详解原子吸收光谱分析如何选择最佳实验条件

2013-12-11 13:46:26来源: ofweek

  原子吸收光谱分析中影响测量条件的可变因素多,在测量同种样品的各种测量条件不同时,对测定结果的准确度和灵敏度影响很大。选择最适的工作条件,能有效地消除干扰因素,可得到最好的测量结果和灵敏度。

  1、吸收波长(分析线)的选择:通常选用共振吸收线为分析线,测量高含量元素时,可选用灵敏度较低的非共振线为分析线。如测Zn时常选用最灵敏的213.9nm波长,但当Zn的含量高时,为保证工作曲线的线性范围,可改用次灵敏线307.5nm波长进行测量。As,Se等共振吸收线位于200nm以下的远紫外区,火焰组分对其明显吸收,故用火焰原子吸收法测定这些元素时,不宜选用共振吸收线为分析线。测Hg时由于共振线184.9nm会被空气强烈吸收,只能改用此灵敏线253.7nm测定。

  2、光路准直在分析之前,必须调整空心阴极灯光的发射与检测器的接受位置为最佳状态,保证提供最大的测量能量。

  3、狭缝宽度的选择狭缝宽度影响光谱通带宽度与检测器接受的能量。调节不同的狭缝宽度,测定吸光度随狭缝宽度而变化,当有其它谱线或非吸收光进入光谱通带时,吸光度将立即减少。不引起吸光度减少的最大狭缝宽度,即为应选取得适合狭缝宽度。对于谱线简单的元素,如碱金属、碱土金属可采用较宽的狭缝以减少灯电流和光电倍增管高压来提高信噪比,增加稳定性。对谱线复杂的元素如铁、钴、镍等,需选择较小的狭缝,防止非吸收线进入检测器,来提高灵敏度,改善标准曲线的线性关系。

  4、燃烧器的高度及与光轴的角度锐线光源的光束通过火焰的不同部位时对测定的灵敏度和稳定性有一定影响,为保证测定的灵敏度高应使光源发出的锐线光通过火焰中基态原子密度最大的“中间薄层区”。这个区的火焰比较稳定,干扰也少,约位于燃烧器狭缝口上方20mm-30mm附近。通过实验来选择适当的燃烧器高度,方法是用一固定浓度的溶液喷雾,再缓缓上下移动燃烧器直到吸光度达最大值,此时的位置即为最佳燃烧器高度。此外燃烧器也可以转动,当其缝口与光轴一致时(0)由最高灵敏度。当欲测试样浓度高时,可转动燃烧器至适当角度以减少吸收的长度来降低灵敏度。

  5、空心阴极灯工作条件的选择a、预热时间:灯点燃后,由于阴极受热蒸发产生原子蒸汽,其辐射的锐线光经过灯内原子蒸汽再由石英窗射出。使用时为使发射的共振线稳定,必须对灯进行预热,以使灯内原子蒸汽层的分布及蒸汽厚度恒定,这样会使灯内原子蒸汽产生的自吸收和发射的共振线的强度稳定。通常对于单光束仪器,灯预热时间应在30分钟以上,才能达到辐射的锐性光稳定。对双光束仪器,由于参比光束和测量光束的强度同时变化,其比值恒定,能使基线很快稳定。空心阴极灯使用前,若在施加1/3工作电流的情况下预热0.5-1.0h,并定期活化,可增加使用寿命。

  b、工作电流:元素灯本身质量好坏直接影响测量的灵敏度,及标准曲线的线性。有的灯背景过大而不能正常使用。灯在使用过程中会在灯管中释放出微量氢气,而氢气发射的光是连续光谱,称之为灯的背景发射。当关闭光闸调零,然后打开光闸,改变波长,使之离开发射的波长,在没有发射线的地方,如仍有读数这就是背景连续光谱。背景读数不应大于5%,较好的灯,此值应小于1%。所以选择灯电流前应检查一下灯的质量。

  灯工作电流的大小直接影响灯放电的稳定性和锐性光的输出强度。灯电流小,使能辐射的锐性光谱线窄、使测量灵敏度高,但灯电流太小时使透过光太弱,需提高光电倍增管灵敏度的增益,此时会增加噪音、降低信噪比;若灯电流过大,会使辐射的光谱产生热变宽和碰撞变宽,灯内自吸收增大,使辐射锐线光的强度下降,背景增大,使灵敏度下降,还会加快灯内惰性气体的消耗,缩短灯的使用寿命。空心阴极灯上都标有最大使用电流(额定电流,约为5-10mA),对大多数元素,日常分析的工作电流应保持额定电流的40%-60%较为合适,可保证稳定、合适的锐线光强输出。通常对于高熔点的镍、钴、钛、锆等的空心阴极灯使用电流可大些,对于低熔点易溅射的铋、钾、钠、铷、锗、镓等的空心阴极灯,使用电流以小为宜。

  6、测器光电倍增管工作条件的选择:日常分析中光电倍增管的工作电压一定选择在最大工作电压的1/3-2/3范围内。增加付高压能提高灵敏度,噪音增大,稳定性差;降低负高压,会使灵敏度降低,提高信噪比,改善测定的稳定性,并能延长光电倍增管的使用寿命。

  7、火焰燃烧器操作条件的选择:1)进样量:选择可调进样量雾化器,可根据样品的黏度选择进样量,提高测量的灵敏度。进样量小,吸收信号弱,不便于测量;进样量过大,在火焰原子化法中,对火焰产生冷却效应,在石墨炉原子化法中,会增加除残的困难。在实际工作中,应测定吸光度随进样量的变化,达到最满意的吸光度的进样量,即为应选择的进样量。

  2)原子化条件的选择a、火焰原子化法在火焰原子化法中,火焰类型和性质是影响原子化效率的主要因素。

  火焰类型的选择原则:对低、中温元素(易电离、易挥发),如碱金属和部分碱土金属及易于硫化合的元素(如Cu、Ag、Pb、Cd、Zn、Sn、Se等)可使用低温火焰。如空气-乙炔火焰对高温元素(难挥发和易生成氧化物的元素)如Al、Si、V、Ti、W、B等,使用氧化二氮-乙炔高温火焰。

  对分析线位于短波区(200nm以下),使用空气-氢火焰对其余多数元素,多采用空气-乙炔火焰(背景干扰低)火焰性质的选择调节燃气和助燃气的比例,可获得所需性质的火焰。

  对于确定类型的火焰,一般来说呈还原性火焰(燃气量大于化学及量)是有利的。对氧化物不十分稳定的元素如Cu、Mg、Fe、Co、Ni等用化学计量火焰(燃气与助燃气比例与它们之间化学反应计量相近)或氧化性火焰(燃气量小于化学计量)。

  b、石墨炉原子化法:在石墨炉原子化法中,合理选择干燥、灰化、原子化及除残温度与时间是十分重要的。干燥应在稍低于溶剂沸点的温度下进行,以防止试剂飞溅。灰化的目的是除去基体和局外组分,在保证被测元素没有损失的前提下尽可能使用较高的灰化温度。原子化温度的选择原则是,选用达到最大吸收信号的最低温度作为原子化温度。原子化时间的选择,应以保证完全原子化为准。在原子化阶段停止通保护气,以延长自由原子在石墨炉中的停留时间。除残的目的是为了消除残留物产生的记忆效应,除残温度应高于原子化温度.惰性气体原子化时常采用氩气和氮气作为保护气,氩气比氮气更好。氩气作为载气通入石墨管中,一方面将已气化的样品带走,另一方面可保护石墨管不致因高温灼烧被氧化。通常仪器都采用石墨管内、外单独供气,管外供气连续的且流量大,管内供气小并可在原子化期间中断。

  最佳灰化温度和最佳原子化时间干燥时间常选择100℃,时间为60S。灰化阶段为除去基体组分,以减少共存元素的干扰,通过绘制吸光度A与灰化温度t的关系来确定最佳灰化温度。在低温下吸光度A保持不变,当吸光度A下降时对应的较高温度即为最佳灰化温度,灰化时间约为30s。原子化阶段的最佳温度也可通过绘制吸光度A与原子化温度t的关系来确定,对多数元素来讲,当曲线上升至平顶形时,与最大A值对应的温度就是最佳原子化温度。在每个样品测定结束后,可在短时间内使石墨炉的温度上升至最高,空烧一次石墨管,燃尽残留样品,以实现高温净化。

关键字:光谱分析  灵敏度  干扰因素

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/1211/article_8356.html
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