原子吸收光谱仪

原子吸收光谱仪可测定多种元素，火焰原子吸收光谱法可测到10-9g/mL数量级，石墨炉原子吸收法可测到10-13g/mL数量级。其氢化物发生器可对8种挥发性元素汞、砷、铅、硒、锡、碲、锑、锗等进行微痕量测定。

原子吸收光谱仪

• 原子化系统
  • 火焰原子化装置
    • 雾化器
      • 功能：将试液雾化
      • 原理：助燃气和燃气以高速通过毛细管外壁与喷嘴间隙时，在毛细管出口处的尖端形成负压区，从而将待测试液沿毛细管吸入并被高速气流分散成气溶胶（雾滴），雾滴碰撞撞击球（玻璃或耐腐蚀的陶瓷材料），进一步雾化成细雾。
      • 特点：喷雾稳定、雾滴细小且均匀、雾化效率高、适应性好
    • 燃烧器
      • 功能：形成火焰，使进入火焰的试样微粒原子化
      • 分类
        • 预混合型燃烧器
        • 全消耗型燃烧器
      • 原理：试液雾化后进入预混合室，与燃气充分混合，较大的雾滴凝结在壁上形成液珠，从废液管排出，细雾滴进入火焰，产生原子蒸气。
    • 火焰
      • 功能：提供一定的能量，促使试样雾滴蒸发、干燥并经过热解离或还原作用，产生大量基态原子。
      • 火焰状态种类
        • 化学计量火焰（中性火焰）
        • 富燃火焰（还原性火焰）
        • 贫燃火焰（氧化性火焰）
      • 分类
        • 空气－乙炔火焰
        • 氧化亚氮－乙炔火焰
      • 特点
        • 优点
          • ①便于使用、可靠和受记忆效应的影响小
          • ②燃烧器系统小巧、耐用、价格低廉
          • ③可获得足够的信噪比，精密度高，线性范围较石墨炉宽
        • 缺点
          • ①样品量需要较多（0.5-1mL）
          • ②只有 5 – 15 % 的雾化样品到达火焰
          • ③原子化效率低，伴随复杂的颜色反应
          • ④不能或难以直接分析固体或黏度高的液体样品
          • ⑤因为燃气和助燃气体将样品大量稀释，因而灵敏度受到限制
  • 非火焰原子化装置
    • 石墨炉原子化器
      • 功能：将试样中的待测元素转变成基态原子蒸气
      • 分类：电源、炉体、石墨管
      • 原理
        • 石墨管：盛放样品，作为电阻发热体。通电后，管内温度达到2000-3000oC，试样蒸发、原子化。
        • 保护气体：外气路中Ar气体沿石墨管外壁流动，保护石墨管在加热过程中不被烧蚀；内气路中Ar气体由石墨管两端流向管中心，并从中心孔流出，可排出空气，保护原子不被氧化，同时除去干燥和灰化阶段产生的蒸汽。
        • 冷却水：周围炉体通冷却水，以保护炉体。
      • 过程
        • 干燥：去除试样的溶剂
        • 灰化：破坏和蒸发去除基体，尽可能的将待测元素与共存组分分离，减少共存物和背景吸收的干扰。
        • 原子化：使待测元素转化为基态原子，供吸收到测定。
        • 烧净： 样品测定完成，高温去除石墨管的残渣，消除记忆效应。
      • 特点
        • 优点
          • 具有较高的可控温度
          • 原子蒸气在光程中的滞留时间长
          • 样品消耗量少
          • 抗干扰能力强——灰化分离
          • 灵敏度比火焰原子化法高100－1000倍
          • 几乎无需样品制备过程，可直接测定固体粉末
        • 缺点
          • 精密度、重现性较差
          • 杂散光引起的背景干扰比较严重，需要校正
          • 分析物在灰化过程中可能丢失
          • 速度慢，装置复杂昂贵，操作不方便
    • 氢化物原子化装置
      • 功能：将试样中的待测元素转变成基态原子蒸气
      • 分类
        • 氢化物发生器
        • 原子化装置
      • 原理：利用As、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb、Se、Te、Hg等元素或其氢化物在低温下易于挥发的特性，用强还原剂（KBH4或NaBH4）在酸性介质中与这些元素作用，生成气态氢化物。
      • 特点
        • 灵敏度高，可达10的-9次方g数量级
        • 选择性好，基体干扰和化学干扰都少
        • 操作简便、快速
        • 精密度比火焰原子化法差
• 光源
  • 功能
    • 发射待测元素的特征谱线
  • 分类
    • ①连续光源：在较大范围提供连续波长的光源 eg.氢灯、氘灯、钨丝灯。
    • ②线光源：提供特定波长的光源 eg.金属蒸汽灯（汞灯、钠蒸汽灯）、空气阴极灯、激光等。
  • 原理
    • 当正、负两极间施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极，在电子通路上与惰性气体原子碰撞而使之电离，带正电荷的惰性气体离子在电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击，使阴极表面金属原子溅射出来，溅射出来的金属原子再与电子、惰性气体原子及离子发生碰撞而被激发，从而发射出阴极物质的共振线。
  • 特点
    • ①发射待测元素的共振线
    • ②发射的共振线必须是锐线
    • ③光强度足够大，稳定性好，寿命长
  • 种类
    • 单元素灯
      • 优点:发光强度大、谱线简单、稳定性好
      • 缺点:每测一个元素都需要更换相应的待测元素的空心阴极灯，使用不太方便。
    • 多元素灯
      • 优点:①缩小预热时间 ②可以连续测定多种元素 ③使用方便，减少换灯次数
      • 缺点:①谱线较复杂 ②发光稳定性和寿命不及单元素灯 ③金属键的组合不是任意的 ④价格较高
    • 多阴极灯
      • 结构:有一个阳极放置中间位置，其周围放置6种金属元素6个阴极。
      • 缺点:价格昂贵
    • 高性能灯或超灯
      • 原理:比普通空心阴极灯（HCL）多一对辅助电极，辅助电极通几百毫安的低压直流电使其产生电离的气体原子流，使从空心阴极溅射出来的金属原子与之碰撞又进一步激发，从而提高共振线的强度。
      • 优点:①光强度比普通空心阴极灯强几倍到几十倍 ②不产生谱线变宽 ③适用于As、Sb、Bi、Se、Ag、Cd、Pb或某些稀有元素。
    • 无极放电灯
      • 原理:通过在驱动器提供的高频电场中，由高频电场能量使石英管内产生气体放电，并将管内惰性气体原子激发。随着放电的进行，石英管温度升高，使金属卤化物/金属-碘混合物蒸发和解离。待分析元素原子与被激发的惰性气体原子之间发生非弹性碰撞而被激发发射特征辐射光谱。
      • 优点: ①无极放电灯特别适用于某些挥发性元素 ②光强度大 ③没有自吸 ④谱线宽度窄 ⑤谱线更纯 ⑥具有更好的灵敏度和更低的检出限。
      • 应用与局限:目前制成的无极放电灯有Zn、Cd、Hg、Ca、In、Tl、Sn、Pb、As、 Sb、Bi、Se、Tc等。有些元素因缺乏适当的蒸气压或能与石英反应，不易制成无极放电灯。
• 作用：将试样中的待测元素转变成基态原子蒸气