原子吸收光譜儀在現(xiàn)代化學(xué)分析領(lǐng)域尤其是微量元素分析方面占據(jù)著關(guān)鍵的地位。它能夠精準(zhǔn)地測(cè)定樣品中特定元素的含量,其構(gòu)造和工作原理是實(shí)現(xiàn)這一強(qiáng)大功能的基礎(chǔ)。
1、光源
空心陰極燈是原子吸收光譜儀常用的銳線(xiàn)光源。它由待測(cè)元素的純金屬或合金制成陰極,鎢絲或鉭絲等材料制作陽(yáng)極,在陰極和陽(yáng)極之間施加適當(dāng)電壓時(shí),陰極發(fā)射出的元素特征譜線(xiàn)能夠準(zhǔn)確地與樣品中待測(cè)元素的原子吸收譜線(xiàn)相對(duì)應(yīng),為后續(xù)的吸收測(cè)量提供特定的入射光。例如,測(cè)定鎂元素時(shí)就使用鎂空心陰極燈,其發(fā)射的鎂特征譜線(xiàn)能滿(mǎn)足鎂原子吸收的波長(zhǎng)要求。
2、原子化系統(tǒng)
火焰原子化器:這是較為常見(jiàn)的一種原子化裝置。它通過(guò)將樣品溶液霧化成微小的液滴,然后與助燃?xì)怏w(如空氣-乙炔、氧化亞氮-乙炔等)混合后進(jìn)入火焰。在火焰的高溫環(huán)境下,樣品中的待測(cè)元素原子被蒸發(fā)并原子化,形成基態(tài)原子蒸氣。不同元素的測(cè)定常需要選擇合適組成的火焰,如空氣-乙炔火焰適合許多常見(jiàn)金屬元素的測(cè)定,而氧化亞氮-乙炔火焰可用于一些難熔金屬元素的原子化。
無(wú)火焰原子化器:石墨爐原子化器是典型的無(wú)火焰原子化裝置。它主要由石墨管構(gòu)成,通過(guò)電流加熱石墨管,可使樣品在石墨管內(nèi)經(jīng)歷干燥、灰化、原子化等過(guò)程。這種原子化方式具有樣品用量少、原子化效率高、可檢測(cè)低含量元素等優(yōu)點(diǎn),適用于樣品或低含量元素的分析。

3、光學(xué)系統(tǒng)
光學(xué)系統(tǒng)主要包括透鏡、光柵等部件。其作用是將光源發(fā)出的特定波長(zhǎng)光聚焦并準(zhǔn)確地投射到原子蒸氣上,然后將經(jīng)過(guò)原子蒸氣吸收后的光信號(hào)傳輸?shù)綑z測(cè)系統(tǒng)。光柵在這里起到分光的作用,能夠?qū)?fù)合光按照不同波長(zhǎng)進(jìn)行分散,確保只有待測(cè)元素對(duì)應(yīng)的特征波長(zhǎng)光參與吸收測(cè)量過(guò)程。
4、檢測(cè)系統(tǒng)
檢測(cè)系統(tǒng)通常采用光電倍增管等光電轉(zhuǎn)換器件。當(dāng)經(jīng)過(guò)原子蒸氣吸收后的光照射到光電倍增管上時(shí),光電倍增管能夠?qū)⒐庑盘?hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),并且由于其內(nèi)部具有倍增效應(yīng),可以極大地提高檢測(cè)的靈敏度,便于后續(xù)對(duì)微弱電信號(hào)的處理和分析。
原子吸收光譜儀基于原子對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收現(xiàn)象。當(dāng)光源發(fā)射出與待測(cè)元素特征譜線(xiàn)一致的光時(shí),這些光穿過(guò)原子化系統(tǒng)產(chǎn)生的基態(tài)原子蒸氣,基態(tài)原子會(huì)吸收與其能級(jí)躍遷所需能量相對(duì)應(yīng)的特定波長(zhǎng)的光,使透射光的強(qiáng)度減弱。根據(jù)朗伯-比爾定律,吸光度與樣品中待測(cè)元素的濃度成正比。通過(guò)測(cè)量吸光度,并與已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液所測(cè)得的吸光度進(jìn)行比較,就可以準(zhǔn)確地確定樣品中待測(cè)元素的含量。