用原子吸收分光光度计检测金属元素的小伙伴们,可能都会有这样的印象:原子吸收分光光度计稳定性不好,数据波动大,容易出偏差。那么为什么会这样呢?
我想个中原因很多,有原子吸收分光光度计本身先天性设计的问题、也有检测数据接受标准不合理的问题、还有参数设置的问题。其基本结构如下图
1、原子吸收分光光度计设计原理
原子吸收分光光度法定量关系遵守郎伯-比耳定律:
A=-lgl/l。=-lgT=KvCL
A为吸收度;I为透射光强度;I。为发射光强度;T为透射比;L为光通过原子化器光程(火焰长度),每台仪器的L值是固定的;kv是基态原子对频率为v的光的吸收系数,不同的元素,其值不同;C是被测样品浓度;所以A=KC。
从这个公式可知,样品浓度C的测定实际受到光源的发射光强度,透射光强度(实际被火焰原子化器,样品原子化效率影响)影响较大。
1.1雾化器雾化效果不好,如雾化室内不清洁、雾化器位置不好等。影响是样品干燥、蒸发、原子化不均匀,影响对辐射线能量的吸收。解决办法是调整雾化器位置。取出燃烧器,用棉签沾去离子水擦拭清洁雾化气室内壁及排废液口。
小技巧:按照火焰部位,结构可分为四区:1区为焰心部分,燃气在这一部分燃烧,样品在这一区域内干燥、蒸发;2区为第一反应区,碱金属、碱土金属在这一区域内原子化;3区温度较高大部分元素在这一区内原子化;4区温度最高,低温元素在这一区内被电离。在实际测试中,如果火焰高度选择不当,基态原子数变化异常,也会造成火焰状态不好,一般可根据具体情况选择合适的火焰高度。
1.2原子化器不稳定,如供气乙炔压力不稳,压缩空气中的水分过滤不完全,气路管道中有积水等。影响是原子化火焰燃烧不稳定,导致对样品干燥、蒸发、原子化不稳定,影响对辐射线能量的吸收。解决办法是保持乙炔和空气气路畅通,供气稳定,火焰均匀稳定。
火焰原子化器结构(图片来自网络)
石墨炉原子化器结构图(图片来自网络)
1.3灯能量不稳定,如光源使用寿命较长时,校验通不过。影响是导致光源发射的共振辐射的半宽度大于吸收线的半宽度;辐射强度变小;背景噪音增高,波长漂移较大。解决办法是替换新的光源,保证光源发射的共振辐射的半宽度要明显小于吸收线的半宽度,背景噪音低于特征共振辐射强度的1%;吸收波长30min之内漂移不超过1%;基线噪声小于0.1%。
小技巧:为什么都使用空心阴极灯(锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源)?原因时使用锐线光源时,光源发射线半宽度很小,并且发射线与吸收线的中心频率一致。这时发射线的轮廓可看作一个很窄的矩形,即峰值吸收系数Kv在此轮廓内不随频率而改变,吸收只限于发射线轮廓内。这样,一定的K。即可测出一定的原子浓度,保证了良好的稳定性。
当你了解到上面这些结构、原理和细节后,就不难理解为什么元素检测时不稳定了,因为这台仪器很容易受到本来就难以控制的燃烧气、雾化气和火焰的影响,也很容易被污染,因此检测时需要特别注意。
2、接受标准:原子吸收分光光度计光源发出特征性入射光很纯,且作为吸收光谱,99%的基态原子是窄频吸收,因此元素之间的干扰较小,可不经分离在同一溶液中直接测定多种元素,专属性高。加之性能好的仪器精密度可达0.1%~0.5%。因此常将重复性RSD值明确为不超过1%。
3、参数设置:
3.1狭缝宽度选择不当。狭缝宽度的越宽,信号越强,但噪音也越大;越窄信号越弱,噪音也越小。因此在保持测量灵敏度较高,线形范围较宽的条件下,以选择较大的狭缝宽度。如测Zn时,理论狭缝宽度应为0.5nm,而实际应用中狭缝宽度设为0.6nm时吸光值最大;对于某些谱线较复杂的元素,必须选择较小的狭缝宽度,以克服其他灵敏线的影响,得到稳定的结果。
3.2分析线的选择。通常选用共振吸收线为分析线,测定高含量元素时,可以选用灵敏度较低的非共振吸收线为分析线。
3.3空心阴极灯的工作电流。空心阴极灯一般需要预热10~30min才能达到稳定输出。灯电流过小,放电不稳定,故光谱输出不稳定,且光谱输出强度小;灯电流过大,发射谱线变宽,导致灵敏度下降,校正曲线弯曲,灯寿命缩短。选用灯电流的一般原则是,在保证有足够强且稳定的光强输出条件下,尽量使用较低的工作电流。通常以空心阴极灯上标明的最大电流的1/2~2/3作为工作电流。在具体的分析场合,最适宜的工作电流由实验确定。
3.4原子化条件的选择。在火焰原子化法中,火焰类型和特征是影响原子化效率的主要因素。对低、中温元素,使用空气-乙炔火焰;对高温元素,采用氧化亚氮-乙炔高温火焰;对分析线位于短波区(nm以下)的元素,使用空气-氢火焰是合适的。
3.5进样量。进样量过小,吸收信号弱,不便于测量;进样量过大,在火焰原子化法中,对火焰产生冷却效应。在石墨炉原子化法中,会增加除残的困难。在实际工作中,应测定吸光度随进样量的变化,达到最满意的吸光度的进样量,即为应选择的进样量。
以上就是今天的思考,后续工作中多加注意。
我想牵着你的手,走过这座桥,桥的那头是青丝,桥的这头是白发(沈从文)。