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：使被測樣品原子化。③分光系統：分離出汾西線，減少背景干擾。④檢測、記錄系統組成。

1、光源

光源一般采用空心陰極燈，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。

2、火焰原子化器

• 預混合型：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。

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

氣動噴霧器機構示意圖，作用：將試樣霧化

試液霧化后，進入霧化室，與燃氣在室內充分混合，之后進入燃燒器燃燒。較大的霧滴凝結后，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，是一個復雜的物理、化學過程。可表示為：氣液溶膠—燃燒脫水—氣固溶膠—固體加熱熔融—固體加熱氣化—固體分解為基態原子。
   其中，一小部分基態原子，吸收了火焰的熱能而被激發或電離，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，應當使用不同的火焰溫度。

3、分光系統（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

由檢測器（光電倍增管）、放大器、對數轉換器和電腦組成，用數字表頭顯示或用微機處理檢測數據。

火焰原子吸收分光光度計的優缺點

• 優點：火焰原子化法的操作簡便，重現性好，有效光程大，因此應用廣泛。

• 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

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

原子吸收光譜中的干擾效應一般可分為四類：①光譜干擾；②電離干擾；③化學干擾；④物理干擾。

1、光譜干擾

光譜干擾是指與有關光譜發射和吸收的干擾效應。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，但由于吸收系數不同、且一般都比共振線吸收系數低，結果導致測定靈敏度下降和標準工作曲線的彎曲。

• 一般可用減小狹縫的方法來改善和消除這種干擾。

2、空心陰極燈的發射干擾

• 空心陰極燈內材料含雜質較多時，發射的非待測元素譜線不能為單色器所分開，結果也會導致測定靈敏度下降和標準工作曲線的彎曲。

• 例如：鉛燈中的銅發射的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燈，可避免此干擾。

3、自身發射和背景發射干擾

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

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

• 解決方法：儀器結構設計，將單色器放在原子化器和檢測器之間，除去大部分背景發射。

• 利用光學系統的調整，使背景發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

試樣在轉移、蒸發過程中，由于溶質或溶劑的特性(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準溶液或適當稀釋試樣減少干擾。

3、化學干擾

干擾物與被測元素之間形成較強的化學鍵或晶體，不易解離而影響原子化。

化學干擾類型和影響因素有：①陽離子干擾②陰離子干擾③絡合物干擾④火焰類型影響化學干擾。

化學干擾抑制

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

2. 加入絡合劑(保護劑）：加入這類試劑后，能使待測元素不與干擾元素化合，生成難揮發的化合物，從而消除了干擾。例如：添加絡合劑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，當達到一定量時，其干擾影響趨于穩定。在試樣及標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，可在試樣及標準液中均加入200ug/ml以上的鋁，使干擾趨于穩定，從而消除鋁的影響。

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

4、電離干擾及其抑制

基態原子在火焰中失去一個或幾個電子后形成離子，生成的離子不會產生基態原子的共振線吸收，使基態原子數減少，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。