实验室光谱仪器--原子吸收光谱仪中光源的类型
一、空心阴极放电灯
空心阴极灯是由玻璃管制成的封闭着低压气体的放电管。
阴极为空心圆柱形,由待测元素的高纯金属制成 (故称为空心阴极)对于昂贵、熔点低、活性强、或难于加工的金属可用该元素化合物或合金代替阳极为钨棒,上面装有钽片或钛丝(吸气剂)灯的光窗材料根据所发射的共振线波长而定,在可见波段(400-750nm)用硬质玻璃,在紫外波段用石英玻璃。真空环境中,内充2-10 mmHg 氖或氩等惰性气体,其作用是产生离子撞击阴极,使阴极材料发光。空心阴极灯放电是一种特殊形式的低压辉光放电,放电集中于阴极空腔内。
特点:
a.当在两极之间施加几百伏电压时,便产生辉光放电。在电场作用下,电子在飞向阳极的途中,与载气原子碰撞并使之惰性气体分子电离,放出二次电子,使电子与正离子数目增加,以维持放电。
b.气体正离子从电场中获得能量并向阴极作加速运动,如果正离子的动能足以克服金属阴极表面的晶格能,当其撞击在阴极表面时,引起阴极物质溅射。
C.除溅射作用外,阴极受热也要导致阴极表面元素的热蒸发。溅射与蒸发出来的原子进入空腔内形成阴极元素电子云,再与电子、原子、离子等发生第二类碰撞 而被激发到高能态,自发回到基态,而发射出相应元素的特征的共振辐射。
d.由于元素可以在阴极空腔中多次溅射和被激发,气态原子平均停留时间较长,激发效率较高,因而发射的谱线强度较大;由于采用的工作电流一般只有几毫安或几十毫安,灯内温度较低,因此热变宽很小;由于灯内充气压力很低,激发原子与不同气体原子碰撞而引起的压力变宽可忽略不计;此外,由于蒸气相原子密度低、温度低、自吸变宽几乎不存在。
e.使用空极阴极灯可以得到强度大、谱线很窄的待测元素的特征共振线。空心阴极灯是性能优良的锐线光源,使用最广泛。
F.由于原子吸收分析中每测一种元素需换一个灯,很不方便,现亦制成多元素空心阴极灯,但发射强度低于单元素灯,且如果金属组合不当,易产生光谱干扰,同时谱线强度弱。
主要指标:
谱线宽度、强度、稳定度、和背景等,这些指标与充入惰性气体的种类、压力、阴极材料以及放电条件等有关
工作条件的选择:
使用灯电流过小,放电不稳定;灯电流过大,溅射作用增加,原子蒸气密度增大,谱线变宽,甚至引起自吸,导致测定灵敏度降低,灯寿命缩短。因此,应在保证有足够强且稳定的光强输出条件下,尽量使用较低的工作电流。
二、无极放电灯
无极放电灯是石英球形物中装入待测元素或挥发性盐类,如金属、金属卤化物等,抽成真空并充入67-200Pa的惰性气体氩或氖,制成的放电管(在一个高频发生器的线圈 )。
工作原理:
放电管置于微波发生器的同步空腔谐振器中。当高频耦合能量激发充入气体原子,温度升高,使金属卤化物蒸发解离,二者碰撞使后者激发。发出特征辐射。
特点:
结构和原理决定其无电极,排出电极材料的干扰。应用于易挥发元素(锑, 砷, 铋, 镉, 铯, 锗,铅, 汞,磷, 钾, 铷, 硒, 碲, 铊, 锡 和锌)待测元素的量很少,蒸汽压低,各种变宽因素影响很少这种灯的强度比空心阴极灯大几个数量级,没有自吸,谱线带宽窄,背景低,更纯。
