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)是測元素的基態(tài)原子對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：蒸汽中待測元素的氣態(tài)基態(tài)原子會吸收從光源發(fā)出的被測元素的特征輻射線，具有一定選擇性，由輻射減弱的程度求得樣品中被測元素的含量。

當(dāng)輻射通過原子蒸汽，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，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，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)測中運(yùn)用流動注射氫化物原子吸收檢測河流中所含的沉積物汞和砷，經(jīng)過試驗(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、簡便，且準(zhǔn)確度和精密度非常高，能更好的測試和分析環(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)對比，靈敏度提高到3到4個數(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)待測樣品比較復(fù)雜時，產(chǎn)生的結(jié)果會有很大的誤差。

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Υ蠖鄶?shù)的元素都適用，而且具有速度快，成本低，操作簡單，結(jié)果誤差不大的優(yōu)勢。

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，提高氧氣的含量來使火焰溫度升高。再后來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，此時測出的是背景吸收，兩次測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))在同一波長測定背景吸收，計(jì)算兩次測定吸光度之差，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，會導(dǎo)致背景校正不足或過度。

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區(qū)別被測元素和背景吸收。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量條件的可變因素多，在測量同種樣品的各種測量條件不同時，對測定結(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，可得到最好的測量結(jié)果和靈敏度。

1、吸收波長（分析線）的選擇

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

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)射與檢測器的接受位置為最佳狀態(tài)，保證提供最大的測量能量。

3、狹縫寬度的選擇

狹縫寬度影響光譜通帶寬度與檢測器接受的能量。調(diào)節(jié)不同的狹縫寬度，測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，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。對于譜線簡單的元素，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提高信噪比，增加穩(wěn)定性。對譜線復(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)入檢測器，來提高靈敏度，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火焰的不同部位時對測定的靈敏度和穩(wěn)定性有一定影響，為保證測定的靈敏度高應(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。通過實(shí)驗(yàn)來選擇適當(dāng)?shù)娜紵�器高度，方法是用一固定濃度的溶液噴霧，再緩緩上下移動燃燒器直到吸光度達(dá)最大值，此時的位置即為最佳燃燒器高度。此外燃燒器也可以轉(zhuǎn)動，當(dāng)其縫口與光軸一致時（0）由最高靈敏度。當(dāng)欲測試樣濃度高時，可轉(zhuǎn)動燃燒器至適當(dāng)角度以減少吸收的長度來降低靈敏度。

5、空心陰極燈工作條件的選擇

a、預(yù)熱時間：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)過燈內(nèi)原子蒸汽再由石英窗射出。使用時為使發(fā)射的共振線穩(wěn)定，必須對燈進(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。通常對于單光束儀器，燈預(yù)熱時間應(yīng)在30分鐘以上，才能達(dá)到輻射的銳性光穩(wěn)定。對雙光束儀器，由于參比光束和測量光束的強(qiáng)度同時變化，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)量好壞直接影響測量的靈敏度，及標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性。有的燈背景過大而不能正常使用。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。空心陰極燈上都標(biāo)有最大使用電流（額定電流，約為5-10mA），對大多數(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，會使靈敏度降低，提高信噪比，改善測定的穩(wěn)定性，并能延長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，提高測量的靈敏度。進(jìn)樣量小，吸收信號弱，不便于測量；進(jìn)樣量過大，在火焰原子化法中，對火焰產(chǎn)生冷卻效應(yīng)，在石墨爐原子化法中，會增加除殘的困難。在實(shí)際工作中，應(yīng)測定吸光度隨進(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。火焰類型的選擇原則：對低、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。

對分析線位于短波區(qū)（200nm以下），使用空氣-氫火焰。

對其余多數(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。對于確定類型的火焰，一般來說呈還原性火焰（燃?xì)饬看笥诨瘜W(xué)及量）是有利的。

對氧化物不十分穩(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。灰化的目的是除去基體和局外組分，在保證被測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)到最大吸收信號的最低溫度作為原子化溫度。原子化時間的選擇，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，以延長自由原子在石墨爐中的停留時間。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。