原子吸收分光光度計操作講義

1、原子吸收分光光度計操作講義一、原子吸收分光光度計的基本原理的特點:1、基本原理:被測物質(zhì)用適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ瞥扇芤汉?通過原子化器使其變成蒸氣。由被測元素作陰極的空心陰極燈光源發(fā)出的含有被測元素共振線的線光譜通過原子化儀時,其共振線被待測元素所吸收,吸收的多少與待測元素的含量相關(guān)(及成正比。被吸收后的線光譜經(jīng)單色器后進(jìn)入光電倍增管,光電倍增管將光能變成為電信號,經(jīng)電子放大器放大,與對數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換,通過指示儀表指示并經(jīng)過與標(biāo)準(zhǔn)曲線比對后就可得出被測元素含量。用圖解表示如下:光源-原子化器-單色器-檢測器其中光源包括空心陰極燈、燈電源。有的還有切光器(光源調(diào)制器為原子吸收提供足夠窄足夠強的強度輻射?？招?/p>

2、陰極燈主要由一個陽極和空心圓柱形陰極組成,陰極的材料為與待測元素同種元素或襯有同種元素的材料。兩個電極被密封在一個充有低壓惰性氣體,并帶有石英窗的玻璃管中。它包括:石英窗、惰性氣體、燈管、碳棒或鎢棒(陽極、空心陰極杯(空心圓柱型陰極(用待測元素制成或在鉑片鍍上一層待測元素當(dāng)給予足夠的燈電壓時,燈內(nèi)陰陽極之間放電,使內(nèi)充的惰性氣體離子化,帶正電的離子在電場的作用下高速飛向陰極表面,由于離子對陰極表面的高速轟擊,使待測元素的自由原子從陰極表面濺出,這種現(xiàn)象稱為"陰極測射"。測試出的原子又與稀有氣體原子或離子碰撞而激發(fā)出元素的共振輻射?？招年帢O燈由于激發(fā)條件穩(wěn)定,干擾因素少,所以

3、能發(fā)出足夠窄的銳線光輻射。空心陰極燈分單元素空心陰極燈和多元素空心陰極燈兩種,多元素空心陰極燈是由幾種高純度的元素粉末按一定比例混合壓制而成型的。由于它需要有切換裝置,并且它發(fā)出的諧振譜線強度要比單元素?zé)舻偷亩?靈敏度降低,所以沒有被廣泛使用。現(xiàn)在最普遍的還是單元素?zé)簟Ｇ泄馄?是一塊設(shè)置在光源燈之前的高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳形片。它能將光源燈連續(xù)發(fā)出的光輻射訊號轉(zhuǎn)變成周期變化的光訊號,目的是為了消除背景發(fā)射的干擾和提高放大器的穩(wěn)定性。原子化器:它將試樣在一定的能量下分解、原子化。原子化器分火焰原子化器、無火焰電熱原子化器和冷原子化器。其中無火焰電熱原子化器是未來的發(fā)展趨勢,它與火焰原子化器相比具有很多

4、優(yōu)點:測定的絕對靈敏度高;靈敏度比火焰原子化器提高1-3個數(shù)量級水平。液體和一般固體樣品可直接進(jìn)樣測定,省去了樣品的預(yù)處理;降低和減少了樣品預(yù)處理過程中帶來的誤差。用量極少;通常固體樣品用量為0.1-10毫克,液體用量為1-15毫升,因而特別適用于微量樣品分析。特別適用于易在火焰中形成耐熱氧化物元素的測定。缺點:其結(jié)果精密度相對火焰法來說較差。冷原子化器主要用于易汽化的元素,主要是汞。單色器:單色器就是將元素吸收后的共振譜線與其它波長的光分開,并將它聚焦到光電倍增管上。單色器由棱鏡和光柵組成。檢測系統(tǒng):包括光電元件,放大器和讀數(shù)系統(tǒng)。主要功能是將光能轉(zhuǎn)變成電能,同時通過儀表將電能的變化顯示出來

5、。讀數(shù)系統(tǒng)包括:電子放大器、同步檢波器、對數(shù)轉(zhuǎn)換器、讀數(shù)轉(zhuǎn)換器、讀數(shù)指示器等。2、原子吸收分光光度計檢測數(shù)據(jù)的理論依據(jù)根據(jù)朗伯-比爾定律和量子力學(xué),儀器指示與被分析的樣品濃度有以下關(guān)系:D=0.4343×(22/d×(ln2/×e2/mc2×No×f×L式中:D:儀器指示的消化值:被分析元素的共振線波長c:光速d:吸收譜線的多普勒寬度e:電子電荷m:原子量No:被分析原素的基態(tài)原子濃度f:振動強度L:原子蒸汽吸收層的厚度。當(dāng)儀器調(diào)試好進(jìn)行樣品測試時,除No外,其他條件都是確定的,所以儀器指示的消光值與被測元素的基態(tài)原子濃度成正比,故我

6、們在測一批樣品時,助燃汽燃汽波長,火焰高度,燈位置等一系列條件都必須和標(biāo)線完全一致,這樣才有可比性,因為我們所得到的樣品濃度是與標(biāo)線比較而得來的。如果在測樣的過程中,萬一條件改變了,那我們必須再重新建立標(biāo)準(zhǔn)曲線之后再接著測樣,所以也就不允許使用同一條標(biāo)準(zhǔn)曲線來計算不同樣次的樣品濃度。3、原子吸收分光光度計的特點:、選擇性極高,干擾少,很容易克服.、靈敏度高,精密度高,測量精度一般能達(dá)到PPm(10-6,特殊可達(dá)PPb(10-9、PPt (10-12(需用石墨爐。PPm(10-6精密度誤差<5%;PPb(10-9精密度誤差<20%。、分析樣品極快,一般以秒為單位。、測定范圍廣泛,理論

7、上包括所有的金屬元素和大部分非金屬元素,實際上大約有20種。、不能做元素同時測定,主要是燈的問題無法解決。二、原子吸收分光光度計的操作:1、火焰原子化器的分析技術(shù)要點:、燃?xì)?C2H2、乙腈、H2、煤氣、丙烷。、助燃?xì)?空氣、N2O(笑氣、氧氣、燃助比:剛好達(dá)到化學(xué)比時溫度最高,不同元素需要不同的燃助比。助燃?xì)?燃?xì)庾罡邷囟萇C空氣-煤氣1840空氣-丙烷1925空氣-氫氣2050空氣-乙炔2300氧(50%-氮(50%-乙炔2815氧氣-氫氣2700氧化亞氮-乙炔2955氧氣-乙炔3060氧化氮-乙炔3095氧氣-乙腈4640、其他:、燈電流的選擇:以測量數(shù)據(jù)最靈敏為準(zhǔn),但不可過小,容易造成

8、較大誤差,也不能過大,容易縮短燈壽命,并提高信噪比,因此選擇燈電流一般以額定工作電流的1/31/5為準(zhǔn)。譜線的選擇:每一種元素都有幾條可使用的吸收譜線為分析線,一般都選擇最靈敏的吸收線作為分析譜線;但在實際操作中,有時最靈敏的吸收線不一定很理想,因為有些元素最靈敏譜線的線性測量范圍較窄,測定高含量樣品,往往需要多次稀釋,從而引起誤差增大,此時可選用不太靈敏的吸收線作為分析線;有些元素的幾條吸收線的靈敏度相差不大,則應(yīng)考慮減少干擾方面來確定波長。常見元素測定的波長、測定波長范圍元素波長測定范圍g/g備注Mg28500.125Ca42270.525每10ml溶液加LaCL或SrCL1mlFe248

9、30.510低濃度344110以上高濃度Zn21380.15低濃度用MIBK萃取Cu32480.515Mn27950.1152、操作前的準(zhǔn)備:、標(biāo)線的配制總的原則是將所有樣品的濃度包括到標(biāo)線梯度范圍內(nèi),但又不能過大,配制標(biāo)液藥品的純度再分析純以上。元素藥品質(zhì)量g溶劑濃度ug/mlCa CaCO3(110O烘干0.2479HCl溶解,水定容至1升100Mg光譜純鎂0.1000HCl溶解,水定容至1升100Mn無水MnSO40.27491ml濃H2SO4、水至1升100 MnSO4150O烘干400oC灼燒2h、樣品前處理:、土壤全量NaOH熔融法0.20.5g樣品于鎳坩堝中加幾滴無水乙醇潤濕土樣

10、,取24g優(yōu)級純NaOH覆蓋其上面,在電爐上待NaOH完全熔融后轉(zhuǎn)入高溫電爐中700750oC、2030分鐘后冷卻至400oC 以下取出,內(nèi)容物用熱水小心溶解,轉(zhuǎn)入100ml容量瓶,用9N H2SO4調(diào)至酸性、定容、用慢速濾紙過濾。、土壤有效銅、鋅、鐵、錳提取0.005mol/L DTPA-0.01mol/L CaCL2-0.1mol/L TEA提取法水土比1:10振蕩30分鐘。、植株全量a、干燒灰化法:碳化、灰化、0.01mol/L鹽酸溶解b、濕灰化法:HNO3-H2SO4-HCLO4H2SO4-H2O210+325404+2、儀器檢查主要檢查儀器上乙炔開關(guān)是否關(guān)閉及氣路是否有漏氣現(xiàn)象。三、

11、原子吸收分光光度計的保養(yǎng)1、光源:元素?zé)羧绶胖眠^久或長時間不用,則都要每隔23個月在額定工作電流下空燒一次,每次時間15-30分鐘。2、光學(xué)系統(tǒng):外光路的光學(xué)元件應(yīng)保持干凈件,光學(xué)元件上如有油和水痕存在時,嚴(yán)禁用手去檫,可用蘸有乙醇和乙醚混合液的脫脂棉球去搽拭。有些元件如光柵,準(zhǔn)直鏡嚴(yán)禁擦拭。3、氣路系統(tǒng):要經(jīng)常檢查防止老化、凍裂、漏氣。四、干擾及其消除原子吸收分光譜分析的干擾主要有:電離干擾、光譜干擾、化學(xué)干擾和物理干擾。1、電離干擾:電離干擾主要存在與易電離的堿金屬元素和堿土金屬元素的測定中。消除:改變火焰類型,改變火焰溫度來控制和減少原子的電離度;加入一些比待測元素更易電離的物質(zhì),如:堿

12、土金屬加入堿金屬;堿金屬(K,Na加入更易電離的元素(Cs,Sr這些更易電離的元素在火焰中強烈電離可以大大抑制基態(tài)原子電離作用的發(fā)生。2、光譜干擾:屬于次要干擾(光譜不純,分析線重合或者相鄰,為分子的吸收干擾3、化學(xué)干擾:由于待測元素與試樣中的共存元素或火焰成分發(fā)生反應(yīng),生成難以分解的耐高溫化合物而影響待測元素的原子化。消除:加釋放劑或保護(hù)劑,釋放劑是加入物質(zhì)使之與干擾物質(zhì)生成更難分解的物質(zhì);保護(hù)劑是有機絡(luò)合劑,它與待測元素絡(luò)合而避免化學(xué)干擾。4、物理干擾:由試樣溶液的物理性質(zhì)和其他因素引起的進(jìn)樣速度,霧化率,溶劑蒸發(fā)或溶質(zhì)揮發(fā)等過程變化而造成的干擾。五、常見故障排除1、電流不足:關(guān)閉大的用電器。2、火焰不穩(wěn)定:檢查助燃?xì)庀到y(tǒng)(雙光束儀器3、無火焰:檢查燃?xì)庀到y(tǒng)是否漏氣(不可冒然點火4、讀數(shù)系統(tǒng)顯示不靈敏: