原子吸收光譜各參數選擇與使用要點(diǎn)

　　一光源的使用及參數選擇：

　　1 燈光源使用者選擇調節的參數是空心陰極燈的工作電流燈電流大小在決定輻射光強度的同時(shí)也影響輻射譜線(xiàn)寬度。輻射光強弱與儀器信噪比相關(guān)，而譜線(xiàn)寬度與原子吸收靈敏度相關(guān)。一般規律是燈電流增加，原子吸收靈敏度下降而儀器信噪比改善。但不同元素的空心陰極燈，電流增加對靈敏度與信噪比影響的程度不盡相同。例如：燈電流增加對鎘元素靈敏度的影響大于銅、鉛；燈電流增加對鐵元素信噪比的影響大于鎘元素。因為鎘屬于低熔點(diǎn)金屬，燈電流增大時(shí)其輻射譜線(xiàn)展寬顯著(zhù)并容易產(chǎn)生自吸，導致分析靈敏度下降幅度大；鐵屬于高熔點(diǎn)金屬，燈電流增加對譜線(xiàn)展寬影響小，對信噪比改善影響大。此外，還需要考慮燈電流增加對分析譜線(xiàn)展寬的影響，導致工作曲線(xiàn)線(xiàn)性范圍縮小的因素。由此看來(lái)，選擇燈電流的原則是：在不顯著(zhù)降低靈敏度和縮小工作曲線(xiàn)線(xiàn)性范圍的前提下，增加燈電流，以獲得盡可能好的信噪比，以不產(chǎn)生譜線(xiàn)展寬和自蝕的燈電流上限為其*工作電流。但在燈的原子譜線(xiàn)輻射強度足夠的情況下，盡量不使用打電流，以延長(cháng)燈的使用壽命。電流增加兩倍，壽命減少1/4。

　　2預熱時(shí)間大多數燈的預熱時(shí)間是15min左右，對單束光儀器而言，zui直接的方法是通過(guò)觀(guān)察儀器基線(xiàn)漂移量大小來(lái)確定。對于具有消除光源輻射光強漂移功能的雙光束或準雙光束儀器，則無(wú)需考慮燈的預熱問(wèn)題。

　　二光學(xué)系統的使用與參數選擇

　　1 分析譜線(xiàn)原子吸收光譜儀使用的空心陰極燈是銳線(xiàn)光源，卻非單色光源，而是復合光源。它除了發(fā)射陰極金屬元素的各原子譜線(xiàn)以及某些離子譜線(xiàn)外，還發(fā)射燈內工作氣體的譜線(xiàn)，甚至燈內存在的雜質(zhì)氣體譜線(xiàn)。因而使用者需要利用儀器光學(xué)系統選出光源輻射中所需要的譜線(xiàn)。多數情況下考慮選擇被測元素靈敏度zui高的共振吸收譜線(xiàn)。在原子吸收分析中，往往稱(chēng)其為主分析線(xiàn)。遇到以下情況時(shí)，需要考慮選擇靈敏度較低的其他原子吸收譜線(xiàn)，一般稱(chēng)為次靈敏線(xiàn)。①待測樣品中共存元素譜線(xiàn)，對被測元素主分析線(xiàn)造成光譜干擾時(shí)，對于譜線(xiàn)復雜的元素，例如鐵族元素都有次靈敏線(xiàn)，可以選擇適合的次靈敏線(xiàn)進(jìn)行測定，以避免光譜干擾，但這種選擇不適合次靈敏線(xiàn)少且次靈敏線(xiàn)與主分析線(xiàn)的靈敏度有數量級之差的元素。例如：鎂元素的次靈敏線(xiàn)202.5nm的靈敏度只是主分析線(xiàn)285.2nm的4%。對于這種情況，應當考慮采用消除共存元素干擾的其他方法。分析線(xiàn)干擾吸收線(xiàn)分析線(xiàn)干擾吸收線(xiàn)

　　Ca 422.673        Ge 422.657        Fe 271.903        Pt 271.904

　　Cd 228.802        As 228.812        Ga 403.298        Mn 403.307

　　Cu 324.754        Eu 324.753        Pr 492.495        Nd 492.453

　　Hg 253.652        Co 253.649        Sb 217.023        Pb 216.999

　　Zn 213.856        Fe 213.859        Sb 231.147        Ni 231.097

　　Al 308.215        V 308.211        Si 250.690        V 250.690

　　Co 252.136        In 252.137

　?、诒粶y元素主分析線(xiàn)位于紫外較短波區域（190~210nm），譜線(xiàn)輻射能量在儀器各部件傳遞過(guò)程中衰減較其他波長(cháng)區域要大，反射鏡鍍鋁膜的反射率在500nm處可達92%，在200nm處下降為78%。樣品中存在多個(gè)被測元素，而且各元素濃度范圍的待測元素，則可以選擇次靈敏線(xiàn)進(jìn)行測量。

　　2光譜通帶寬度

　?、俅郎y元素主分析線(xiàn)位于儀器系統地能量區，而且主線(xiàn)附近無(wú)待測元素或樣品共存元素的相鄰譜線(xiàn)，又無(wú)合適的次靈敏線(xiàn)可選。例如：As的主分析線(xiàn)193.7nm、Se的主分析線(xiàn)196.0nm、Zn的主分析線(xiàn)213.8nm、Cd的主分析線(xiàn)228.8nm等。如調節光源的燈電流，提高譜線(xiàn)輻射能量后，該譜線(xiàn)的信噪比任然較差時(shí)，需要考慮使用較大光譜帶寬，以改善儀器的信噪比而取得穩定的信號讀數。這樣或許對分析靈敏度有一定影響，但相比得到好的信噪比，其影響是次要的。例如改變鎘的光譜帶寬，彼此間靈敏度差別很小。

　?、诖郎y元素主分析線(xiàn)位于儀器系統高能量區（240-400nm范圍），而且主分析線(xiàn)附近無(wú)待測元素或樣品共存元素的相鄰譜線(xiàn)，例如：銀主分析線(xiàn)328.1nm，金242.8nm，鉻357.9nm，銅324.8nm，鉬313.8nm等譜線(xiàn)譜線(xiàn)光源輻射能量大，儀器系統中衰減少，使用較小的光譜帶寬對信噪比影響不打，而能得到較高的分析靈敏度與較大的線(xiàn)性范圍。

　?、鄞郎y元素主分析線(xiàn)附近有待測元素或樣品共存元素的相鄰譜線(xiàn)，不輪相鄰譜線(xiàn)是吸收線(xiàn)還是非吸收線(xiàn)，例如鎳的主分析線(xiàn)232.0nm，附近有Ni231.6nm，232.3nm離子線(xiàn)，錳分析線(xiàn)279.5nm附近有Mn279.8nm吸收線(xiàn)需要使用較小的光譜帶寬。

　　三 原子化系統的使用與參數選擇

　　1 火焰原子化系統參數選擇（三種工作參數，①調節火焰狀況參數②調整樣品溶液霧化狀

　　況參數③調節供氣參數）

　?、倩鹧骖?lèi)型 這一參數是至選擇不同種類(lèi)的燃氣與助燃氣搭配來(lái)獲得不同的火焰溫度與火焰特性，用于分析不同性質(zhì)的樣品與待測元素。⑴氬氣—氫氣火焰由于背景小，溫度低（1900℃）的特性，適合分析砷、硒等主分析線(xiàn)位于短紫外區的元素。⑵空氣—乙炔的溫度大約為2300℃，用于分析中低溫元素。⑶氧化亞氮—乙炔溫度可達2700℃，用于分析鈣、鍶、鋇、鉬等高溫元素。⑷富氧火焰（空氣—乙炔中添加一定比例的氧氣），根據氧氣添加量，使之成為溫度2700℃—3000℃還原性火焰（黃羽毛火焰），可用于高溫元素分析，可以替代氣源供給困難的氧化亞氮—乙炔火焰，有較好的效果。

　?、诨鹧娴男再|(zhì) 這一參數是指選擇燃氣與助燃氣流量比例來(lái)獲得不同化學(xué)特性的火焰。

　?、刍鹧娓叨?這一參數是選擇光源輻射光束通過(guò)火焰的部位，即光束距離燃燒器縫口的高度。由于不同元素在火焰中的不同區域原子化效率不同，導致吸收靈敏區位置不同，所以?xún)x器均具有手動(dòng)或自動(dòng)調節火焰高度的設備和高度指示裝置來(lái)執行該參數的調節功能。（100系列以下的無(wú)自動(dòng)調節，200以上的為自動(dòng)調節）。

　?、芑鹧骈L(cháng)度 此參數是指光束通過(guò)火焰的長(cháng)度。即自由原子蒸汽參與吸收的光程長(cháng)度。它與吸光度成正比。儀器對于空氣—乙炔火焰以及富氧火焰提供的zui大長(cháng)度是100nm，氧化亞氮是50nm。對于前者，在分析高濃度樣品時(shí)，可通過(guò)旋轉燃燒器，改變燃燒器縫口與儀器光軸間角度。來(lái)調整參與吸收的火焰長(cháng)度。大多數儀器具有手動(dòng)或自動(dòng)調節燃燒器旋轉角度的機構和角度值指示裝置，以執行該參數的調節功能。

　?、莼鹧鏈囟?溫度的調節是通過(guò)調節火焰高度。選擇火焰性質(zhì)與火焰類(lèi)型諸參數來(lái)實(shí)現。調整的需要取決于被分析樣品及待測元素的性質(zhì)，不可能有統一的要求。一些儀器附帶的分析手冊或有關(guān)原子吸收分析方法的著(zhù)作介紹不同類(lèi)型的樣品及待測元素適用的分析條件，使用者可以參考。

　?、尬毫?此參數是指噴霧器單位時(shí)間內吸取的溶液量。是影響分析靈敏度的只要因素。吸液量增大，靈敏度提高。但過(guò)大的吸液量不但不能提高靈敏度，反而會(huì )冷卻火焰，導致靈敏度下降。對于可調節噴霧器，通過(guò)調整毛細吸液管與節流管的相對位置來(lái)調整吸液量。國內有不少儀器采用毛細吸管與節流管的相對位置不可調的玻璃噴霧器，使吸液量在制造時(shí)調整并固定，使用者不能選擇。若有需要，可購置不同吸液量的噴霧器更換使用，或者在噴霧器后部進(jìn)樣毛細管尾端加上內徑不同的限流管，也可調節吸液量，吸液量的變化范圍在5—9mL/min之間。（國標是4—6mL/min，瑞利是8mL/min）。

　?、咛嵘?此參數是指經(jīng)噴霧器進(jìn)入燃燒器的溶液量，一般用吸液量與廢液量之差來(lái)衡量。相比吸液量，提升量對分析靈敏度的影響更為顯著(zhù)。提升量多少與噴霧器產(chǎn)生的氣溶膠細化程度有關(guān)。對于可調節噴霧器，使用者調整節流管口與撞擊球的相對位置，可以改變噴霧狀況及氣溶膠細化程度，從而改進(jìn)提升量，生成直徑小于10um的霧滴比例越大，進(jìn)入火焰的溶膠含量越多，能參與原子吸收的溶液量也越多，則吸收靈敏度提高。

　?、鄽庠磯毫?此參數是空氣壓縮機或氣體鋼瓶調壓器的出口壓力。不同種類(lèi)氣體的出口壓力不同，空壓機出口壓力視其儀器連接管道長(cháng)度及儀器供氣系統設計要求而定，調整范圍為0.3—0.5MPa。乙炔鋼瓶出口壓力調節范圍，對于普通空氣乙炔火焰是0.05—0.08MPa；對于氧化亞氮—乙炔火焰或富氧空氣—乙炔火焰是0.08—0.1MPa。氫氣鋼瓶出口壓力設定值在0.1MPa左右。氧化亞氮氣鋼瓶出口壓力設定在0.4MPa左右。氧氣鋼瓶出口壓力調節范圍是0.1—0.2MPa。

　?、釟怏w流量 如果調節助燃氣的流量，將影響噴霧器的噴霧狀況及溶液的吸液量。當噴霧狀況達到*狀態(tài)時(shí)的助燃氣流量不應隨意改變，否則會(huì )影響分析靈敏度。對于沒(méi)有輔助空氣的霧化燃燒器系統，通過(guò)調節輔助空氣流量來(lái)改變燃助比時(shí)，需要注意增加輔助空氣流量后，噴霧狀態(tài)是否有變化。對于沒(méi)有輔助空氣的空氣霧化燃燒器系統，一般只能通過(guò)改變燃氣流量來(lái)調節燃助比。

　　2石墨爐原子化系統參數選擇（分為五類(lèi)工作參數①原子化溫度參數②原子化時(shí)間參數③原子化升溫程序參數④載氣及保護氣參數⑤石墨管類(lèi)型參數）

　?、僭踊瘻囟?樣品溶液中的待測元素能否在石墨爐內很好地轉化為自由原子蒸汽。關(guān)鍵是選擇恰當的石墨爐溫度。一般樣品溶液從液態(tài)轉變?yōu)闅鈶B(tài)要經(jīng)過(guò)溶劑蒸發(fā)，基體去除，待測元素原子化三個(gè)階段。通常稱(chēng)為干燥、灰化、原子化。干燥大約為80—90℃為宜，灰化中，對低溫元素來(lái)說(shuō)，不應高于500℃，要不會(huì )使待測原子丟失。對高溫元素而言，選1000—1700℃的灰化溫度，都不會(huì )使待測原子丟失。為避免被測元素原子揮發(fā)損失，通常加入化學(xué)改進(jìn)劑。原子化的目的是將待測原子由其他形態(tài)轉化為自由原子蒸汽。低溫元素如鉛、鎘、鉈等，原子化溫度通常在2200—2600℃之間選擇。高溫元素如鉬、鍶、鋇、鈦等，原子化溫度范圍是2500—2900℃。

　　在原子化的三個(gè)階段結束后，為了減少對下一樣品的分析干擾。還需要增加一個(gè)被稱(chēng)做“空燒”的階段?？諢哪康氖乔宄龢悠吩踊蟮臍埩粑?。避免石墨管產(chǎn)生所謂的記憶效應?？諢臏囟纫话懵愿哂谠踊瘻囟?。

　?、谠踊瘯r(shí)間 干燥時(shí)間的選擇，當干燥溫度相同時(shí)，隨樣品量增加而加長(cháng)。當樣品量相同時(shí)，選擇的干燥溫度低，干燥時(shí)間長(cháng)。水溶液樣品的干燥溫度選擇80—90℃時(shí)，樣品量為10uL。干燥時(shí)間大約為10S；20uL樣品量，干燥時(shí)間約為20S，選擇干燥溫度低于80℃時(shí)，干燥時(shí)間需加長(cháng)5—10S。

　　灰化時(shí)間，一般中低溫元素的水溶液樣品，樣品量10—20uL的情況，灰化時(shí)間選擇10—20S即可。樣品量多于20uL的高溫元素水溶液，灰化時(shí)間可選擇30—50S。

　　原子化時(shí)間的選擇取決于待測樣品與元素的情況，原子化階段所需的溫度高zui低也在1700℃左右。故而原子化持續時(shí)間不能太長(cháng)，否則會(huì )大大縮短石墨管的壽命。一般選擇3—6S即可。

　　空燒時(shí)間則因其溫度比原子化溫度高，時(shí)間相應縮短，一般2—3S。

　?、凵郎爻绦?指確定石墨管加熱升溫的方式，通常有兩種方式可供選擇。一種是階梯式升溫，另一種是斜坡式升溫。斜坡式升溫適用于具有不同揮發(fā)溫度成分的復雜基體樣品?；蛘吵硪簶悠?。不至于因采用同一干燥或灰化溫度而發(fā)生暴沸或樣品損失。

　?、茌d氣與保護氣 石墨管如果在空氣中加熱至高溫將很快燒損。并且樣品溶液與氧氣產(chǎn)生的化學(xué)反應也不利于被測元素原子轉變?yōu)樽杂稍诱羝?。因此，必須采取措施是石墨管在升溫過(guò)程中與空氣隔絕。目前的辦法是向爐腔內通入惰性氣體。如氬氣或氮氣流量范圍一般都在800—2000mL/min。管內載氣流量多數儀器設置為分檔調節。根據確定的原子化溫度，流量一般在200—600mL/min。管內載氣一般有兩種形式：一種是原子化階段停氣，空燒階段恢復供氣，另一種是原子化過(guò)程不停氣，但在原子化階段將載氣流量降至20—40mL/min?？諢A段載氣恢復原設定流量。

　?、菔茴?lèi)型 按照石墨管材料分類(lèi)，有熱解涂層石墨管和非熱解涂層石墨管之分。按照石墨管形狀分類(lèi)，有直筒，杯型，凹臺形等。分析高溫難熔元素，使用熱解涂層優(yōu)于非熱解管。無(wú)論分析哪一種元素，使用熱解平臺管優(yōu)于其他類(lèi)型石墨管。分析非水溶液的粘稠性樣品溶液，則宜使用杯形管。

　　四 電學(xué)與數據處理系統的使用與參數選擇

　　1 燈電流

　　燈電流一般取值范圍通常是0—25mA，低熔點(diǎn)元素的燈電流平均值大約是2—8mA，高熔點(diǎn)元素的燈電流平均大約是5—15mA。燈電流取值增大，除了對原子發(fā)射譜線(xiàn)產(chǎn)生展寬或自吸影響外，與輻射光強之間也并非是*線(xiàn)性正比關(guān)系。

　　2負高壓

　　是指光電倍增管陰極與陽(yáng)極之間的供電電壓，國產(chǎn)儀器多在200—600V，國外儀器負高壓取值較高400—800V，取值是否合適應以獲得好的信噪比為前提。

　　3時(shí)間常數

　　指電學(xué)以數據處理系統對測量信號用濾波、去平滑等方法進(jìn)行處理后，檢驗電路對動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信號響應的快慢?；鹧娣治鑫招盘柋容^慢，時(shí)間常數選擇稍大，1—3S。太大則信號達到平臺時(shí)間過(guò)長(cháng)，消耗樣品溶液過(guò)多。石墨爐分析吸收信號是時(shí)間短暫的峰形信號，需要選擇小于1S的時(shí)間常數。

　　4延遲時(shí)間

　　指開(kāi)始吸噴樣品溶液與進(jìn)行信號采集處理的間隔時(shí)間。

　　5積分時(shí)間

　　此參數是為石墨爐法分析設置的，石墨爐的吸收信號是峰形信號，信號值大小可以使用峰值吸光度表示，也可以用峰形信號包括的峰