原子吸收技術(shù)，也稱原子吸收光譜技術(shù)。是一種定量分析方法，依據(jù)是測(cè)元素的基態(tài)原子對(duì)其特征輻射線的吸收程度，其特點(diǎn)是靈敏度高，重復(fù)性和選擇性好，操作簡(jiǎn)單、迅速，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、冶金、材料、石油、化工、機(jī)械、建材、農(nóng)、醫(yī)、環(huán)保等各個(gè)部門和領(lǐng)域。

原子吸收光譜技術(shù)

原子吸收光譜法的原理：蒸汽中待測(cè)元素的氣態(tài)基態(tài)原子會(huì)吸收從光源發(fā)出的被測(cè)元素的特征輻射線，具有一定選擇性，由輻射減弱的程度求得樣品中被測(cè)元素的含量。

當(dāng)輻射通過(guò)原子蒸汽，且輻射頻率等于原子中電子由基態(tài)躍遷到較高能態(tài)所需要的能量的頻率時(shí)，原子從入射輻射中吸收能量，產(chǎn)生共振吸收。

原子吸收光譜是由于電子在原子基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)之間躍遷產(chǎn)生的。每一種原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)均是獨(dú)特的，故原子有選擇性的吸收輻射頻率。因此，在所有情況下，均可產(chǎn)生反映該種原子結(jié)構(gòu)特征的原子吸收光譜。

原子吸收光譜檢測(cè)方法

1、氫化物發(fā)生法

氫化物發(fā)生法適用于容易產(chǎn)生陰離子的元素，如Se、Sn、Sb、As、Pb、Hg、Ge、Bi等。這些元素一般不采取火焰原子化法檢測(cè)，而是用硼氫化鈉處理，因?yàn)榕饸浠�鈉具有還原性，可以將這些元素還原成為陰離子，與硼氫化鈉中電離產(chǎn)生的氫離子結(jié)合成氣態(tài)氫化物。

如土壤監(jiān)測(cè)中運(yùn)用流動(dòng)注射氫化物原子吸收檢測(cè)河流中所含的沉積物汞和砷，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后，檢出砷限為2ng/L，精密度為1.35%至5.07%，準(zhǔn)確度在93.5%至106.0%;檢出汞限為2ng/L，精密度為0.96%至5.52%，精準(zhǔn)度在93.1%至109.5%。這種方法不僅快速、簡(jiǎn)便，且準(zhǔn)確度和精密度非常高，能更好的測(cè)試和分析環(huán)境樣品。

石墨爐原子吸收光譜法

石墨爐原子吸收光譜法是一種用電流加熱原子化的分析方法。橫向加熱石墨爐解決了溫度分布不均勻的問題。

石墨爐原子化的出現(xiàn)非常之重要，對(duì)于火焰原子化有著較為明顯的優(yōu)越性，與火焰原子化技術(shù)對(duì)比，靈敏度提高到3到4個(gè)數(shù)量線，但是石墨爐原子吸收光譜法還是存在一定的局限性:重現(xiàn)性還沒有火焰法高，當(dāng)待測(cè)樣品比較復(fù)雜時(shí)，產(chǎn)生的結(jié)果會(huì)有很大的誤差。

火焰原子吸收光譜法

目前，火焰原子吸收光譜法還是應(yīng)用最為廣泛的方法。因?yàn)槠鋵?duì)大多數(shù)的元素都適用，而且具有速度快，成本低，操作簡(jiǎn)單，結(jié)果誤差不大的優(yōu)勢(shì)。

在實(shí)驗(yàn)室中，大多采用空氣-乙炔火焰，溫度約為2300攝氏度，并不能完全融化所有元素，所以在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中將空氣改為了預(yù)混合氧，提高氧氣的含量來(lái)使火焰溫度升高。再后來(lái)有人提出火焰改為氧化亞氮-乙炔，這種火焰最高溫度可達(dá)3000攝氏度，能有效解決大多數(shù)難融元素的問題。

光譜干擾因素

光譜干擾主要分為譜線干擾和背景干擾兩種。主要來(lái)源于光源和原子化器。

1、譜線干擾和抑制

定義：發(fā)射線的鄰近線的干擾：指空心陰極燈的元素、雜質(zhì)或載氣元素的發(fā)射線與待測(cè)元素共振線的重疊干擾。

吸收線重疊的干擾：指試樣中共存元素吸收線與待測(cè)元素共振線的重疊干擾。

抑制：減小單色器的光譜通帶寬度，提高儀器的分辨率，使元素的共振線與干擾譜線完全分開。或選擇其它吸收線等方法抑制譜線干擾。

2、背景干擾和抑制

定義：背景干擾主要是指原子化過(guò)程中產(chǎn)生的分子吸收和固體微粒產(chǎn)生的光散射干擾效應(yīng)。

抑制和消除：

(1)火焰：改變火焰類型、燃助比、調(diào)節(jié)火焰觀測(cè)區(qū)高度。石墨爐：選用適當(dāng)?shù)幕�體改進(jìn)劑。

(2)光譜背景的校正

A、用鄰近非共振線校正背景

用分析線測(cè)量原子吸收與背景吸收的總吸光度，在分析線鄰近選一條非共振線，此時(shí)測(cè)出的是背景吸收，兩次測(cè)量值之差即為校正背景后的吸光度。這種校正方法準(zhǔn)確度較差，只適用于分析線附近背景分布比較均勻的情況。

B、用連續(xù)光源校正背景

用銳線光源測(cè)定分析線的原子吸收和背景吸收的總吸光度再用氘燈(紫外區(qū))或碘鎢燈(可見區(qū))在同一波長(zhǎng)測(cè)定背景吸收，計(jì)算兩次測(cè)定吸光度之差，即為校正背景后的吸光度。由于空心陰極燈與氘燈兩種連續(xù)光源放電性質(zhì)不同，能量分布不同，會(huì)導(dǎo)致背景校正不足或過(guò)度。

C、用塞曼效應(yīng)校正背景

塞曼效應(yīng)校正背景基于磁場(chǎng)將吸收線分裂為具有不同偏振方向的組分，利用這些分裂的偏振成分來(lái)區(qū)別被測(cè)元素和背景吸收。塞曼效應(yīng)校正背景的準(zhǔn)確度高，但儀器價(jià)格較貴。

原子吸收光譜分析條件的選擇

原子吸收光譜分析中影響測(cè)量條件的可變因素多，在測(cè)量同種樣品的各種測(cè)量條件不同時(shí)，對(duì)測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度和靈敏度影響很大。選擇最適的工作條件，能有效地消除干擾因素，可得到最好的測(cè)量結(jié)果和靈敏度。

1、吸收波長(zhǎng)（分析線）的選擇

通常選用共振吸收線為分析線，測(cè)量高含量元素時(shí)，可選用靈敏度較低的非共振線為分析線。如測(cè)Zn時(shí)常選用最靈敏的213.9nm波長(zhǎng)，但當(dāng)Zn的含量高時(shí)，為保證工作曲線的線性范圍，可改用次靈敏線307.5nm波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量。As,Se等共振吸收線位于200nm以下的遠(yuǎn)紫外區(qū)，火焰組分對(duì)其明顯吸收，故用火焰原子吸收法測(cè)定這些元素時(shí)，不宜選用共振吸收線為分析線。測(cè)Hg時(shí)由于共振線184.9nm會(huì)被空氣強(qiáng)烈吸收，只能改用此靈敏線253.7nm測(cè)定。

2、光路準(zhǔn)直

在分析之前，必須調(diào)整空心陰極燈光的發(fā)射與檢測(cè)器的接受位置為最佳狀態(tài)，保證提供最大的測(cè)量能量。

3、狹縫寬度的選擇

狹縫寬度影響光譜通帶寬度與檢測(cè)器接受的能量。調(diào)節(jié)不同的狹縫寬度，測(cè)定吸光度隨狹縫寬度而變化，當(dāng)有其它譜線或非吸收光進(jìn)入光譜通帶時(shí)，吸光度將立即減少。不引起吸光度減少的最大狹縫寬度，即為應(yīng)選取得適合狹縫寬度。對(duì)于譜線簡(jiǎn)單的元素，如堿金屬、堿土金屬可采用較寬的狹縫以減少燈電流和光電倍增管高壓來(lái)提高信噪比，增加穩(wěn)定性。對(duì)譜線復(fù)雜的元素如鐵、鈷、鎳等，需選擇較小的狹縫，防止非吸收線進(jìn)入檢測(cè)器，來(lái)提高靈敏度，改善標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性關(guān)系。

4、燃燒器的高度及與光軸的角度

銳線光源的光束通過(guò)火焰的不同部位時(shí)對(duì)測(cè)定的靈敏度和穩(wěn)定性有一定影響，為保證測(cè)定的靈敏度高應(yīng)使光源發(fā)出的銳線光通過(guò)火焰中基態(tài)原子密度最大的“中間薄層區(qū)”。這個(gè)區(qū)的火焰比較穩(wěn)定，干擾也少，約位于燃燒器狹縫口上方20mm-30mm附近。通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)選擇適當(dāng)?shù)娜紵�器高度，方法是用一固定濃度的溶液噴霧，再緩緩上下移動(dòng)燃燒器直到吸光度達(dá)最大值，此時(shí)的位置即為最佳燃燒器高度。此外燃燒器也可以轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)其縫口與光軸一致時(shí)（0）由最高靈敏度。當(dāng)欲測(cè)試樣濃度高時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)燃燒器至適當(dāng)角度以減少吸收的長(zhǎng)度來(lái)降低靈敏度。

5、空心陰極燈工作條件的選擇

a、預(yù)熱時(shí)間：燈點(diǎn)燃后，由于陰極受熱蒸發(fā)產(chǎn)生原子蒸汽，其輻射的銳線光經(jīng)過(guò)燈內(nèi)原子蒸汽再由石英窗射出。使用時(shí)為使發(fā)射的共振線穩(wěn)定，必須對(duì)燈進(jìn)行預(yù)熱，以使燈內(nèi)原子蒸汽層的分布及蒸汽厚度恒定，這樣會(huì)使燈內(nèi)原子蒸汽產(chǎn)生的自吸收和發(fā)射的共振線的強(qiáng)度穩(wěn)定。通常對(duì)于單光束儀器，燈預(yù)熱時(shí)間應(yīng)在30分鐘以上，才能達(dá)到輻射的銳性光穩(wěn)定。對(duì)雙光束儀器，由于參比光束和測(cè)量光束的強(qiáng)度同時(shí)變化，其比值恒定，能使基線很快穩(wěn)定。空心陰極燈使用前，若在施加1/3工作電流的情況下預(yù)熱0.5-1.0h，并定期活化，可增加使用壽命。

b、工作電流：元素?zé)舯旧碣|(zhì)量好壞直接影響測(cè)量的靈敏度，及標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性。有的燈背景過(guò)大而不能正常使用。背景讀數(shù)不應(yīng)大于5%，較好的燈，此值應(yīng)小于1%。所以選擇燈電流前應(yīng)檢查一下燈的質(zhì)量。燈工作電流的大小直接影響燈放電的穩(wěn)定性和銳性光的輸出強(qiáng)度�？招年帢O燈上都標(biāo)有最大使用電流（額定電流，約為5-10mA），對(duì)大多數(shù)元素，日常分析的工作電流應(yīng)保持額定電流的40%-60%較為合適，可保證穩(wěn)定、合適的銳線光強(qiáng)輸出。通常對(duì)于高熔點(diǎn)的鎳、鈷、鈦、鋯等的空心陰極燈使用電流可大些，對(duì)于低熔點(diǎn)易濺射的鉍、鉀、鈉、銣、鍺、鎵等的空心陰極燈，使用電流以小為宜。

6、測(cè)器光電倍增管工作條件的選擇

日常分析中光電倍增管的工作電壓一定選擇在最大工作電壓的1/3-2/3范圍內(nèi)。增加付高壓能提高靈敏度，噪音增大，穩(wěn)定性差；降低負(fù)高壓，會(huì)使靈敏度降低，提高信噪比，改善測(cè)定的穩(wěn)定性，并能延長(zhǎng)光電倍增管的使用壽命。

7、火焰燃燒器操作條件的選擇

（1）進(jìn)樣量：

選擇可調(diào)進(jìn)樣量霧化器，可根據(jù)樣品的黏度選擇進(jìn)樣量，提高測(cè)量的靈敏度。進(jìn)樣量小，吸收信號(hào)弱，不便于測(cè)量；進(jìn)樣量過(guò)大，在火焰原子化法中，對(duì)火焰產(chǎn)生冷卻效應(yīng)，在石墨爐原子化法中，會(huì)增加除殘的困難。在實(shí)際工作中，應(yīng)測(cè)定吸光度隨進(jìn)樣量的變化，達(dá)到最滿意的吸光度的進(jìn)樣量，即為應(yīng)選擇的進(jìn)樣量。

（2）原子化條件的選擇：

a、火焰原子化法在火焰原子化法中，火焰類型和性質(zhì)是影響原子化效率的主要因素�；鹧骖愋偷倪x擇原則：對(duì)低、中溫元素（易電離、易揮發(fā)），如堿金屬和部分堿土金屬及易于硫化合的元素（如Cu、Ag、Pb、Cd、Zn、Sn、Se等）可使用低溫火焰。如空氣-乙炔火焰對(duì)高溫元素（難揮發(fā)和易生成氧化物的元素）如Al、Si、V、Ti、W、B等，使用氧化二氮-乙炔高溫火焰。

對(duì)分析線位于短波區(qū)（200nm以下），使用空氣-氫火焰。

對(duì)其余多數(shù)元素，多采用空氣-乙炔火焰（背景干擾低）。調(diào)節(jié)燃?xì)夂椭�燃�(xì)獾谋壤�，可獲得所需性質(zhì)的火焰。對(duì)于確定類型的火焰，一般來(lái)說(shuō)呈還原性火焰（燃?xì)饬看笥诨瘜W(xué)及量）是有利的。

對(duì)氧化物不十分穩(wěn)定的元素如Cu、Mg、Fe、Co、Ni等用化學(xué)計(jì)量火焰（燃?xì)馀c助燃?xì)獗壤�與它們之間化學(xué)反應(yīng)計(jì)量相近）或氧化性火焰（燃?xì)饬啃∮诨瘜W(xué)計(jì)量）。

b、石墨爐原子化法：在石墨爐原子化法中，合理選擇干燥、灰化、原子化及除殘溫度與時(shí)間是十分重要的。干燥應(yīng)在稍低于溶劑沸點(diǎn)的溫度下進(jìn)行，以防止試劑飛濺�；一�的目的是除去基體和局外組分，在保證被測(cè)元素沒有損失的前提下盡可能使用較高的灰化溫度。原子化溫度的選擇原則是，選用達(dá)到最大吸收信號(hào)的最低溫度作為原子化溫度。原子化時(shí)間的選擇，應(yīng)以保證完全原子化為準(zhǔn)。在原子化階段停止通保護(hù)氣，以延長(zhǎng)自由原子在石墨爐中的停留時(shí)間。除殘的目的是為了消除殘留物產(chǎn)生的記憶效應(yīng)，除殘溫度應(yīng)高于原子化溫度。