一、原子吸收分光光度计的工作原理:
元素在热解石墨炉中被加热原子化,成为基态原子蒸汽,对空心阴极灯发射的特征辐射进行选择性吸收。在一定浓度范围内,其吸收强度与试液中被的含量成正比。其定量关系可用郎伯-比耳定律,A=-lgI/Io=-lgT=KCL,式中I为透射光强度;I0为发射光强度;T为透射比;L为光通过原子化器光程(长度),每台仪器的L值是固定的;C是被测样品浓度;所以A=KC。
利用待测元素的共振辐射,通过其原子蒸汽,测定其吸光度的装置称为原子吸收分光光光源,原子化器,光学系统和检测系统。它主要用于痕量元素杂质的分析,具有灵敏度高、精确度好和选择性好三大主要优点。广泛应用于特种气体,金属有机化合物,金属醇盐中微量元素的分析。但是测定每种元素均需要相应的空心阴极灯,这对检测工作带来不便。
二、原子吸收分光光度计的特点:
1、灵敏度高:原子吸收分光光度法测定大多数金属元素的相对灵敏度为1.0×10-8~1.0×10-10g?mL-1,非火焰原子吸收分光光度法的绝对灵敏度为1.0×10-12~1.0×10-14g。这是由于原子吸收分光光度法测定的是占原子总数99%以上的基态原子,而原子发射光谱测定的是占原子总数不到1%的激发态原子,所以前者的灵敏度和准确度比后者高的多。
2、精密度好:由于温度的变化对测定影响较小,该法具有良好的稳定性和重现性,精密度好。一般仪器的相对标准偏差为1%~3%,性能好的仪器可达0.1%~0.5%。
3、选择性强:由于原子吸收谱线仅发生在主线系,而且谱线很窄,线重叠几率较发射光谱要小很多,多以光谱干扰较小选择性强,而且光谱干扰容易克服。大多数情况下,共存元素不对原子吸收光谱产生干扰。由于选择性强,使得分析准确快速。,分析一个元素只需数十秒至数分钟。
缺点:每测验一种元素就要使用一种元素灯而使得操作麻烦。对于某些复杂的样品分析,尚存某些干扰问题需要解决。如何进一步提高灵敏度和降低干扰是当前和今后原子吸收分析工作者研究的重要课题。
三、原子吸收分光光度计的应用:
原子吸收分光光度计现巳广泛用于各个分析领域,主要有四个方面:理论研究;元素分析;有机物分析;金属化学形态分析
1、在理论研究中的应用
原子吸收可作为物理和物理化学的一种实验手段,对物质的一些基本性能进行测定和研究。电热原子化器容易做到控制蒸发过程和原子化过程,所以用它测定一些基本参数有很多优点。用电热原子化器所测定的一些有元素离开机体的活化能、气态原子扩散系数、解离能、振子强度、光谱线轮廓的变宽、溶解度、蒸气压等。
2、在元素分析中应用
原子吸收光谱分析,由于其灵敏度高、干扰少、分析复合快速,现巳广泛地应用于工业、农业、生化、地质、冶金、食品、环保等各个领域,目前原子吸收巳成为金属元素分析的较为有力工具之一,而且在许多领域巳作为标准分析方法。原子吸收光谱分析的特点决定了它在地质和冶金分析中的重要地位,它不仅取代了许多一般的湿法化学分析,而且还与X-射线荧光分析,甚至与中子活化分析有着同等的地位。目前原子吸收法巳用来测定地质样品中40多种元素,并且大部分能够达到足够的灵敏度和很好的精密度。钢铁、合金和高纯金属中多种痕量元素的分析现在也多用原子吸收法。原子吸收在食品分析中越来越广泛。食品和饮料中的20多种元素巳有满意的原子吸收分析方法。生化和临床样品中必需元素和有害元素的分析现巳采用原子吸收法。有关石油产品、陶瓷、农业样品、药物和涂料中金属元素的原子吸收分析的文献报道近些年来越来越多。水体和大气等环境样品的微量金属元素分析巳成为原子吸收分析的重要领域之一。利用间接原子吸收法尚可测定某些非金属元素。
3、在有机物分析中的应用
利用间接法可以测定多种有机物。8-羟基喹啉(Cu)、醇类(Cr)、醛类(Ag)、酯类(Fe)、酚类(Fe)、联乙酰(Ni)、酞酸(Cu)、脂肪胺(co)、氨基酸(Cu)、维生素C(Ni)、氨茴酸(Co)、雷米封(Cu)、甲酸奎宁(Zn)、有机酸酐(Fe)、苯甲基青霉素(Cu)、葡萄糖(Ca)、环氧化物水解酶(PbO、含卤素的有机化合物(Ag)等多种有机物,均通过与相应的金属元素之间的化学计量反应而间接测定。
4、在金属化学形态分析中的应用
通过气相色谱和液体色谱分离然后以原子吸收光谱加以测定,可以分析同种金属元素的不同有机化合物。例如汽油中5种烷基铅,大气中的5种烷基铅、烷基硒、烷基胂、烷基锡,水体中的烷基胂、烷基铅、烷基揭、烷基汞、有机铬,生物中的烷基铅、烷基汞、有机锌、有机铜等多种金属有机化合物,均可通过不同类型的光谱原子吸收联用方式加以鉴别和测定。
原子吸收分光光度计在出厂前虽然仪器已经过严格检查;
但是由于运输过程中的颠簸或长期使用后,有可能发生漏气现象,为确保安全,在日常操作过程中;
请您注意如下事项:
1.长期在恶劣条件存放的仪器应该经常维护保养。
2.在运输过程中受到剧烈撞击的仪器,主机不能冒然通电!
3.一旦仪器的报警器发出声音,应立即关掉气源,并关机。
4.请您随时注意,一旦产生异味,请立即切断电源,关掉乙炔钢瓶总阀门。
请将空压机的空气管插入燃气管道中,并涂抹肥皂水以检查燃气管道各接头是否漏气;
特别应该检查雾化筒后部的防爆塞是否密封完好,决不能在发生漏气时点火操作,否则容易发生回火爆炸!
5.每次点火前检查废液管是否打好水封;确认水封无误时方可开机点火。
6.一定要使用优质正品的乙炔专用减压阀,并装有防回火装置。
7.乙炔钢瓶放置在临近仪器室的房间内,保持空气流通,并应有防火标识!
8.乙炔减压阀的出口压力为0.07MPa,不能大于0.1MPa,空气出口压力在0.25-0.3MPa(注意:不能用氧气代替空气进行点火实验)。
钢瓶压力显示低于0.3MPa时要更换新瓶。
9.乙炔气源附近严禁明火或过热高温物体存放!乙炔气源不应与氧化性气源同放!
10.排放的废液应及时倾倒处理或与当地环保部门联系!
11.在日常工作中应经常检查乙炔钢瓶与减压阀连接是否牢固无漏气!
12.定期检查各连接口有无漏气现象。
13.注意点火、关火顺序(先开空气再开乙炔点火,先关乙炔再关空气熄火)。
点火后操作人员不得离开!
在当天不用仪器操作时,请将乙炔管道里的剩余气体燃烧完,即直接关乙炔总开关再管空气!
14.严禁带电插拔数据线缆。
15.任何操作本仪器的人员均应经过上述安全培训。
16.带石墨炉的仪器一定要注意用电安全,由于会使用380V(3个火线,一个地线)动力电,加热时瞬间会产生很大的电流;
所以在石墨炉处于工作状态时,不要直接触碰炉体部分,以免造成危险。
在做实验时随时观察氩气(保护气体)的总压力和内气流量计的流量,以保证石墨管能够长期使用和实验的准确和一致性。
原子吸收分光光度计的保养和日常维护:
1.开机前,检查各插头是否接触良好,调好狭缝位置,将仪器面板的所有旋钮回零再通电。开机应先开低压,后开高压,关机则相反。
2.空心阴极灯需要一定预热时间。灯电流由低到高慢慢升到规定值,防止突然升高,造成阴极溅射。有些低熔点元素灯如Sn、Pb等,使用时防止震动,工作后轻轻取下,阴极向上放置,待冷却后再移动装盒。装卸灯要轻拿轻放,窗口如有污物或指印,用擦镜纸轻轻擦拭。空心阴极灯发光颜色不正常,可用灯电流反向器(相当于一个简单的灯电源装置),将灯的正、负相反接,在灯最大电流下点燃20-30min;或在大电流100-150mA下点燃1-2min,使阴极红热,阴极上的钛丝或钽片是吸气剂,能吸收灯内残留的杂质气体,这样可以恢复灯的性能。闲置不用的空心阴极灯,定期在额定电流下点燃30min。
3.喷雾器的毛细管是用铂-铱合金制成,不要喷雾高浓度的含氟样液。工作中防止毛细管折弯,如有堵塞,可用细金属丝清除,小心不要损伤毛细管口或内壁。
4.单色器中的光学元件严禁用手触摸和擅自调节。可用少量气体吹去其表面灰尘,不准用擦镜纸擦拭。防止光栅受潮发霉,要经常更换暗盒内的干燥剂。光电倍增管室需检修时,一定要在关掉负高压的情况下,才能揭开屏蔽罩,防止强光直接照射,引起光电倍增管产生不可逆的“疲劳”效应。
5.日常分析完毕,应在不灭火的情况下喷雾蒸馏水,对喷雾器、雾化室和燃烧器进行清洗。喷过高浓度酸、碱后,要用水彻底冲洗雾化室,防止腐蚀。吸喷有机溶液后,先喷有机熔剂和丙酮各5min,再喷1%硝酸和蒸馏水各5min。燃烧器如有盐类结晶,火焰呈锯齿形,可用滤纸或硬纸片轻轻刮去,必要时卸下燃烧器,用1:1乙醇-丙酮清洗,用毛刷蘸水刷干净。如有熔珠,可用金相砂纸轻轻打磨,严禁用酸浸泡。
6.点火时,先开助燃气,后开燃气,关闭时,先关燃气,后关助燃气。
7.使用石墨炉时,样品注入的位置要保持一致,减少误差。工作时,冷却水的压力与惰性气流的流速应稳定。一定要在通有惰性气体的条件下接通电源,否则会烧毁石墨管。
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