原子吸收分光光度计应用与维护

原子吸收基本结构及各部件操作注意事项原子吸收分析方法的优化与具体应用实例解析原子吸收常见故障及日常维护原子吸收光谱法利用空心阴极灯所发出被测元素的特征辐射光，被原子化器原子化时所产生的样品蒸气中待测元素的基态原子所吸收。通过测定特征辐射光被吸收的大小，来计算出待测元素含量的一种分析方法。检测器原子化器光源分光系统数据处理及显示光源光源的作用是发射被测元素的特征波长光。常见光源：元素灯/无极放电灯单元素灯：只用一种金属元素制作。多元素灯：用两种以上金属合金制作。高强度/高性能空心阴极灯灯电流（额定电流下工作）工作原理（低压辉光放电）Cu1空心阴极灯工作机理空心阴极灯是一种辐射强度大，而且稳定度高的锐线光源。其放电机理是一种特殊的低压辉光放电。简单的讲就是在两电极之间施加200～500V的电压，使得阴极释放出的电子在电场作用下被加速向阳极运动，高速运动的电子与填充气体（Ne）原子发生激烈的碰撞，从而使填充气体发生电离，发出二次电离。填充气体阳离子在电场作用下加速轰击阴极表面而引起阴极溅射效应，溅射出阴极材料附着在阴极表面，进一步和阳离子和电子发生非弹性碰撞而被激发发光。元素灯的使用注意事项新买元素灯的检查不得使用超过额定最大灯电流阴极材料溅射，寿命缩短不要长期搁置，定期点亮轻拿轻放/污染元素灯老化的判断依据不亮/光斑发散/无法寻峰/灯内打火花火焰通过乙炔—空气火焰（乙炔—笑气）火焰提供足够的高温，达到样品原子化的目的石墨炉通过控制在石墨管中通过电流的大小，产生足够的高温，达到样品原子化的目的氢化物部分元素在酸性介质中与硼氢化钾反应生成相应的氢化物气体，在加热的石英管中（1000度）达到原子化目的雾化器作用是吸入试样溶液并雾化，使之形成为微米级的气溶胶。雾滴越细、越多，在火焰中生成的基态自由原子就越多，检出限越低。雾化筒提供了样品与燃气与助燃气充分混合的空间由于雾化器常与试液接触，其内表面容易被溶液所含腐蚀性组分损坏。一般使用惰性的材料做成雾化器，中央毛细管多为铂铱合金，而用钽/铂/聚四氟乙烯制作喷嘴燃气试样预混合室燃烧器雾化器助燃气TAS990-高效玻璃雾化器（先进雾化器之一）提高雾化效率增强稳定性雾化器的维护防止使用强有机溶剂防HF、防强碱，防止堵塞每次测量完成，吸喷去离子水2-3分钟。工作室内温度不可低于10度，否则喷口的降温作用可造成结冰堵塞，损坏雾化器。所有雾化器之间的撞击球不能互换，否则灵敏度会降低。撞击球一般不用调节，直接抵住喷口底部。如果灵敏度和动态稳定性不好照以下方法调节：打开空气源，吸喷蒸馏水，来回转动撞击球，撞击球连接杆可在下方正负45度之间来回调节，使喷出的雾尽量与轴线对称呈椭圆状向前喷出。限流管堵塞：用注射器注水通开或更换新限流管。雾化器堵塞：常堵在喷口处，决不能用金属丝捅，否则可能损坏雾化器。雾化器的使用注意事项点火之前的安全考虑（1）水封——雾化筒废液接管，液位自动监测（2）燃烧头位置——燃烧头是否与雾化筒完全接触（3）空气压力检测——是否有足够的助燃气（4）火焰燃烧探头——火焰意外熄灭时自动关闭乙炔开关优点：（1）原子化条件稳定，重现性好（2）分析速度快（3）火焰类型多，测定元素广泛（4）干扰相对较少，操作方法易掌握不足：（1）雾化效率较低10%（2）自由原子在火焰中停留时间短10-4s，灵敏度不足（3）普通空气/乙炔火焰对难解离元素测定效率低Ba/Al/Si世界六家分析仪器厂商主推：美国PE、德国耶拿、澳大利亚GBC、加拿大Aurora、美国Varian中国：普析通用石墨炉原子化器—横向加热石墨炉原子化器包括炉体、石墨管和电源三大部分。原子化发生在一个圆筒状石墨管中，中央开一个小孔作为液体试样的注入口和保护气体的出气口。通过控制石墨炉电源电流输出的大小，达到干燥、灰化、原子化、净化4个步骤。纵向加热石墨炉横向加热石墨炉TAS990系列PEAA800THGAJenaZeenit700纵向石墨管横向石墨管•图中可以看出横向加热方式在管长方向温度分布比较均匀，几乎没有温度梯度横向和纵向加热原子化温度比较元素纵向加热原子化温度T℃横向加热原子化温度T℃Cd20001700Mn24002200Mo27002400Ni24002100Pb20001800V27002400•横向加热所需原子化温度更低相比石墨管寿命更长横向和纵向加热的抗基体干扰能力比较表类别横向加热石墨炉纵向加热石墨炉含0.5%NaCl（作为基体）的100ug/LPb标准液的吸光度（Abs）0.32210.3206100ug/LPb标准液的吸光度（Abs）0.22070.1052差值0.10140.2154横向加热石墨管消除记忆效应0.8ngMo横向记忆效应为3.3%，而纵向记忆效应为18%纵向加热2650℃横向加热2500℃普通无涂层石墨管——灵敏度差，对酸敏感，现在应用较少热解涂层石墨管（PGTWall）——峰形尖锐，灵敏度高，对酸敏感平台热解涂层石墨管（PGTPlatform）——峰形相对展开，同等温度下效率更高，改善温度在时间与空间的不均匀性，对酸相对不敏感，通过优化升温程序也消除了很多基体干扰涂层平台无涂层管热解涂层优点：（1）自由原子在吸收区停留时间长（2）原子化在氩气中进行，有利于氧化物分解（3）样品用量小10-20uL，原子化效率高，90%（4）可测定元素多，检出限一般ng/mL级。缺点：——管壁的时间不等温——管内的空间不等温——复杂基体背景干扰严重FAAS与GAAS的比较石墨炉原子化器1进样量10-20l2分析灵敏度高（ppb级）3基态原子停留时间1～2秒——原子利用率高4对难熔元素测定优秀5影响分析因素多6重现性稍差、分析速度慢火焰原子化器1雾化器提升速3-6mL/min2分析灵敏度低（ppm级）3基态原子在火焰中停留时间0.0001秒——原子利用率低4难熔元素原子效率低5化学干扰影响少6重现性好、操作简单、分析速度快有些元素（如As，Bi，Ge，Sn，Pb等）在酸性介质中与硼氢化钾、还原剂反应生成相应的氢化物气体，被载气（Ar）带入到加热的石英管中（1000度）进行原子化，从而进行吸收测量。例如AsO33-+BH4-+H+AsH3AsHg冷原子吸收特点：大通量C-T结构设计多光谱带宽选择0.1/0.2/0.4/1.0/2.0nm主要作用：挑选分析所用的特征谱线主要部件：平面全息光栅凹面全息光栅中阶梯光栅外光路系统单色器燃烧器主要作用：采集微弱信号并进行放大主要部件：PMT光电倍增管CCD等固态检测器试样引入原子化装置时，除了试样中分析元素原子化产生的特征吸收外，还存在明显的分子带状吸收。（1）分子吸收（难熔盐分子和气体分子）（2）固体微粒对光的散射和折射D2灯连续光源背景校正原理优点:缺点：扣除背景准确度高使用范围小190～350nm不影响测试灵敏度不能扣除结构背景必须严格拟合光斑避免多扣或者少扣A空=Aa+AbA氘=AbA=A空–A氘=Aa+Ab–Ab=Aa自吸收扣背景(190~900nm）是利用在大电流时空心阴极灯出现自吸收现象，发射的光谱线变宽，以此测量背景吸收.塞曼扣背景塞曼效应——将光源置于强大的磁场中时，光源发射的谱线在强磁场作用下，因原子中能级发生分裂而引起光谱线分裂的磁光效应.TAS-986当前位置:原子吸收分光光度计系列●产品简介TAS-990系列原子吸收分光光度计系列TAS-986当前位置:原子吸收分光光度计系列●产品简介即将推向市场A3原子吸收分光光度计1先进的石墨炉横向加热方式2多种气源选择（乙炔-空气，乙炔-笑气，液化气-空气）3三种燃烧头，软件自动识别4火焰，石墨炉自动进样器一体化设计5USB通讯样品状态与复杂度，选用合适前处理方法元素含量范围/要求检测限？元素适用的分析方法？是否存在严重基体或者背景干扰？选择什么校正方法？一次曲线？二次曲线？标准加入法？测定元素标准方法分析方法检出限CaGB/T5009.92-2003FAAS0.1PPm总AS及无机AsGB/T5009.11-2003HG-AFS1ppbPbGB/T5009.12-2003GF-AAS0.5ppbCuGB/T5009.13-2003GF-AAS0.3ppbZnGB/T5009.14-2003FAAS0.4ppm干法灰化处理称取5.00g试样置于瓷坩埚中，加5mL硝酸，放置30min，小火蒸干，继续加热炭化，移入到马弗炉当中，加热500度灰化4h，取出冷却后，用5mL20%（V/V）硝酸溶解灰分处理，定容至100mL用1%的硝酸做空白Cu标准0.51.02.03.0ug/mL，1%硝酸定容Zn标准0.10.20.30.4ug/mL，1%硝酸定容标准曲线法直接测定Cu/ZnCuZn实例2：地表水中Ni的测定STEP1不改变任何仪器默认参数（0.2nm，2mA，1300mL/min乙炔，0.25MPa空气）STEP2为了降低吸光度，保证较大的线性范围，可考虑的方法（1）旋转燃烧头，降低光程；（2）降低雾化器效率；（3）减少提升量；（4）选择次灵敏线进行分析SETP3燃气流量的考察（贫燃焰/化学计量火焰/富燃火焰）Ni属于较易原子化元素，在贫穷燃中分析较为合适，即可优化乙炔流量1200—1500mL/minSTEP4火焰燃烧头高度优化范围4—8mmSTEP6光谱带宽的优化原则：在保证只有分析线通过出射狭缝到达检测器的前提下，尽可能选用较宽的光谱带宽，以获得较好的信噪比次灵敏线的优化称取干燥的植物样品0.5g，加硝酸在高压微波消解罐中消解，消解后的样品要进行赶酸，稀释定容。配置Pb标准系列0，20，40，80ng/mL加入Mg（NO）2做为及基体改进剂干燥•观察升温曲线，以不出现爆泡现象为佳•干燥温度可以选择两步干燥低温干燥去除低沸点有机物，高温干燥去除水分。灰化•优化过程中，应有效去除背景干扰，且不产生吸元素损失，测试吸光度强度不下降为佳原子化•原子化完全的情况下，适中的原子化温度•原子化温度不宜太高净化•一般情况下，以原子化温度+100或200℃做为净化温度•如遇到特殊情况，可根据实际情况进行选择试样引入石墨炉时，试样基体在高温状态下形成了热稳定性好，难分解的气态分子或者分子小颗粒，常见的比如卤化物/氢氧化物/氰化物等，在较宽范围内形成分子吸收带。而且这种背景吸收随着试样种类，添加试剂，加热温度和升温时间，有不同的特点和分布。基体改进剂：加入到试样中，扩大基体与分析元素的差异，消除或者降低基体干扰，改善分析效果的一种或者多种试剂。目前在环境样品、生物样品、农业样品有着广泛的应用金属盐Cu、Pd、Ni盐铵盐、镁盐和无机酸有机酸抗坏血酸、草酸、酒石酸等、EDTA等使用注意：（1）纯度（2）不要引入后对分析元素有干扰（3）高温下不得对石墨有腐蚀性海水+200ngCu海水+NH4NO3+200ngCu海水+NH4NO3+0.4%Pd（NO3）2+20ngCu测茶叶中Pb原子化阶段出现双峰可能原因：灰化温度过低测水中Cd原子化峰形矮胖可能原因：软件滤波吸收没有设置正确测自来水中的Cd空白值过高，原子化阶段出现峰可能原因：空白污染，酸质量不好，石墨炉位置调试不合适，石墨锥污染常见故障及原因分析无法联机数据线松动软件故障计算机端口USB/RS232/网卡无法点火水封压力不足有探头安全保护时光过强燃气管道泄漏其他安全条件未满足升温不正常保护气压力不足冷却水压力不足或者流量不够石墨管与石墨锥接触不良测度探头脏供电系统负高压超上限灯老化光路挡光光路不正氘灯光斑未拟合氘灯使用波长不当波长偏差大实验方面火焰重复性差废液管排液不畅雾化器能差力样品处理不当空压机积水火焰条件不当石墨炉重复性差升温程序不当背景校正不当样品处理不当冷却水温度低基体改进剂选择自动进样器使用高纯度（99.9%）乙炔气体，乙炔钢瓶要定期检漏，气体钢瓶的压力是否在正常工作范围之内，乙炔主压力表低于0.4