粒子收取光譜解析儀器定理和組配
當某種元素被激發(fā)后，核外電子從基態(tài)E0激發(fā)到最接近基態(tài)的最低激發(fā)態(tài)E1叫共振激發(fā)。當其又回到E0時發(fā)出的輻射光線即為共振線。而基態(tài)原子吸收共振線輻射也可以從基態(tài)上升至最低激發(fā)態(tài)，由于各種元素的共振線不相同，并具有一定的特征性，所以原子吸收僅能在同種元素的一定特征波長中觀察到，當光源發(fā)射的某一特征波長的光通過待測樣品的原子蒸氣時，原子中的外層電子將選擇性地吸收其同種元素所發(fā)射的特征譜線，使光源發(fā)出的入射光減弱，可以將特征譜線因吸收而減弱的程度用吸光度A表示，A與被測樣品中的待測元素含量成正比；即基態(tài)原子的濃度越大，吸收的光量越多，通過測定吸收的光量，就可以求出樣品中待測的金屬及類金屬物質的含量，對于大多數(shù)金屬元素而言，共振線是該元素所有譜線中最靈敏的譜線，這就是原子吸收光譜分析法的原理，也是該法之所以有較好的選擇性，可以測定微量元素的根本原因。原子吸收光譜分析儀器原子吸收光譜分析儀器的原理是通過火焰、石墨爐等將待測元素在高溫或是化學反應作用下變成原子蒸氣，由光源燈輻射出待測元素的特征光，在通過待測元素的原子蒸氣時發(fā)生光譜吸收，透射光的強度與被測元素濃度成反比，在儀器的光路系統(tǒng)中，透射光信號經(jīng)光柵分光，將待測元素的吸收線與其他譜線分開。經(jīng)過光電轉換器，將光信號轉換成電信號，由電路系統(tǒng)放大、處理，再由CPU及外部的電腦分析、計算，最終在屏幕上顯示待測樣品中微量及超微量的多種金屬和類金屬元素的含量和濃度，由打印機根據(jù)用戶要求打印報告單。
常用的光源有空心陰極燈及無極放電燈。空心陰極燈的構造，是由待測元素材料制成圓筒形空心陰極，由鎢材料制成棒型陽極，兩電極密封在充有惰性氣體、前端帶有英石窗的玻璃燈管中。在工作時，儀器的電源電路為燈的陰極和陽極之間加上200～500V的電壓，根據(jù)不同元素檢測要求，提供不同的燈工作電流。燈通電后，陰極發(fā)出的電子在電場作用下加速，與惰性氣體碰撞，使其電離，電離后的正離子向陰極加速運動，轟擊陰極表面，使陰極材料的原子濺射出來聚集在陰極附近，電子不斷接受能量，由低能級躍遷到高能級，而高能態(tài)是不穩(wěn)定的，瞬間要從高能態(tài)返回到原來的基態(tài)，同時發(fā)射出與待測元素相同的特征光譜，由于許多元素的光譜處于紫外區(qū)，所以燈的透光窗須使用石英玻璃，燈的供電一般采用脈沖電壓，為使燈發(fā)光強度穩(wěn)定，供電電流采用穩(wěn)流措施，要求電流波動度小于0.1％。
無極放電燈一般用于蒸氣壓較高的元素或化合物的測定上，這種燈是一個石英管，管內放進數(shù)毫克金屬化合物并充有氬氣。工作時將燈置于高頻電場中，氬氣激發(fā)。隨著管內溫度升高，金屬化合物蒸發(fā)出來，并進一步離解、激發(fā)，從而輻射出金屬元素的共振線。主要用砷、硒、鎘、錫、貴金屬等元素的測定。原子化器原子化器的作用是提供一定的能量，使待測樣品中的元素游離出蒸氣基態(tài)原子，并使其進入光源的輻射光程，進行吸收。由于原子吸收光譜分析是建立在基態(tài)原子蒸氣對共振線吸收的基礎上來分析元素含量的方法，所以各種類型樣品的原子化是分析中最關鍵的問題，測定元素的結果是否準確，很大程度上取決于樣品的原子化狀態(tài)。這就要求原子化器盡可能有高的原子化率，并且穩(wěn)定、重現(xiàn)性好，干擾少和裝備簡單，現(xiàn)在儀器最常用的有兩種原子化器，火焰原子化器和石墨爐。
（1）火焰原子化器是最常用的原子化器，包括2個部分：把樣品溶液變成高度分散狀態(tài)的霧化器和燃燒頭。工作時，由儀器外設的空壓機提供壓縮空氣作為助燃氣。由管道進入霧化器，并在出口處以高速度噴出，會造成局部負壓，使得樣品溶液在大氣壓作用沿進樣毛細管上升，隨壓縮空氣一同噴入霧室中。樣品霧滴、助燃氣與燃氣一起在霧化器中充分混合后進入燃燒器，借燃燒火焰的熱量，使待測元素原子化，常用的燃氣為乙炔，儀器外接高純乙炔氣罐，以乙炔做燃氣。燃燒頭儀器均采用長縫式，由耐高溫合金材料制成，不同型號的儀器其燃燒頭的縫長和縫寬不一樣，一般有10、7、5cm等幾種，縫寬在0.5mm左右。
（2）石墨爐：最常用的是管型高溫石墨爐，由于石墨是導體，當在石墨管兩端接上正負電極，通上十幾伏電壓和400￣500A之間的大電流時，石墨管會在2￣4s的短時間內，升到2000℃￣3000℃的高溫，將加入到石墨爐中的樣品蒸發(fā)→分解→原子化，石墨管的內徑通常在4￣6mm，長度在25￣50mm之間。為了防止石墨管和原子化的原子被氧化，儀器中的石墨管均封閉在一個保護氣室里，加熱時，石墨管內外均通有惰氣氣體氬氣（Ar）。為了降低爐體對周圍的熱輻射，爐體外還通有冷卻水，保持原子化器的外邊在60℃以下。
石墨爐原子化器，原子化效率高，所需樣品量較少，檢測靈敏精密度高，使用石墨爐原子化時，樣品要經(jīng)過干燥→灰化→原子化→凈化4個過程。每個過程分別對應不同的溫度，由儀器控溫電路控制實施。（1）干燥：是在等于或稍高于溶劑沸點的溫度下加熱數(shù)10s，將溶液烘干，除去溶劑。（2）灰化：在低于原子化的溫度下加熱數(shù)秒鐘，將被測樣品中有機物盡可能除去，減少基體組分可能帶來的干擾。（3）原子化：在被測元素的原子化溫度下加熱數(shù)秒鐘，同時儀器檢測系統(tǒng)記錄此時的吸光度值A。（4）凈化：檢測完畢，加高溫將石墨管內殘渣燒盡，開始下一次檢測，這4個過程是階梯式的升溫程序，測定不同的元素時，各階段使用的溫度和時間不盡相同，現(xiàn)在的儀器均由微機控制，根據(jù)所測元素或操作者預先設定的數(shù)值自動完成。中國糧油儀器網(wǎng) http://www.yoshikomatsuura.com/
