原焰，这一高度大约是离燃烧器缝口 46mm处。 此高度火焰稳定性比前一种差、温度稍低、干扰较多，但灵敏度高。 适于铍、铅、硒、锡、铬等元素分析。 光束通过还原焰，这一高度大约是离燃烧器缝口 4mm 以下。 此高度火焰稳定性最差、干扰多，对紫外线吸收最强，但吸收灵敏度较高。 适于长波段元素的分析。 6）检测器光电倍增管工作条件的选择 在日常分析工作中光电倍增管工作电压一般选在最大工作 电压（ 750V）的三分之一至三分之二范围内。 增加负高压能提高灵敏度，噪声增大，稳定性大；降低负高压，会使灵敏度降低，提高信噪比，改善测定的稳定性，并能延长光电倍增管的使用寿命。 原子吸收光谱分析中的干扰及消除 虽然原子吸收分析中的干扰比较少，并且容易克服，但在许多情况下是不容忽视的。 为了得到正确的分析结果，了解干扰的来源和消除是非常重要的。 1）物理干扰及其消除方法 物理干扰是指试样在转移，蒸发和原子化过程中，由于试样任何物理性质的变化而引起的原子吸收信号强度变化的效应。 物理干扰属非 选择性干扰。 在火焰原子吸收中 ,试样溶液的性质发生任何变化 ,都直接或间接的影响原子 16 阶级效率。 如试样的粘度生变化时，则影响吸喷速率进而影响雾量和雾化交率。 毛细管的内径和长度以及空气的流量同样影响吸喷速率。 试样的表面张力和粘度的变化，将影响雾滴的细度、脱溶剂效率和蒸发效率，最终影响到原子化效率。 当试样中存在大量的基体元素时，它们在火焰中蒸发解离时，不仅要消耗大量的热量，而且在蒸发过程中，有可能包裹待测元素，延缓待测元素的蒸发、影响原子化效率。 物理干。