原子吸收光谱仪选择浅谈（二）
2.原子化系统：
普通的分析中主要使用火焰和石墨炉原子化器。
2.1火焰原子化系统：
使用火焰原子化器其吸喷量应在3-6ml/min，雾化效率应不小于8%，测定铜的检出限应不大于0.008ug/ml,测定5ppm的铜的RSD要小于0.5%。Q
火焰原子化器主要包括雾化室、雾化器、撞击球、扰流器、燃烧头、液封盒、气体控制系统，这些器件也是测定时条件优化主要对象。雾化室一般都是用有机树脂材料构成，有聚四氟乙烯、聚丙烯等耐腐蚀材料构成，在采购这个时的考虑主要是其设计是否合理(一般的是没问题的，要是有问题他的测定精度和准确度就达不到)，不过应该注意一点，个人观点，我曾用AA230时发现他的雾化室支撑设计的不是太好，一不小心，在调节其他按钮时就会移动，那样的话，半天的条件优化就白做了。至于雾化器当然要选择高效率雾化和可调(包括可以调节撞击球)的最好了，根据我的使用经验，撞击球最好是树脂类的材料，玻璃、陶瓷的消耗比较大(太脆了，一不小心就调节断了)，扰流器主要是用于过滤大雾滴，增强火焰测定的稳定性，燃烧头应该可以前后上下可调的，其制作材料主要有钛的、渗铌的、不锈钢的、铟-钪合金等，口径也有0.5mm*50mm(氧化亚氮-乙炔火焰)、0.5*100mm(空气-乙炔火焰)的，最好选择热稳定性要好、耐腐蚀、耐高盐样品、不宜堵塞的，需要注意一点，就是如果测定的元素要用氧化亚氮-乙炔火焰的，需要选择专用的燃烧头，切不可混用，以防发生危险。气体控制系统最好能够计算机全程控制，空压机要有过滤装置。由于乙炔属于易燃气体，因此在采购时最好能够考虑一系列的安全连锁装置及提示信息，防患于未然。
2.2石墨炉原子化器
使用石墨炉原子化器测定镉的检出限、特征质量和精密度应不大于2pg、1pg、5%石墨炉原子化器相对与火焰原子化具有体积小、检出限低(越3个数量级)、用样量少、分析时间长的特点，石墨炉原子化的缺点主要是基体蒸发时可能造成较大的分子吸收，炉管本身的氧化也产生分子吸收，背景吸收较大，一些固体微粒引起光散射造成假吸收，因此使用石墨炉原子化器必须要选择背景校正装置，并且对于比较复杂基体的推荐在塞曼校正模式下进行分析。其主要包括炉体、电源、冷却水、气路系统，商品仪器炉体又分为横向加热和纵向加热的，纵向加热(如：PE700、VARIAN SpectrAA-Duo、热电 S、M系列、HITACHI Z5000、岛津AA63/6800、Agilent3510等)的由于要在石墨管两端的电极上进行水冷，造成沿光路方向上存在温度梯度，使整个石墨管内具有不等温性，导致基体干扰严重，影响原子化过程，针对上述问题，商品产品经过多次的改进，又发展了平台原子化(是比较重点的一个方面，在改善纵向石墨炉加热方面有很大的贡献)、探针原子化、电容放电强脉冲加热石墨炉，这在一定程度上或多或少的弥补了纵向的缺点，但还是没有解决根本问题。而横向石墨炉(如：PE的6/800、JENA的VAVIO 6、 novAA 400 Zeenit600/650/700、普析的TAS986/90系列、GBC的Avanta ultra Z等)恰恰能解决纵向的不等温性的缺点，大大增加了管内恒温区域、还可以降低原子化温度和时间，增加石墨管的使用寿命，但是在目前石墨管的几何形状和加工工艺等方面的研究还是有不足之处有待改进，总之，不论从测定的精度还是检出限方面讲，石墨炉原子化器中横向加热的还是比较有发展前景的，另外采用石墨炉固体直接进样分析(减少了分析污染的主要来源)技术的发展，同样是原子吸收分析技术上的一次革命，它大大拓宽了石墨炉原子化器的使用的广度和深度，也是原子吸收分析技术的一大进展，在这方面德国的Jena公司的设计思路是比较领先的、其90年代后期的产品大都可以进行此工作。
在采购石墨炉原子化器时最好结合自己的实际情况考虑下列参数：
2.2.1 测定方式：
最好有可以分别用峰高和峰面积来测定的，主要考虑到不同测定过程的灵敏度问题。
2.2.2温度参数：
一般仪器是从室温到2700-3000度，这个主要考虑采用横向还是纵向加热以及分析元素原子化的温度，比如测定一些高温元素难原子化的元素(如铝、钼等)就需要较高的温度，还需要考虑具有灵活的升温模式(1阶梯升温：又称脉冲升温，是不经过中间温度直接到达需要温度，升温速度快，但会引起样品的飞溅，一般用于灰化过程;2斜坡升温：是指加在石墨管两端的电参数大小随时间线形上升，由温差和所需要的时间决定，因此石墨管温度缓慢平稳的升到需要温度，这样对测定复杂基体的非待测物质的挥发分离是有利的)、升温速率(不小于2000度/秒，JENA公司的有的可以达到3000度/秒)、温度控制模式(各厂家的各不相同，主要有电流控制、电压控制、功率控制，光控，由于石墨管在高低温的长期使用导致电阻的变大，因此采用电流、电压控制得到的实际温度与设置的不同，其中电流控制的高于设置温度，电压控制的低于设置温度，这种现象在实际分析工作中也很常见，对于同一分析参数在同一个管子上做的时间长了灵敏度会降低的，不得不重新进行测定条件的优化，而采用功率控制(如GBC的)的完全可以减少这种情况出现的程度，且控制温度的稳定性将大大提高，其对石墨管的适应性也大大提高，光控制一般是利用石墨管的红外辐射来测定的，性能较好，但只能探测控制600度以上的温度，因此经常和上述三种控制方式配合使用探测不同的温度范围，如热电的S、M系列的采用电压和光控相结合来控制、岛津AA6300采用电流和光控相结合来控制、TAS-990采用功率光控相结合等。)与监视系统(现在不少厂家都配备了可视系统、石墨炉参数运行监视系统)等参数。
2.2.3 气、水路系统：
气路系统最好内外气路都可以单独通过软件灵活设置控制，具备反馈监视参数功能，增加实验的灵活性和方法的可选择性，对于冷却水，由于普通自来水的硬度比较大，容易在管道内结垢，造成管道堵塞和热传导效率的降低，因此建议条件许可的话，使用纯水循环冷却设备。
注：如果考虑同时采购上述两个原子化器，应注意其整体的设计要比较合理, 火焰和石墨炉分析切换比较方便(用很简单的手动或自动计算机设置的比较好哦)的，要不又得重新调节一切参数，过程烦琐，如VARIAN SpectrAA-Duo的设计，可以同时进行火焰和石墨炉原子吸收分析，在操作上和原子化器的切换上还是比较方便的。
3.背景校正系统：
目前的原子吸收光谱仪(连续光源的原子吸收因其光路系统和检测器的特殊性能无需用下列方式校正)上背景校正主要采用用自吸、氘灯和塞曼校正，对于以上校正方式可以在仪器条件优化后用Cd228.8进行背景校正能力测试，要求在背景衰减信号约为1A时，校正后的信号应不大于该值的1/30。
3.1自吸校正：
自吸校正是利用大电流下空心阴极灯发生自吸谱线变宽来测量背景的，可用于全波段校正，其光能量充足，有利于提高信噪比和背景校正性能(上述两个点是比氘灯和塞曼的好)，也无须在光路中设置其他光束组合器或偏光元件，是一种简单可行的背景校正方法，采用自吸校正其分析的灵敏度主要取决于在强弱脉冲电流作用下空心阴极灯的自吸程度，当在强脉冲电流时，元素(镉、铅、钴、锑、锰、银、镍、碲、锌等)自吸越严重，其灵敏度损失越小，如果有些元素(铝、钒、钡、钼、铂、钯、钨、钛、硅、钙、锶、锗等)自吸不明显表明不易采用自吸校正，否则灵敏度会大大降低。普析的TAS-990，岛津的AA-6300/6800等仪器都可以采用自吸背景校正，从发展局势来看，自吸背景校正应着手改变空心阴极灯结构和其电路结构的设计使其易于发生自吸，这是自吸校正校正发展的一个方向。
3.2氘灯校正
氘灯校正属于连续光源校正，采用两个光源(由于光源光学性质的差异使其扣除背景的误差在±10%)工作，因此在测定分析过程中只有平衡好两个光源的能量和几何外型的完全重合(这点在石墨炉分析中很难达到要求，因为在石墨炉分析中进行原子化时，炉内物质的蒸汽具有时间性和空间性，如果条件许可，最好采用塞曼效应校正)，才能达到满意的校正效果，否则扣背景的可靠性将大大降低，并且出现扣过度的现象。氘灯校正灵敏度损失比用自吸的要小，由于氘灯能量在短波比较强，因此主要用于190nm～350nm(大部分元素的灵敏线也在这个区域)分子背景和散射的校正，不能用于校正结构背静(自吸、塞曼校正就可以)。目前，新的氘灯校正技术是热电公司(S、M系列)提出的四线氘灯校正技术，在原来的基础上加了个辅助电极，可以提高校正时的信噪比和灯的稳定性，据报道对高达2A的背景校正误差小于2%。现在各厂家生产的仪器几乎全都具备普通氘灯校正装置，氘灯的使用时间和光源稳定性由于其设计不同也有所不同，另外采购时也需要考虑校正时的延时问题(只要采用背景校正，不论用何种方式，都要考虑这个问题)，这个问题在石墨炉测定时更为重要，理论上讲的话测量背景信号和测量原子吸收信号的时间要严格重合的，但实际上两个信号完全‘同时测定’对目前大部分仪器来说(主要是检测器)还是有困难的，因此只能是时间差越小越利于准确测定背景了。
3.3 塞曼校正
塞曼校正主要是根据原子能级在磁场中的分裂进行的，他的发展原因在前面已有简单叙述，可以在全波长范围内进行非原子吸收背景校正，单从原子吸收光谱分析所有元素整体校正性能而言，其比自吸和氘灯要好，采用塞曼效应组合的方式很多，见于篇幅所限，只针对目前各仪器厂家普遍使用和先进的做个简单介绍，主要包括吸收线分裂(即校正装置加在原子化器上的)的：横向恒定磁场、横向交变磁场、纵向交变磁场、磁场背景校正。
3.3.1横向恒定磁场(日立的Z-2/5/8000及各系列，日立公司在偏振技术方面很有研究)吸收线分裂成为π、σ±成分，需用旋转偏振器将共振辐射偏振为不同偏振成分(方向：相对磁场的)共振辐射，当共振辐射为P//时，测定的是π成分及背景吸收，当共振辐射为P+时，测定的是背景吸收。
3.3.2横向交变磁场(VARIAN 的SpectrAA220/280Z、PE Z3030、热电的M系列、JENA AG ZEEnit 60等)使用固定偏振器(过滤掉P//，只允许P+通过)，在B=0时测定的是总吸收，在B最大时吸收线分裂成为π、σ±成分，测定的是背景吸收。"uSE5!
纵向交变磁场(PE6/800/ZL4100等)当B=0时，吸收线不分裂，测量总吸收，B=最大时，由于无π成分(无须偏光器件)，吸收线分裂为σ±成分，测量背景吸收。
3.3.3磁场校正技术(德国JENA AG Zeenit600/650/700、GBC的Avanta ultra Z等产品)是相对于普通交变2磁场(0磁和高磁)而言的，除0磁和高磁外，还有一个中间磁，而且可以通过被分析物的浓度，可以调节最佳的中间磁场强度，该技术主要是考虑普通校正的灵敏度低、线形范围小(比普通2磁场的线形范围能提高1个数量级)，使用时可以根据实际情况采用对不同元素、不同背景，采用不同的磁场强度来扣除复杂的结构背景和获得分析最佳的灵敏度，这个主要是为比较资深的分析者使用。
由于横向磁场要使用偏光器(固定或旋转)，理论上光能量损失50%，在<200nm时高达75%，导致信噪比和检出限降低，且当π、σ±成分严重重叠时(对于恒定磁场的有时也存在吸收线成分分开的不彻底的情况，同样影响测定的灵敏度)，测定的灵敏度会有所降低，而所有这些问题采用纵向交变磁场都将不会出现，因此，纵向交变磁场相对与横向磁场来说有较好的信噪比和检出限，从提高分析性能来看采用磁场调制技术的在未来将有长足的发展和应用。
4.其他配件：
主要包括氢化物发生器、自动进样系统，石英原子捕集装置、石墨管类、富氧装置等。
4.1石英原子捕集装置:
对于使用火焰分析的需要提高(比正常火焰提高2--几十倍不等)下列元素灵敏度的可以考虑采购此附件：铅、金、银、钴、砷、锌、铊、锑、碲、锡、铋、镉、铜、钼、铁、镓、汞、铟、硒、锰、镍、铱、铂、钯、铑、钌等元素，目前热电、VARIAN、华洋等厂家都具有此附件可以选择，我大体看了几个厂家的附件，感觉在总体设计思路上还是国外的技术比较成熟。
4.2氢化物发生器：
主要是考虑元素砷、硒、锑、铋、锡、铅、碲、锗、镉、汞在火焰法测定中灵敏度不高而设计的(个人认为从实用分析角度考虑如果采购了石墨炉的就没必要采购这个附件了，当然了从研究方面还是有必要的，比方氢化物和石墨炉的连用技术)。用氢化物原子吸收光谱法测定上述痕量元素，灵敏度(普通灵敏度ng/ml：砷 0.15、硒0.30、锑0.30、铅0.15、碲0.35、镉0.25、铋0.35、锡0.30、汞0.5 )将有很大的提高，检出限比正常火焰的能提高约1-3个数量级，在这方面的研究，我国的原子吸收工作者做出了很多的研究，吴廷照教授的流动注射氢化物发生器在原子吸收中的应用，使氢化物原子吸收法的灵敏度和检出限都达到国际最佳水平，如测砷最佳灵敏度可达0.08ng/ml/1%( 文献指标为0.15 ), 检出限最佳可达0.06ng/ml,精密度RSD<2%。其中热电VP90、VI90、北京瀚时制作所WHG-102A2、Hitachi HFS-3、PE、VARIAN等厂家都生产此附件，在采购时可以根据需要想厂家咨询相关资料。
4.3 自动进样系统
该附件也是为了适应分析的自动化、大批量样品测试设计的，目前各大著名的原子吸收厂家(GBC、热电、PE、VARIAN、岛津、普析等)都有生产，性能也比较稳定，在选购时根据自己的需要主要考虑其样品位、进样体积精度(要求不能高于±0.1µL)、自动清洗、自动智能稀释、浓缩、自动配置标准系列、自动加入基体改进剂等功能即可，如果资金允许、样品量大、人手少的话可以考虑采购的。
4.4石墨管类：
主要包括普通管、热解管、平台管、石墨舟等多种特殊分析专用管。目前有的国外仪器的石墨管不能用国产的代替，见于以后单独采购时手续麻烦，价格昂贵，建议在采购设备时多订购一些，或许比另采购的方便，如果国内可以代替的，可以直接使用国内生产的也可以，查阅各方面的文献报道显示，国内石墨管用于测定分析的质量也是比较过关的，其他镀层的管子可以根据需要自己用普通的管子来做。
4.5富氧装置：
富氧装置(国产的如瑞利、华洋都有这个装置)主要是为了替代需要采用氧化亚氮-乙炔火焰(使用这个火焰比较危险的)分析的元素(如：钙、铝、钡、镧、钼、镓、钨、钒、锶、锡等部分稀土元素)设计的，其火焰温度根据分析的灵敏度在2300～2950度范围内可调，从目前掌握的资料看测定上述元素的特征浓度比空气-乙炔、氧化亚氮-乙炔火焰都有显著的改善，因此，需要分析上述元素，采购单一火焰原子吸收的，可以考虑此项技术。
5.软件操作平台：
一套好的软件操作平台与仪器本身的设计有很大的关系，采购者可以根据自己的需要来确定下面的内容：一般要求软件对分析数据具有可靠的安全性，可以和实验室的LIME系统有接口或输出、自动控制仪器及附件，鼠标操作，自动编辑分析方法(具有推荐方法)、自动进行数据的采集、处理、分析、自动进行条件优化选择(很重要的)、自动显示对分析过程各参数的实时监控、自动报警出现的错误并提示原因、自动进行QA/QC控制。
