淺析火焰原子吸收分光光度計最佳工作條件的選擇

王宇 孫珂

淺析火焰原子吸收分光光度計最佳工作條件的選擇

王宇 孫珂

原子吸收分光光度計主要用于分析微量到痕量級的無機元素，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、抗干擾能力強等特點。空心陰極燈提供光源，待測元素通過原子化后對特征波長輻射產生吸收，通過測定此吸收的大小來計算出待測元素的含量。在分析過程中影響測量的可變因素多，各種測量條件不易重復，對測定的靈敏度和準確度影響較大，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，但是也要考慮測定中干擾因素的影響，以保證穩定性。例如測Na時常用589.0nm波長作為分析線，但Na濃度較高時可采用330.0nm波長進行測定。由于空心陰極燈電流大小的變化或單色器傳動機構不精密等引起的誤差，在實際分析時設置的測量波長的示值可能和理論值不完全一致。因此使用儀器時應定期校正吸收波長的位置。

2 空心陰極燈

2.1 預熱時間

為使光源穩定，必須對燈進行預熱，使燈內原子蒸氣的分布及厚度恒定，這樣才會使燈內原子蒸氣產生的輻射和自吸收穩定。自吸收是指由于陰極內部溫度高于外部，陰極外部的原子蒸氣會吸收一定的輻射，造成測定靈敏度降低。空心陰極燈在使用前，若在1/3工作電流的情況下預熱0.5～1.0h，并定期活化，其工作壽命可達上千小時。

2.2 工作電流

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

在實際工作中，要根據被測元素含量高低來調整燈電流的大小，含量較高時使用較大燈電流，含量較低時以保證穩定性為前提降低燈電流，從而確保穩定性和靈敏度。

3 火焰燃燒器

試液提升量、火焰類型和狀態、燃燒器的位置這3個因素直接影響火焰原子化效率，從而對測定的靈敏度和穩定性產生一定影響。

3.1 試液提升量

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

試液提升量受吸液毛細管的內徑與長度、通入壓縮空氣的壓強、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——毛細管內徑，cm；

P——壓強，Pa；

η——試液黏度，Pa·s；

L——毛細管的長度，cm。

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

3.2 火焰類型和狀態

選擇合適的火焰不僅能提高測定的靈敏度和穩定性，還可以減少干擾。對于易電離、易揮發的元素（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；對難揮發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；對其余絕大多數元素（如 Cu、Pb、Zn、Cd、Fe、Mn 等） 多 采 用Air-C2H2火焰。

火焰按狀態分為貧焰、化學計量焰、富焰。其中化學計量焰是按照化學計量關系計算的燃料和氧化劑比率燃燒的火焰，具有溫度高、干擾少、穩定、背景低等特點，除堿金屬和易形成難離解氧化物的元素，大多數常見元素常用這種火焰。

3.3 燃燒器的位置

為保證測定靈敏度高應使光源發出的銳線光通過火焰中基態原子密度最大的“中間薄層區”。這個區域火焰比較穩定，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，如欲測試樣濃度高時，可以轉動燃燒器至適當角度以減少吸收的光程來降低靈敏度。

4 光譜通帶

光譜通帶的選擇實際上就是選擇單色器的狹縫寬度來調整光譜帶寬。當共振線附近存在干擾時，狹縫寬度的選擇就顯得十分重要。在燈電流、負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根據被測元素的特性去確定。對于無干擾線、譜線簡單的元素，如堿金屬、堿土金屬，可采用較寬的狹縫。對存在干擾線、譜線復雜的元素，如Fe、Ca、Mg等可采用較小的狹縫。

5 檢測器光電倍增管

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。增加負高壓能提高靈敏度，同時噪聲增大，穩定性差；降低負高壓，會使靈敏度降低，但可提高信噪比，改善測定穩定性，并能延長光電倍增管的使用壽命。

6 結語

在原子吸收分光光度法分析過程中，影響測定準確度和靈敏度的因素很多。這就要求我們在分析過程中，積累經驗，逐步了解各個因素間的關系，從而使儀器達到最佳的工作狀態，保證測定結果的準確性

河南省新鄉水文水資源勘測局 453002）