原子吸收光譜儀(Atomic Absorption Spectrometer, AAS)是一種用于測(cè)定樣品中特定元素含量的分析儀器,基于原子對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收原理。以下是其詳細(xì)介紹與應(yīng)用:
一、工作原理
原子化:樣品通過(guò)高溫(火焰、石墨爐或等離子體)轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子蒸氣。
光吸收:空心陰極燈或無(wú)極放電燈發(fā)射待測(cè)元素的特征譜線,通過(guò)原子蒸氣時(shí)被基態(tài)原子選擇性吸收。
信號(hào)檢測(cè):分光系統(tǒng)分離目標(biāo)波長(zhǎng),檢測(cè)器測(cè)量光強(qiáng)度變化,吸光度與元素濃度成正比(朗伯-比爾定律)。
二、儀器主要組件
光源:空心陰極燈(HCL)或無(wú)極放電燈(EDL),發(fā)射待測(cè)元素的特征光譜。
原子化系統(tǒng):
火焰原子化器:空氣-乙炔或笑氣-乙炔火焰,適合常量元素(如Ca、Mg)。
石墨爐原子化器:電加熱石墨管,靈敏度高(ppb級(jí)),適合痕量元素(如Pb、Cd)。
氫化物發(fā)生器:用于易揮發(fā)元素(As、Hg、Se)。
冷蒸氣法:專用于汞分析。
分光系統(tǒng):?jiǎn)紊鳎ü鈻呕蚶忡R)分離目標(biāo)波長(zhǎng)。
檢測(cè)器:光電倍增管(PMT)或CCD,將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng):校準(zhǔn)曲線法或標(biāo)準(zhǔn)加入法計(jì)算濃度。
三、特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)
高選擇性:元素特異性光源減少干擾。
靈敏度廣:火焰法(ppm級(jí))、石墨爐法(ppb級(jí))。
準(zhǔn)確性好:相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)通常<1%。
多元素分析(需更換燈或使用連續(xù)光源)。
四、應(yīng)用領(lǐng)域
環(huán)境監(jiān)測(cè):
水質(zhì)分析(重金屬:Pb、Cd、Hg、As)。
土壤/大氣顆粒物中的有毒元素檢測(cè)。
食品安全:
食品中的微量元素(Fe、Zn)或污染物(Pb、As)。
醫(yī)藥與生物:
血/尿中的必需或毒性元素(Ca、Cu、Hg)。
工業(yè)材料:
金屬合金成分分析(如鋼鐵中的Ni、Cr)。
石油化工中的催化劑金屬含量。
地質(zhì)與礦業(yè):
礦石中貴金屬(Au、Ag)或稀土元素測(cè)定。
五、局限性
單元素分析:多數(shù)需逐個(gè)元素測(cè)量。
基體干擾:復(fù)雜樣品需前處理(如消解、稀釋)。
維護(hù)成本:石墨爐耗材昂貴,火焰法需燃?xì)狻?/p>
六、與其他技術(shù)對(duì)比
ICP-OES/MS:可多元素同時(shí)分析,但成本更高。
XRF:無(wú)損檢測(cè),但靈敏度較低。
七、發(fā)展趨勢(shì)
聯(lián)用技術(shù):如HPLC-AAS(形態(tài)分析)。
自動(dòng)化:機(jī)器人樣品前處理。
微型化:便攜式AAS用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。
原子吸收光譜儀因其成熟性、可靠性和成本效益,在元素定量分析中仍占據(jù)重要地位,尤其適合常規(guī)實(shí)驗(yàn)室的痕量檢測(cè)需求。
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