原子熒光光度計中空心陰極燈電流對檢出限的影響

(安徽省計量科學研究院 安徽 合肥 230051)

引言

原子熒光光譜法是我國發展較快的痕量分析方法，它在測量過程中有較高的靈敏度和精密度，然而這一切都需要儀器各部件穩定的配合。具有特征波長的光照射到原子蒸汽上使其激發放出特征能量波信號，通過檢測該能量波信號，(該信號一般通過光電培增管來放大信號)來進行化學定量分析的方法稱為原子熒光光譜分析[1]。

我們在計量檢定原子熒光光度計的過程中，發現，并不是熒光值越大越好；而是總是趨向一個合適的值，使得在合適的條件下，靈敏度是最優的，是適合檢定要求的。

本實驗研究當其他條件不變時，原子熒光光度計空心陰極燈電流改變后對儀器的檢出限有何影響，并找出合適的燈電流點。從原理來看，可以預見的是，當燈電流增大時，儀器的靈敏度是提高的[2](相同濃度時熒光值更大)，同時噪聲即空白熒光值也會增大，靈敏度很高時，空白熒光值的不穩定性也會變大。

實驗使用的空心陰極燈是采用雙陰極的As燈，研究燈電流對檢出限的影響。

一、實驗

(一)主要儀器及試劑

原子熒光光度計(北京吉天 AFS-8220型)；砷元素空心陰極燈(北京有色金屬研究總院 HAF-2型)；砷單元素標準物質溶液(中國計量科學研究院)；5%鹽酸(優級純)；2%硼氫化鉀和0.5%氫氧化鈉混合溶液。溫度：23攝氏度，濕度：39%相對濕度。

(二)實驗步驟

應用經預熱穩定并檢定合格的原子熒光光度計，在其他條件都相同的情況下，選取合適的空心陰極燈，燈電流范圍(40mA-75mA)[3]；按照檢定規程的要求，做11次試驗測定其空白(用載流空白作為這次實驗的真實空白[4])，并做出標準曲線(該儀器自動扣空白)。用3倍的空白值的標準偏差比上標準曲線斜率，求出檢出限。為了減少影響因素，本次實驗砷元素溶液中并沒有加入硫脲。1.3實驗數據

燈總電流40mA時：相關系數r=1.000；標準曲線斜率為49.2；檢出限為0.27μg/L；空白熒光強度值I分別為：194.1、189.7、183.4、192.0、193.2、181.0、190.7、186.5、83.6、189.5、185.1；20μg/L處熒光強度988.0。

燈總電流45mA時：相關系數r=1.000；亞標準曲線斜率為64.5；檢出限為0.20μg/L；空白熒光強度值I分別為：230.3、223.8、232.6、227.0、231.9、231.1、238.0、228.8、231.1、228.3、223.1；20μg/L處熒光強度1294.2。

燈總電流50mA時：相關系數r=1.000；亞標準曲線斜率為91.1；檢出限為0.19μg/L；空白熒光強度值I分別為：310.5、301.8、306.0、293.2、299.8、302.3、304.4、301.1、298.7、312.0、297.3；20μg/L處熒光強度1828.0。

燈總電路55mA時：相關系數r=1.000；亞標準曲線斜率為110.1；檢出限為0.16μg/L；空白熒光強度值I分別為：361.8、353.2、354.1、345.0、342.3、349.6、355.9、348.5、349.2、347.7、356.6；20μg/L處熒光強度2212.7。

二、結果與討論

(一)信噪比與燈電流的關系

我們可以看出，在增大燈電流的時候，如果用標準曲線斜率來表征儀器的靈敏度是逐漸增大的；但是儀器的檢出限卻在逐漸減小到一定程度的時候出現了拐點。為了找出其中的規律，我們用20μg/L處砷濃度的熒光強度值比上空白熒光強度11次的平均值作為信噪比值來探究其與燈電流的關系，并與燈電流和檢出限的關系做對照，如圖1。

圖1 信噪比與燈電流的關系

(二)檢出限與燈電流的關系

表1 檢出限與燈電流的關系

∴線性回歸方程為：y=-0.0068x+0.528

圖2 檢出限與燈電流的關系

從圖2可以看出，在1、3、4點線性回歸方程有較好的擬合，說明在一定的范圍內，檢出限與燈電流是呈線性相關的。

我們在做儀器檢定的時候總是盡可能的使得數據反映出儀器的真實性能。綜上所述：如果我們簡單的用標準曲線斜率來表征儀器的靈敏度的話，越大的靈敏度的條件下檢出限并不是越低的。燈電流值在與信噪比的系圖-1中在第四個點(燈電流為55mA)出現了一個拐點，這可能是與空心陰極燈的自吸現象有關[3]；而在圖2中，我們發現也是在第四個點出現的拐點。該拐點為信噪比最大處也是檢出限最小處。

三、結論

可以看出在其它影響因素不變的情況下，砷元素空心陰極燈燈電流為55mA時，我們做出的檢出限為最優點0.16μg/L；而在大于55mA的燈電流后，由于存在空心陰極燈的自吸現象，做出的檢出限并不能反映儀器的真實性能。因此，建議在做原子熒光光度計的檢出限的時候，可以選取一個穩定定量的元素濃度點，微調燈電流，找出信噪比的相對最大值再做儀器的檢定工作，可以減少檢出限不合格對儀器合格性判據的影響。