王宇 孫珂

淺析火焰原子吸收分光光度計(jì)最佳工作條件的選擇

王宇 孫珂

原子吸收分光光度計(jì)主要用于分析微量到痕量級(jí)的無機(jī)元素，可以完成定性和定量分析，具有檢出限低、選擇性好、精密度高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。空心陰極燈提供光源，待測(cè)元素通過原子化后對(duì)特征波長(zhǎng)輻射產(chǎn)生吸收，通過測(cè)定此吸收的大小來計(jì)算出待測(cè)元素的含量。在分析過程中影響測(cè)量的可變因素多，各種測(cè)量條件不易重復(fù)，對(duì)測(cè)定的靈敏度和準(zhǔn)確度影響較大，因此，如何選擇儀器的最佳工作條件十分重要。

1 共振線

每種元素的分析線有很多條，第一共振線靈敏度最高，通常被用來作為分析線，但是也要考慮測(cè)定中干擾因素的影響，以保證穩(wěn)定性。例如測(cè)Na時(shí)常用589.0nm波長(zhǎng)作為分析線，但Na濃度較高時(shí)可采用330.0nm波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定。由于空心陰極燈電流大小的變化或單色器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不精密等引起的誤差，在實(shí)際分析時(shí)設(shè)置的測(cè)量波長(zhǎng)的示值可能和理論值不完全一致。因此使用儀器時(shí)應(yīng)定期校正吸收波長(zhǎng)的位置。

2 空心陰極燈

2.1 預(yù)熱時(shí)間

為使光源穩(wěn)定，必須對(duì)燈進(jìn)行預(yù)熱，使燈內(nèi)原子蒸氣的分布及厚度恒定，這樣才會(huì)使燈內(nèi)原子蒸氣產(chǎn)生的輻射和自吸收穩(wěn)定。自吸收是指由于陰極內(nèi)部溫度高于外部，陰極外部的原子蒸氣會(huì)吸收一定的輻射，造成測(cè)定靈敏度降低?？招年帢O燈在使用前，若在1/3工作電流的情況下預(yù)熱0.5～1.0h，并定期活化，其工作壽命可達(dá)上千小時(shí)。

2.2 工作電流

火焰原子吸收分光光度計(jì)使用光源大都是空心陰極燈，空心陰極燈的操作參數(shù)只有一個(gè)燈電流。燈電流的大小直接影響燈放電的穩(wěn)定性和銳線光的輸出強(qiáng)度，即燈的輻射強(qiáng)度。在一定的范圍內(nèi)增大燈電流可以提高輻射強(qiáng)度，以增強(qiáng)測(cè)定靈敏度。但燈電流過大會(huì)加快燈內(nèi)惰性氣體的消耗而縮短燈的使用壽命，并造成放電不正常，使燈輻射強(qiáng)度穩(wěn)定性降低。但如果燈電流過低，透過光就會(huì)太弱，需提高光電倍增管靈敏度的增益，此時(shí)會(huì)增加噪聲而造成信噪比嚴(yán)重下降。

在實(shí)際工作中，要根據(jù)被測(cè)元素含量高低來調(diào)整燈電流的大小，含量較高時(shí)使用較大燈電流，含量較低時(shí)以保證穩(wěn)定性為前提降低燈電流，從而確保穩(wěn)定性和靈敏度。

3 火焰燃燒器

試液提升量、火焰類型和狀態(tài)、燃燒器的位置這3個(gè)因素直接影響火焰原子化效率，從而對(duì)測(cè)定的靈敏度和穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響。

3.1 試液提升量

試液提升量較小時(shí)，雖然霧化效率高，但絕對(duì)吸入量低，測(cè)定靈敏度低；若提升量太大，則霧化效率降低，大量試液成為廢液排出，靈敏度也會(huì)受到影響。因此，要選擇合適的提升量才能保證測(cè)定的靈敏度。

試液提升量受吸液毛細(xì)管的內(nèi)徑與長(zhǎng)度、通入壓縮空氣的壓強(qiáng)、試液的黏度等因素影響，遵循波斯里（Poisuue）公式：

式中：V——試液提升量，cm3/s；

r——毛細(xì)管內(nèi)徑，cm；

P——壓強(qiáng)，Pa；

η——試液黏度，Pa·s；

L——毛細(xì)管的長(zhǎng)度，cm。

當(dāng)r、P保持恒定，η、L增大，就會(huì)降低試液提升量。通常試液提升量選擇3～6ml/min，霧化效率可達(dá)10%。

3.2 火焰類型和狀態(tài)

選擇合適的火焰不僅能提高測(cè)定的靈敏度和穩(wěn)定性，還可以減少干擾。對(duì)于易電離、易揮發(fā)的元素（如堿金屬和部分堿土金屬）及易與硫化合的元素（如Sn、Se）可使用Air-C3H8火焰等低溫火焰；對(duì)難揮發(fā)和易生成氧化物的元素（如Al、Si、Ti等）可使用 N2O-C2H2火焰或 O2-H2火焰等高溫火焰；對(duì)其余絕大多數(shù)元素（如 Cu、Pb、Zn、Cd、Fe、Mn 等） 多 采 用Air-C2H2火焰。

火焰按狀態(tài)分為貧焰、化學(xué)計(jì)量焰、富焰。其中化學(xué)計(jì)量焰是按照化學(xué)計(jì)量關(guān)系計(jì)算的燃料和氧化劑比率燃燒的火焰，具有溫度高、干擾少、穩(wěn)定、背景低等特點(diǎn)，除堿金屬和易形成難離解氧化物的元素，大多數(shù)常見元素常用這種火焰。

3.3 燃燒器的位置

為保證測(cè)定靈敏度高應(yīng)使光源發(fā)出的銳線光通過火焰中基態(tài)原子密度最大的“中間薄層區(qū)”。這個(gè)區(qū)域火焰比較穩(wěn)定，干擾少，約位于燃燒器狹縫口上方2～10mm附近。若不需要高靈敏度時(shí)，如欲測(cè)試樣濃度高時(shí)，可以轉(zhuǎn)動(dòng)燃燒器至適當(dāng)角度以減少吸收的光程來降低靈敏度。

4 光譜通帶

光譜通帶的選擇實(shí)際上就是選擇單色器的狹縫寬度來調(diào)整光譜帶寬。當(dāng)共振線附近存在干擾時(shí)，狹縫寬度的選擇就顯得十分重要。在燈電流、負(fù)高壓等條件一定的情況下，狹縫越小，帶寬越窄，靈敏度就越高，但采用多大的狹縫應(yīng)根據(jù)被測(cè)元素的特性去確定。對(duì)于無干擾線、譜線簡(jiǎn)單的元素，如堿金屬、堿土金屬，可采用較寬的狹縫。對(duì)存在干擾線、譜線復(fù)雜的元素，如Fe、Ca、Mg等可采用較小的狹縫。

5 檢測(cè)器光電倍增管

在日常分析工作中光電倍增管工作電壓一般選在最大工作電壓（750V）的1/3～2/3范圍內(nèi)。增加負(fù)高壓能提高靈敏度，同時(shí)噪聲增大，穩(wěn)定性差；降低負(fù)高壓，會(huì)使靈敏度降低，但可提高信噪比，改善測(cè)定穩(wěn)定性，并能延長(zhǎng)光電倍增管的使用壽命。

6 結(jié)語

在原子吸收分光光度法分析過程中，影響測(cè)定準(zhǔn)確度和靈敏度的因素很多。這就要求我們?cè)诜治鲞^程中，積累經(jīng)驗(yàn)，逐步了解各個(gè)因素間的關(guān)系，從而使儀器達(dá)到最佳的工作狀態(tài)，保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性

河南省新鄉(xiāng)水文水資源勘測(cè)局 453002）