原子吸收光譜儀的基本構造 EWG1990儀器學習網

2020-12-06 儀器學習

2019/07/13 作者/EWG1990儀器學習網

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原子吸收光譜儀(又稱原子吸收分光光度計)由光源、原子化器、分光器、檢測系統等幾部分組成。隨著原子吸收光譜分析在工作中的廣泛應用原子吸收光譜儀也有了很大發展,不論在儀器性能、分析速度和自動化方面,均有很大改進。按光學系統分類,原子吸收光譜儀可分為單光束型(single beam type)和雙光束型( double beam type)兩種。這種類型的儀器工作時只使用一支空心陰極燈。使用連續光源校正背景的儀器還有一個連續光源,如氘燈;按獨立的分光和檢測系統的數目分類,原子吸收光譜儀又可分為單道、雙道和多道。目前普遍使用的是單道單光束或單道雙光束原子吸收光譜儀。

一、單光束型原子吸收光譜儀

一般簡易的原子吸收光譜儀基本上都採用單光束型。

來自光源的特徵輻射通過原子化器,部分輻射被基態原子吸收,透過部分經過分光系統,使所需的輻射通向檢測器,將光信號轉變成電信號經放大讀出。

單光束型儀器具有結構簡單、體積較小、價格低能量高等特點,能滿足日常分析要求。缺點是不能消除光源波動造成的影響,基線漂移,空心陰極燈要預熱30分鐘穩定後才能進行測定。在測量過程中要注意校正零點補償基線漂移。這種儀器有助於獲得較高的測定靈敏度和較寬的線性範圍,儀器的造價也比較低。

近年來,隨著電子技術的發展,單光束原子吸收光譜儀得到不斷的改進和完善,穩定性有了很大提高。

二、雙光束型原子吸收光譜儀

雙光束型原子吸收光譜儀又可分為傳統雙光束系統和實時雙光束系統。

(一)傳統雙光束型原子吸收光譜儀的基本構造

儀器將來自光源的特徵輻射經切光器(旋轉反射鏡)分解成樣品光束(S)和參比光束(R),樣品光束通過原子化器被基態原子部分吸收,參比光束不通過原子化器,其光強不被減弱,兩束光由半透明反射鏡合為一束,交替地進入單色器,經分光後進入檢測器。

空心陰極燈的光脈衝和旋轉反射鏡是同步的,當旋轉反射鏡在某一位置時,只有S光束通過,產生S脈衝;當旋轉反射鏡轉動180°後,只有R光束通過,產生R脈衝。兩個光束的信號被檢測系統檢出、放大和比較,最後在讀數裝置中顯示出結果來。由於兩個光束來自同一光源,檢測器輸出的是兩個光束的信號進行比較的結果,光源的任何波動都會因參比光束的作用得到補償。它克服了光源波動所引起的基線漂移,因此雙光束型原子吸收光譜儀不需要預熱光源。

傳統雙光束型原子吸收光譜儀的缺點是光能量損失大。光能量的損失造成信噪比變壞,往往限制了檢出限的進一步改善。這種儀器結構複雜,造價也比較高。

(二)實時雙光束型原子吸收光譜儀的基本構造

這種儀器將元素燈的光束通過半透半反鏡的透過部分作為樣品光束。元素燈的光束在半透半反鏡的反射部分,通過光導纖維進入分光器中,成為參比光束。兩束光在同一時間進入單色器進行分光,同一時間內分別進入兩個不同的檢測器中被檢測。它完全克服燈發射強度的漂移,把儀器的穩定性和準確性提高到一個新的水平。

傳統雙光束型原子吸收光譜儀在儀器每一個讀數周期內(如10ms)交替檢測,僅用半個周期測定樣品(5ms),而實時雙光束型原子吸收光譜儀用整個周期測定樣品(10ms)。實時雙光束型原子吸收光譜儀延長了樣品光束和參比光束的測量時間,提高了儀器的測定精度和準確度。

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表1實時雙光束與傳統雙光束原子吸收光譜儀測量精度對比

三、單光束/雙光束自動切換型原子吸收光譜儀

這種類型的儀器,其旋轉反射鏡是可移動的,將它切入光路後,儀器為雙光束工作模式,將旋轉反射鏡移離光路,儀器就變成了單光束工作模式。

四、雙道雙光束型原子吸收光譜儀

其檢測系統可以進行4種運算方式:A和B方式為單道雙光束,A-B方式為背景扣除,A/B方式為內標運算。

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