原子吸收分光光度計的概述

一、基本原理

• 原子化：將樣品中的待測元素轉化為基態原子（通常通過火焰、石墨爐等方式）。

• 光吸收：光源發射出特定波長的光（對應待測元素的特征譜線），當光通過原子蒸氣時，基態原子會吸收該波長的光，導致光強減弱。

• 定量分析：吸光度與樣品中待測元素的濃度成正比（遵循朗伯 - 比爾定律），通過測量吸光度可計算元素含量。

二、儀器結構與組件

1. 光源

• 作用：提供待測元素的特征譜線（銳線光源）。

• 常見類型：空心陰極燈（針對性強）、無極放電燈（適用于易揮發元素）。

2. 原子化系統

• 火焰原子化器：利用火焰高溫（如乙炔 - 空氣火焰，溫度約 2300℃）使樣品原子化，操作簡便，適合高含量元素分析。

• 石墨爐原子化器：通過電加熱石墨管（最高溫度可達 3000℃）實現原子化，靈敏度高，適用于痕量分析（檢測限可達 10??~10?12g）。

• 功能：將樣品中的元素轉化為基態原子蒸氣。

• 主要類型：

3. 分光系統

• 作用：將光源發射的復合光分解為單色光，分離出待測元素的特征譜線。

• 組件：光柵、棱鏡等色散元件，以及狹縫（調節光帶寬）。

4. 檢測系統

• 功能：測量光強變化，將光信號轉換為電信號并放大處理。

• 組件：光電倍增管（常用，靈敏度高）、半導體檢測器等。

三、主要特點

• 優點：

• 靈敏度高：尤其適用于痕量金屬元素分析（如 Pb、Cd、Cu 等）。

• 選擇性好：每種元素僅吸收其特征譜線，干擾較少。

• 準確性高：相對誤差通常在 1%~5% 之間。

• 測量范圍廣：可測定 70 多種元素，涵蓋周期表中大部分金屬元素及部分非金屬元素（如 As、Se 等）。

• 缺點：

• 單元素分析：每次只能測定一種元素，多元素分析需更換光源或使用多通道儀器。

• 樣品前處理復雜：需將樣品轉化為溶液，可能引入誤差。

• 對非金屬元素測定受限：僅少數非金屬元素可直接分析。

四、應用領域

1. 環境監測：檢測水、土壤、大氣中的重金屬污染（如 Hg、Cr、Ni 等）。

2. 食品與藥品分析：測定食品中的微量元素（如 Fe、Zn、Ca）、藥品中的有害金屬殘留。

3. 冶金與地質：礦石、合金中金屬元素的含量分析（如 Fe、Al、Mg 等）。

4. 生物醫學：血液、尿液中微量元素的檢測（如 Cu、Zn 與疾病的關系）。

5. 化工與材料：化工原料、半導體材料中雜質元素的控制（如高純度硅中的痕量金屬）。

五、分析流程與注意事項

• 基本流程：

1. 樣品前處理（消解、溶解、稀釋等）。

2. 配制標準溶液，繪制標準曲線。

3. 儀器調試（選擇波長、原子化條件等）。

4. 測定樣品吸光度，根據標準曲線計算濃度。

• 注意事項：

• 避免樣品污染：使用高純度試劑和容器。

• 優化原子化條件：如火焰類型、石墨爐升溫程序等，以提高原子化效率。

• 消除干擾：常見干擾包括物理干擾（基質效應）、化學干擾（形成難熔化合物）、光譜干擾（鄰近譜線重疊），可通過加入基體改進劑、背景校正（如氘燈校正、塞曼效應校正）等方法解決。

六、發展與類型

• 類型：根據原子化方式可分為火焰原子吸收分光光度計、石墨爐原子吸收分光光度計；根據光路設計可分為單光束、雙光束儀器（雙光束可減少光源波動的影響）。

• 技術發展：

• 與其他技術聯用：如與高效液相色譜（HPLC）聯用，實現元素形態分析（如不同價態的 Cr、As）。

• 自動化與智能化：自動進樣、數據處理系統的普及，提高分析效率。

• 微型化：便攜式儀器的研發，適用于現場快速檢測。

原子吸收分光光度計憑借其高靈敏度和準確性，已成為元素分析的重要工具，在科研、工業和環保等領域發揮著關鍵作用。

原子吸收分光光度計的結構包括哪些部分？