实验室仪器工作条件的选择

一、分析线

 原子吸收强度直接正比于谱线振子强度和处于基态的原子数。从灵敏度的观点出发,通常选择由基态向第一激发态跃迁的共振吸收线做分析线,这是因为由基态向第一激发态跃迁的共振线具有最大的振子强度,而且,在3000℃以下,处于基态的原子数近似地等于总原子数,这也就是说,由基态向第一激发态跃迁的共振线一般说来也就是最灵敏的吸收线。

在选择分析线时,还要考虑其他谱线的干扰,在分析线附近不得有其他非吸收线存在。例如镍共振线Ni232nm附近有几条非吸收或吸收很差的原子线Ni231.98nm和Ni232.14nm及离子线Ni231.6nm,使用很窄的光谱通带也难于将它们完全分辨开,因此,人们宁愿选用吸收系数稍低的Ni341.48nm做分析线。

分析线的选择还受到背景吸收的限制。在200nm以下,大气、火焰气和光学元件相当明显地吸收来自光源的共振辐射,对于As、Se、Hg等,其共振吸收线位于远紫外区,背景吸收强烈,这时就不宜选择这些元素的共振线做分析线,可以考虑选择波长较长的次灵敏线。

即使灵敏线不受干扰,在实际工作中,也未必都要选用灵敏线,灵敏线往往用于测定痕量元素,在分析高浓度试样时,有时选取灵敏度较低的次灵敏线,以便得到适度的吸光度值,改善校正曲线的线性范围,减少不必要的稀释操作。最适宜的分析线,应视具体情况由实验来决定。实验的方法是:首先扫描空心阴极灯光源的发射光谱,了解有哪几条可供选用的谱线,然后喷入适当浓度的分析元素标准溶液,查看这些谱线的吸收情况,应当选用不受干扰而且吸光度值适当的谱线为分析线。最强的吸收线是最适宜于测定痕量元素的。

一个元素若有多条分析线,通常采用灵敏线,但也要根据样品中被测元素的含量来选择。例如测定钴时,为了得到最高灵敏度应使用240.7nm谱线,但要得到较高精度,而且钴的含量较高时,最好使用352.7nm谱线。有时还要考虑干扰问题,如测定铷时,为了消除钾、钠的电离干扰,可用798.4nm代替780.0nm测定铅时,为了克服短波区域的背景吸收和噪声,不使用217.0nm灵敏线而用283.3nm次灵敏线。

二、光谱通带

 它是指单色器出口狭缝包含波长的范围。光谱通带的宽度直接影响测定的灵敏度和标准曲线的线性范围,作为一般原则来讲应该这样来决定狭缝的宽度,即在不减小吸光度值的条件下,在能将邻近分析线的其他谱线分开的情况下,尽可能使用较宽的狭缝。这样可以增加光强,使用小的增益以降低检测器的噪声,从而提高信噪比与改善检出限,对测定有利。对于有复杂谱线的元素如铁、镍等来说要求选择较窄的通带,否则会带来光谱干扰,使分析灵敏度下降和工作曲线弯曲。因为吸收线的数目比发射线的数目少得多,所以谱线重叠的几率也会少得多,因此在原子吸收光谱分析时,允许使用较宽的狭缝。合适的狭缝宽度可用实验方法确定,其方法为将分析元素的标准溶液喷入火焰中,调节狭缝宽度,测定不同狭缝宽度时的吸光度当狭缝增宽到一定程度,其他谱线或非吸收谱线出现在光谱通带内,吸收度值就立即开始减小。不引起吸收值减小的最大狭缝宽度,就是应当选用的最合适的狭缝宽度。

三、灯电流

 在保证稳定放电和合适的光强输出的前提条件下,尽可能选用较低的工作电流。灯电流过高,可导致热变宽和压力变宽,并增加自吸收,反而使辐射的光强度降低,结果是灵敏度下降,校正曲线下弯(弯向浓度轴),灯寿命缩短。寻找最佳工作电流的方法是固定其他测量条件,吸喷某一固定浓度的溶液,改变灯电流和负高压数值,测量吸光度值,然后绘制吸光度一灯电流关系曲线,从中选择灵敏度高,负高压在300～800V之间的灯电流值为工作电流。为了使空心阴极灯发射强度稳定,一般需预热10～30min,对大多数元素而言,应采用额定电流的40%～60%。较小的灯电流可提高测定灵敏度和延长灯的使用寿命。

四、对光

 在调节燃烧头时,使其缝口正好在光束的中央,高或降低燃烧器,使光束正好在缝口上方。点燃火焰,吸入一个标准溶液,对燃烧器再进行调节,直到获得最大吸光度值。

五、火焰的选择

不同的元素可选择不同种类的火焰,原则是使待测元素获得最大原子化效率。易原子化的元素用低温火焰,反之就需要高温火焰。当火焰选定后,要选择合适的燃助比,对于难原子化的元素,易选用富燃火焰,易原子化的元素选用贫燃火焰或化学计量焰,调节时,吸入一个标准溶液,固定助燃气的流量,逐步改变燃气的流量,得到最大的吸光度值和稳定的火焰。

六、燃烧器的高度和角度

 调节火焰燃烧器高度的目的,是使来自空心阴极灯的辐射从自由原子浓度最大的火焰区域通过,以获得最大灵敏度。首先从灵敏度和稳定性来考虑,选择适宜的高度;遇到干扰时,再改变其高度以设法避免干扰若干扰仍然存在,应考虑采用其他消除干扰的方法。其调节方法是在其他测试条件不变的情况下,吸喷待测元素的标准溶液,改变燃烧器高度,测定其吸光度值,绘制吸光度对燃烧器高度的关系曲线,找出最佳燃烧器高度。通常情况下,燃烧器的角度为0°,即燃烧器缝口与光轴方向一致。在测定高浓度样品时,可选择一定的角度,当角度为90°时,灵敏度仅为0°的1/20。