一)銳線光源
1.空心陰極燈
① 工作原理空心陰極燈實(shí)際上是一種低壓輝光放電管,陽(yáng)極為W棒,陰極為待測(cè)元素制成的空心圓筒,然后把兩個(gè)電極封存入玻璃或石英管內(nèi),管內(nèi)充低壓惰性氣體(<10mmHg、Ne、Ar、He),當(dāng)空心陰極燈“+"、“-"極接通電源后,陰、陽(yáng)極發(fā)生放電:
首先使內(nèi)充惰性氣體在電場(chǎng)作用下電離,氣態(tài)離子快速運(yùn)動(dòng),撞擊陰極表面,使之濺射出被測(cè)元素的自由原子,這些自由原子又與氣體離子碰撞而激發(fā)。這樣即發(fā)射出穩(wěn)定的、強(qiáng)度足夠的、寬度很窄的元素特征譜線。
由于空心陰極燈放電時(shí)的溫度和被濺射的原子濃度均較低,因此,Doppler變寬較小,另外,空心陰極燈是低壓密封的,這樣,使壓力變寬基本消除,所以空心陰極燈能輻射出半寬度約為10-3nm以下的特征譜線。
②原子吸收法對(duì)光源的要求
a.發(fā)射線半寬度要窄,以提高分析測(cè)定的靈敏度。
b.光源的發(fā)射線強(qiáng)度要大,而且背景要小。
c.發(fā)射線強(qiáng)度要穩(wěn)定,使測(cè)定具有良好的重現(xiàn)性,以提高測(cè)定的準(zhǔn)確度。
d.為了節(jié)省開(kāi)支,燈的壽命越長(zhǎng)越好。
其實(shí),要滿足這些條件,與供電電路有關(guān),若以I表示發(fā)射譜線強(qiáng)度,燈電流為i則:I = K·in
k——常數(shù),n——與電極材料、所充氣體及所測(cè)譜線的波長(zhǎng)有關(guān),且n>1。
所以,在原子吸收分光光度分析中要用一穩(wěn)流裝置。以使燈電流的穩(wěn)定度達(dá)0.1%-0.005%
加大燈電流,可以增強(qiáng)發(fā)射線的強(qiáng)度,增加信噪比,提高靈敏度,然而,由于燈電流的增加,可能產(chǎn)生自吸變寬;同時(shí),Doppler變寬增大,結(jié)果使測(cè)定靈敏度下降。另外,必將使燈的使用壽命縮短,為了解決這一矛盾,常采用的辦法是:改變供電方式。
③供電方式
為了解決以上矛盾,常用短脈沖調(diào)制方式供電。雖然,脈沖電流的峰值可達(dá)幾百mA,但平均電流卻只有幾個(gè)mA,所以使Doppler變寬沒(méi)有增大,也不存在自吸,燈的壽命也不會(huì)縮短,但得到的發(fā)射線強(qiáng)度大大提高了,比直流電供電時(shí)增強(qiáng)50-800倍,自然提高了靈敏度。
另外,原子吸收光譜分析主要通過(guò)測(cè)定具有特征波長(zhǎng)的光被試樣原子蒸氣吸收的程度來(lái)定量的,那么,很顯然,如果火焰中產(chǎn)生其他發(fā)射信號(hào),即:火焰發(fā)射,也將被放大器放大檢測(cè),這樣必使測(cè)定產(chǎn)生負(fù)誤差。
火焰發(fā)射有三種:
① 火焰氣體及基體元素產(chǎn)生的背景發(fā)射。如:300-500nm,空氣—乙炔有強(qiáng)烈的帶狀特征輻射。
② 火焰光度計(jì)中火焰中產(chǎn)生的CO,C2,CN等分子及自由基所發(fā)射的線狀和帶狀光譜。
③ 被測(cè)元素在火焰溫度下激發(fā)產(chǎn)生的輻射線。
由于火焰發(fā)射的影響,在檢測(cè)器上測(cè)得的光強(qiáng):
所以,有必要把光源發(fā)射與火焰發(fā)射區(qū)分開(kāi)來(lái)。如果,檢測(cè)器只接收交流信號(hào),而不放大直流信號(hào),則我們用短脈沖調(diào)制供電方式把光源發(fā)射調(diào)劑成一定頻率的單色光,而火焰發(fā)射仍為直流信號(hào),若我們?cè)诠饴飞习惨粋€(gè)選頻放大器,它只放大交流信號(hào),所以,我們用短脈沖調(diào)制供電即可消除了火焰發(fā)射的干擾,使測(cè)得的光強(qiáng)度為:
所以,對(duì)空心陰極燈實(shí)行脈沖調(diào)制供電可提高原子吸收分光光度法的準(zhǔn)確度。
原子吸收光譜分析的一大弊端就是每測(cè)一種元素要更換一種空心陰極燈,為了避免換燈的麻煩,減少預(yù)熱消耗時(shí)間,現(xiàn)在又發(fā)展了多元素?zé)簟?/span>
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