石墨炉原子化的过程介绍
石墨炉原子化又称作电热原子化,过程一般分为四个阶段,即干燥、灰化(热解)、原子化和净化(除残)。
对石墨炉原子吸收分析,在原子化之前样品的共存组分与待测元素分离得越好,干扰就越小。非光谱干扰和背景吸收都是这样,分离的效率取决于待测元素与共存物质挥发性之间的差异,差异越大分离效果越好。原子化前的干燥和灰化两个阶段对分离样品干扰组分有重要作用,其中有经验、有技巧、也有学问。干燥、灰化和原子化是石墨炉原子吸收分析的升温程序的关键步骤,在原子化后加上高温净化,即构成石墨炉原子吸收法的完整的升温程序。程序的每一个阶段又由不同升温模式、温度和时间参数组成。
1.干燥
干燥阶段的目的是防止试样溶液在原子化过程中发生飞溅或在石墨炉中流散面积太大,主要作用是脱溶剂。干燥温度应根据溶剂沸点和含水情况来决定。一般干燥温度稍高于溶剂的沸点,干燥时间按样品体积而定,一般是样品微升数乘1.5～2(s)。干燥时间与石墨炉结构有关,不能一概而论。
对于干燥阶段蒸发溶剂,实验表明最好的方案是若已知样品的性质,将温度快速升至略低于沸点,再缓慢地升温到刚好高于沸点并保持10～20实际工作中样品大都是未知的,有些还是复杂的多组分,特别是生物样品,如血液、胃液等。防止待测元素损失的方法是用斜坡升温方式缓慢升温,并注意观察与防止管内样品发生飞溅。
2.灰化
灰化(热解)阶段,程序升温是一个重要条件。因为通常在样品中均含有挥发性(酸、有机复合物)和非挥发性(无机化合物)成分,均需在原子化之前排除,以减轻或除去原子化时烟雾的产生,使基体破坏或在原子化阶段之前蒸发掉。采用缓慢递增加热方法时,需调节较低的起始温度,并使之缓慢递增。缓慢增温可使最易挥发的成分灰化,从而防止因快速增温而发生溅爆引起分析成分的损失。
灰化阶段是在原子化前能对样品进行预处理的一个机会,特别是在前期样品预处理做得不够充分时,要获得良好的分析结果,必须充分、认真地用好这一环节。一般是在不会引起待分析元素损失的前提下,尽可能选用较高的灰化温度和阶梯升温方式。为了尽量多地除去一些共存物质,要有一段保温时间。对于生物、油料或组分复杂的样品,为能除去大量的盐类、油类或需要碳化的生物基体、有机材料,应选择斜坡升温方式,用慢升温至沸点或分解点,再保温一段时间,以保证尽可能完全地除去大量的共存组分。为能除去多组分共存物质,可考虑设置两个或多个灰化阶段。
3.原子化
原子化阶段的作用是在一定的温度下使分析元素的化合物分解为气态自由原子。原子化温度随元素而异,对同一批样品,亦因样品类型不同而各异。一般来说,应该使用能得出最大吸收信号的最低温度。原子化温度越低,原子化器寿命越长。最佳原子化温度可用实验来决定,原子吸收信号经过峰值后回到基线的整个时间称为原子化时间,原子化时间在保证完全原子化的前提下越短越好。
在石墨炉原子吸收光谱分析中,恒温原子化是最佳选择,自第一台马斯曼商品石墨炉于1970年问世至今的40多年,虽然作为原子化器的石墨管基本没有变化,但对石墨管供电加热的石墨炉电源有了长足的进步,具有最大功率升温或光控最大功率升温的石墨炉电源,使管壁原子化恒温环境有了较大的改善。
4.净化
在结束一个样品的测定后,用比原子化阶段稍高的温度加热石墨炉以除去样品残渣,这个阶段称为净化。净化温度一般为2700℃～3000℃,净化时间3～5s。经过净化处理的石墨管,便可进行下一个样品的分析。
