原子吸收分光光度計的發展與應用

盧壯豪

【摘 要】原子吸收分光光度計主要用于測定各種材料中指定元素的含量，其在同位素研究、材料測定、元素測定等領域中都有所應用。隨著信息技術的快速發展，越來越先進的技術被應用到原子吸收分光光度計中，文章對原子吸收分光光度計的原理、應用和發展情況進行分析與介紹。

【關鍵詞】原子吸收;含量;測定;應用

【中圖分類號】TH744 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）03-0165-02

0 引言

在我國，原子吸收分光光度計在光譜中的分析主要應用于化學工業、冶金工業、環境試驗、醫療研究和商品檢驗等領域。在使用原子吸收分光光度計的過程中，產品光源發出的光被用于檢測光譜輻射。當光通過原子吸收分光光度計時，會通過原子化器，出現相應的樣品蒸汽，被測元素全部以元素基態被儀器吸收，從而得到被測元素本身的含量。目前，化學工業實驗對無機元素進行分析及微量分析中，原子吸收分光光度計的應用價值非常高。

1 工作原理介紹

原子吸收分光光度計的工作原理：在分析測試中，通過燃燒霧化的方式將含有被測元素的化合物分解成基態原子，當與被測元素相同的工作元素燈發出的特征譜線穿過火焰霧化器產生的樣品蒸汽層時，特征譜線的部分光源被待測元素在蒸汽層中的基態原子吸收。要測量元素的含量，可通過測量特征譜線吸收的量大小得到，其對應關系為當待測化合物的濃度在一定范圍內時，吸收強度與被測元素在試驗溶液中的含量成正比，用朗伯-比爾定律可以得到其定量的對應關系。通過對待測化合物吸收程度的認定，能夠準確測定對待測的基態原子完成元素含量。

2 原子吸收分光光度計的結構組成及使用要求

2.1 原子吸收分光光度計結構組成

原子吸收分光光度計的結構組成如圖1所示，原子吸收分光光度計由光源部分、原子化系統部分、分光系統部分和檢測系統部分組成。原子吸收分光光度計對光源要求是被測元件的發射線具有足夠的強度、較小的背景和良好的穩定性。因此，光源通常采用空心陰極燈、無極放電燈。常見的原子化器包括火焰原子化器和石英爐原子化器。分光系統部分（單色器）由凹面鏡、狹縫或色散元件組成。

2.2 原子吸收分光光度計使用規范

2.2.1 儀器初始化檢查，位置校正

在使用原子吸收分光光度計之前，需要仔細閱讀使用說明書，做到充分熟悉儀器的結構和工作原理，了解儀器的使用環境和條件，在符合基本工作條件的情況下組裝儀器，安裝儀器的水、氣和電路部分。在使用前應全面連接并檢查電源。

在使用原子吸收分光光度計之前，應調整空心陰極燈的位置。空心陰極燈應與單色儀的中心主光軸對準，以確保接收器接收到最大的光強度。目前，市場上的原子吸收光譜儀有很多。光度計設有自動微調裝置，可通過計算機控制調整空心陰極燈的位置，以滿足相關使用要求。調整燃燒器的位置也是原子吸收分光光度計位置調整的重要步驟，具體實現方式為通過移動燃燒器的位置，使得燃燒器槽與光程軸平齊，從而保證儀器工作中輻射光束通過燃燒器中心，實現原子吸收分光光度計測量靈敏度的提高。具體操作方法如下：首先進行負高壓的基準調節，然后根據靜置時透光率的觀察情況對儀器進行比例調節。

2.2.2 儀器霧化器與石墨爐原子化器的調整

原子吸收分光光度計中，霧化器是實現元素準確測量必不可少的部件，對原子吸收分光光度計的測量分析精度有著決定性作用。原子吸收分光光度計工作中，霧化器正常霧化時，待測化合物呈現霧小而均勻，霧大時能持續穩定的特點。霧化器能否正常霧化對原子吸收分光光度計測量的靈敏度有很大的影響。對霧化器的調整校準通過在放大鏡下完成。霧化器校準時，應保證節流嘴和毛細管相應位置對齊，對其同心度應精確調整，只有滿足以上條件才能更好地利用霧化特性。可以通過出現最大吸光度判斷對霧化器校準的效果，從而確定儀器的調整位置。在對霧化器進行調整的過程中，需要禁止在乙炔火焰中進行。一氧化二氮會引起火焰回火，從而對實驗室的安全造成嚴重的威脅。石墨爐霧化器的調整也是使用原子吸收分光光度計的關鍵要求，石墨爐霧化器應放置到位。具體操作是定位石墨管和實驗光源，首先調整好元件燈的位置，然后對氙氣燈的燈光進行調節，使實驗元件的光點與氙氣燈完全重合，最后石墨爐的位置由光斑進行確定，調整以有效呈現最小光束的柔軟度為宜。

3 常見故障及排除方法

在實際工作的過程中儀器經常會出現各種問題，作為一名相關領域的技術人員，要熟悉并掌握經常出現故障的原因，并能解決故障。

3.1 電源指示燈不亮

在原子吸收分光光度計使用過程中，儀器中的功率指示器故障的原因有以下幾個：一是測量儀器本身的電源線存在開路或在儀器使用過程中出現接觸不良的情況;二是儀器使用過程中因電流過大或其他原因導致其保險絲燒斷;三是儀器使用過程中導致部分電路斷路，從而造成電源指示燈未通電，而電路斷路的原因是系統中某些部件損壞，上述情況在很多情形下都會發生;四是儀器自身的電源指示燈損壞導致電源指示燈不亮。

對于電源指示燈不亮的解決方案有多種，一旦原子吸收分光光度計在使用過程中出現上述情況，就可以有效地解決問題。解決方法如下：針對第一個原因，可以選擇更換儀器使用的部分或全部電源線;針對第二個原因，可以選擇更換儀器中已經損壞的保險絲;針對第三個原因，需要通過使用電壓表檢查整個儀器中的電路，確認儀器損害的具體電路，即找到斷開的電路，從而實現對損壞電路的定位，這種方法也可以稱為觀察法，找出斷路器的位置，然后重新連接，以確保電路的良好使用;針對第四個原因，可以定期更換測量指示燈，以防指示燈突然失效。

3.2 輸出能量過低

對于輸出能量低的問題，上述情況可能是由波長誤差、陰極燈老化、外部光路異常、透鏡或單色器嚴重污染、放大器系統增益降低等問題引起的。對于低輸出能量的問題有多種解決方案，具體解決辦法如下：如果輸出能量在部分波長范圍內較低，應檢查光源和光路系統的故障;如果輸出能量在全波長范圍內較低，則必須檢查光電倍增管是否老化及放大器電路是否存在故障。

3.3 儀器測量穩定性差

測量穩定性差導致實驗再現性差。主要原因有以下2個：一是儀器空心陰極燈在使用過程中存在能量不穩定的問題，即通過空心陰極燈的電流在使用過程中出現高低不穩定，存在忽高忽低的情況;二是儀器使用過程中沒有按照說明書的指導設置狹縫的相關參數。

儀器測量穩定性差的解決辦法有多種，根據實際情況，可以得出如下解決方案：一是在儀器使用過程中，要保證儀器的電源電壓完全穩定，同時不斷調整儀器相關電路的增益本身;二是要求操作員調整精確的狹縫設置位置。

4 發展分析

目前，我國對原子吸收分光光度計的研究力度較大，相關技術發展迅速。然而，我國在高級原子吸收分光光度計方面與國外有很大差距，特別是在原子吸收分光光度計的可靠性、軟件編程、附件和工藝等方面。在低端原子吸收分光光度計領域，我國與國外的差距很小，尤其是在火焰法方面。現今，我國自行研制的火焰原子吸收分光光度計基本能滿足使用要求。隨著信息技術的發展、現代科學技術的進步飛速，特別是隨著材料科學和生命科學的發展，對于不透明物質的研究分析越來越多，原子吸收分光光度計的應用也越來越廣泛。自然環境中的許多食物、藥物和重金屬微量元素正日益威脅著人類的生存和發展。而這些重金屬微量元素的測量分析正是基于原子吸收分光光度計。因此，原子吸收分光光度計的發展及其應用值得廣大科學家關注。

參 考 文 獻

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[3]趙英新，項學斌.提高原子吸收分光光度計結果準確度的有效途徑分析[J].化工設計通訊，2017，43（8）：126.

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[責任編輯：陳澤琦]