原子吸收分光光度計(jì)原理、配置報(bào)價(jià)方案咨詢

　　　　　原子吸收分光光度計(jì)(Atomic Absorption Spectrometry , AAS)是在20世紀(jì)50年代中期出現(xiàn)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(cè)元素的基態(tài)原子對(duì)其原子共振輻射的吸收強(qiáng)度來測(cè)定試樣中被測(cè)元素含量的一種方法。
    早在1802年，W.H.Wollaston在研究太陽(yáng)連續(xù)光譜時(shí)，就發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)連續(xù)光譜中出現(xiàn)暗線。1817年J.Fraunhofer在研究太陽(yáng)連續(xù)光譜時(shí)，再次發(fā)現(xiàn)這些暗線，由于當(dāng)時(shí)尚不了解產(chǎn)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(shí)，發(fā)現(xiàn)鈉蒸氣發(fā)出的光通過溫度較低的鈉蒸氣時(shí)，回引起鈉光的吸收，并根據(jù)鈉發(fā)射線和暗線在光譜中位置相同這一事實(shí)，斷定太陽(yáng)連續(xù)光譜的暗線，這是太陽(yáng)外圍的鈉原子對(duì)太陽(yáng)光譜的鈉輻射吸收的結(jié)果。
    但是，原子吸收光譜作為一種實(shí)用的分析方法在20世紀(jì)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(tái)原子吸收在澳大利亞由Walsh的指導(dǎo)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(xué)中的應(yīng)用”奠定了原子吸收光譜法的基礎(chǔ)。20世紀(jì)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(shè)計(jì)思想。到了60年代中期，原子吸收光譜開始進(jìn)入迅速發(fā)展的時(shí)期。
    原子吸收光譜由許多優(yōu)點(diǎn)：檢出限低，火焰原子吸收可達(dá)ng.cm^-3級(jí)，石墨爐原子吸收法可達(dá)到10^-10-10^-14g;準(zhǔn)確度高，火焰原子吸收的相對(duì)誤差<1%，石墨爐原子吸收法的約為3%-5%；選擇性好，大多數(shù)情況下共存元素對(duì)被測(cè)元素不產(chǎn)生干擾；分析速度快，應(yīng)用范圍廣，能夠測(cè)定的元素多達(dá)70多個(gè)。
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(zhì)中的原子、分子處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這種物質(zhì)的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，在外部可輻射或吸收能的形式（即電磁輻射）表現(xiàn)出來，而光譜就是按照波長(zhǎng)順序排列的電磁輻射。由于原子和分子的運(yùn)動(dòng)是多種多樣的， 因此光譜的表現(xiàn)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(zhǎng)及測(cè)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(xué)光譜(100Å-300μm)和微波波譜(0.3mm-1m)。而光學(xué)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(yuǎn)紅外光譜(3-300μm)。通常所說的光譜僅指光學(xué)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(diǎn)是在比較寬的波長(zhǎng)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(huì)發(fā)射出連續(xù)光譜。這種光譜對(duì)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(diǎn)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(duì)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(jí)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(jīng)激發(fā)后而產(chǎn)生的。

按照電磁輻射的本質(zhì)，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(jí)變化而產(chǎn)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(nèi)層電子的躍遷。目前一般認(rèn)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(xiàn)象；原子吸收光譜分析是基于對(duì)發(fā)射光譜的吸收現(xiàn)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(xiàn)象。
原子吸收光譜分析的波長(zhǎng)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(cè)元素的特征光譜通過樣品的蒸氣時(shí)，被蒸氣中待測(cè)元素的基態(tài)原子所吸收，由發(fā)射光譜被減弱的程度，進(jìn)而求得樣品中待測(cè)元素的含量。
二、 原子吸收光譜分析的特點(diǎn)
1．選擇性強(qiáng)
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(qiáng)，而且光譜干擾容易克服。在大多數(shù)情況下，共存元素不對(duì)原子吸收光譜分析產(chǎn)生干擾。由于選擇性強(qiáng)，使得分析準(zhǔn)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(duì)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(yù)富集，可進(jìn)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(jiǎn)化可直接測(cè)定，則縮短分析周期加快測(cè)量進(jìn)程 。由于靈敏度高，則需樣量少。微量進(jìn)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?jī)H5 – 100ul。固體直接進(jìn)樣石墨爐原子吸收法僅需0.005 - 30mg，這對(duì)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(cè)量精密度可達(dá)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(nèi)。若采用自動(dòng)進(jìn)樣技術(shù)，則可改善測(cè)定的精密度。
 
缺點(diǎn)：
原子吸收光譜分析的缺點(diǎn)在于每測(cè)驗(yàn)一種元素就要使用一種元素?zé)舳沟貌僮髀闊?。?duì)于某些基體復(fù)雜的樣品分析，尚存某些干擾問題需要解決。如何進(jìn)一步提高靈敏度和降低干擾，仍是當(dāng)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(yīng)用
原子吸收光譜分析現(xiàn)巳廣泛用于各個(gè)分析領(lǐng)域，主要有四個(gè)方面：理論研究；元素分析；有機(jī)物分析；金屬化學(xué)形態(tài)分析
在理論研究中的應(yīng)用：
原子吸收可作為物理和物理化學(xué)的一種實(shí)驗(yàn)手段，對(duì)物質(zhì)的一些基本性能進(jìn)行測(cè)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(cè)定一些基本參數(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)。用電熱原子化器所測(cè)定的一些有元素離開機(jī)體的活化能、氣態(tài)原子擴(kuò)散系數(shù)、解離能、振子強(qiáng)度、光譜線輪廓的變寬、溶解度、蒸氣壓等。
在元素分析中應(yīng)用
原子吸收光譜分析，由于其靈敏度高、干擾少、分析復(fù)合快速，現(xiàn)巳廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生化、地質(zhì)、冶金、食品、環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)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(lǐng)域巳作為標(biāo)準(zhǔn)分析方法。
原子吸收光譜分析的特點(diǎn)決定了它在地質(zhì)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(xué)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(cè)定地質(zhì)樣品中40多種元素，并且大部分能夠達(dá)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(xiàn)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(xiàn)巳采用原子吸收法。有關(guān)石油產(chǎn)品、陶瓷、農(nóng)業(yè)樣品、藥物和涂料中金屬元素的原子吸收分析的文獻(xiàn)報(bào)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(lǐng)域之一。
利用間接原子吸收法尚可測(cè)定某些非金屬元素。
3． 在有機(jī)物分析中的應(yīng)用
利用間接法可以測(cè)定多種有機(jī)物。8- 羥基喹啉(Cu)、醇類(Cr)、醛類(Ag)、酯類(Fe)、酚類(Fe)、聯(lián)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(jī)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(jī)化合物(Ag)等多種有機(jī)物，均通過與相應(yīng)的金屬元素之間的化學(xué)計(jì)量反應(yīng)而間接測(cè)定。
4． 在金屬化學(xué)形態(tài)分析中的應(yīng)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(cè)定，可以分析同種金屬元素的不同有機(jī)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(jī)鉻，生物中的烷基鉛、烷基汞、有機(jī)鋅、有機(jī)銅等多種金屬有機(jī)化合物，均可通過不同類型的光譜原子吸收聯(lián)用方式加以鑒別和測(cè)定。
四． 原子吸收光譜法
原子吸收光譜法是將待測(cè)元素的溶液在高溫下進(jìn)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(jīng)單色器分光，測(cè)量減弱后的光強(qiáng)度。然后，利用吸光度與火焰中原子濃度成正比的關(guān)系求得待測(cè)元素的濃度。
原子吸收技術(shù)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(jì)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(qiáng)度；It = 透過的光強(qiáng)度(未被吸收部分)；
C = 樣品的濃度(自由原子)；K = 常數(shù)(可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定)；L = 光徑長(zhǎng)度
 
原子吸收法與紫外分光光譜法相似，即使用相似的波長(zhǎng)，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(shí)用方面，可將朗比定律簡(jiǎn)化如下：
吸收值＝Log₁₀(Io/It)=KC
因?yàn)樵搩x器是用一系列標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行校準(zhǔn)的，由此即可推導(dǎo)出各項(xiàng)樣品的濃度。該法并不是計(jì)算值，而是一種比較方法，因而不必象紫外光譜法測(cè)定消光系數(shù)那樣來測(cè)定常數(shù)。
在產(chǎn)生原子吸收過程時(shí)，樣品、火焰及樣品中的其它成分也都會(huì)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(jìn)行調(diào)制，即按規(guī)定間隔開啟“編碼”，電子儀器即會(huì)同步地專門“搜索”來自該光源的信號(hào)。利用本方法時(shí)電子儀器不能探測(cè)到基本穩(wěn)定的火焰發(fā)射過程，僅能觀測(cè)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(xiàn)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(cè)成分受非待測(cè)成分的干擾
4）         樣本中因濃度不同或溫度變化而引至化學(xué)平衡的遷移
解決辦法是作出校正曲線，當(dāng)干擾情況嚴(yán)重時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)添加法                          
注意：所有溶液都必須稀釋到相同的zui終濃度，因?yàn)檫@樣才能使任何存在的干擾物在所有溶液中濃度相同，并對(duì)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(cè)定樣品溶液有關(guān)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