这种仪器的“老祖宗”已经60岁,这些年它经历了什么?

2021-04-07

原子吸收光谱仪是一种常用的分析仪器,可以测定多种元素,具有性能稳定、使用灵活、可靠性高等优点。

今天小谱带各位深入了解一下“原子吸收光谱仪”的发展史以及一些相关信息。详情如下:

01“原子吸收光谱仪”的前世今生

01. 第一阶段——原子吸收现象的发现与科学解释

早在1802年,伍朗斯顿(W.H.Wollaston)在研究太阳连续光谱时,就发现了太阳连续光谱中出现的暗线。1817年,夫琅禾费(J.Fraunhofer)在研究太阳连续光谱时,再次发现了这些暗线,由于当时尚不了解产生这些暗线的原因,于是就将这些暗线称为夫琅禾费线。1859年,克希荷夫(G.Kirchhoff)与本生(R.Bunson)在研究碱金属和碱土金属的火焰光谱时,发现钠蒸气发出的光通过温度较低的钠蒸气时,会引起钠光的吸收,并且根据钠发射线与暗线在光谱中位置相同这一事实,断定太阳连续光谱中的暗线,正是太阳外围大气圈中的钠原子对太阳光谱中的钠辐射吸收的结果。

02. 第二阶段——原子吸收光谱仪器的产生

原子吸收光谱作为一种实用的分析方法是从1955年开始的。这一年澳大利亚的瓦尔西(A.Walsh)发表了他的著名论文“原子吸收光谱在化学分析中的应用”奠定了原子吸收光谱法的基础。50年代末和60年代初,Hilger,

Varian  Techtron及Perkin-Elmer公司先后推出了原子吸收光谱商品仪器,发展了瓦尔西的设计思想。其中,PerkinElmer从上个世纪60年代初就开始了AAS的研发和生产,其创制出的第一台原子吸收光谱仪AA303型占据了世界分析仪器行业领先地位。到了60年代中期,原子吸收光谱开始进入迅速发展的时期。

03. 第三阶段——电热原子吸收光谱仪器的产生

1959年,苏联里沃夫发表了电热原子化技术的第一篇论文。电热原子吸收光谱法的绝对灵敏度可达到10-12-10-14g,使原子吸收光谱法向前发展了一步。塞曼效应和自吸效应扣除背景技术的发展,使在很高的的背景下亦可顺利地实现原子吸收测定。基体改进技术的应用、平台及探针技术的应用以及在此基础上发展起来的稳定温度平台石墨炉技术(STPF)的应用,可以对许多复杂组成的试样有效地实现原子吸收测定。

04. 第四阶段——原子吸收分析仪器的发展

随着原子吸收技术的发展,推动了原子吸收仪器的不断更新和发展,而其它科学技术进步,为原子吸收仪器的不断更新和发展提供了技术和物质基础。使用连续光源和中阶梯光栅,结合使用光导摄象管、二极管阵列多元素分析检测器,设计出了微机控制的原子吸收分光光度计,为解决多元素同时测定开辟了新的前景。微机控制的原子吸收光谱系统简化了仪器结构,提高了仪器的自动化程度,改善了测定准确度,使原子吸收光谱法的面貌发生了重大的变化。联用技术(色谱-原子吸收联用、流动注射-原子吸收联用)日益受到人们的重视。色谱-原子吸收联用,不仅在解决元素的化学形态分析方面,而且在测定有机化合物的复杂混合物方面,都有着重要的用途,是一个很有前途的发展方向。

(来源:内容摘录于网络)



02“原子吸收光谱仪”的国内行业现状

在国外高精尖产品闯入中国市场时,国内企业必将面临冲击,实力不足的中国企业在未来的市场竞争中将会被淘汰出局。其实国内很多产品并不弱,但缺乏各个专业化企业间的联合,才造成终端产品与国外产品差距的拉大。

目前原子吸收光谱仪可应用于冶金、地质、采矿、石油、轻工业、农业、医药、卫生、食品以及环境监测等。

经过一代科学技术工作者的努力,目前,我国已经成功地掌握了原子吸收光谱仪的设计、生产技术。在火焰分析方面,与国外同类型仪器相比,国产仪器的典型元素检出极限达到相同水平,甚至超过国外。

但由于我国在新产品研究开发方面投入不足,使国产仪器在自动化程度和长期工作可靠性方面还有不少差距,尤其是石墨炉分析技术差别更大。为了改变这一落后面貌,北京、上海等地的企业及研究所着重投入资金用于无火焰石墨炉技术的研究开发,在分析重复性与元素检出限等方面取得不少进展,并有新产品推出。

03“原子吸收光谱仪”的组成

原子吸收光谱仪是由光源、原子化系统、分光系统和检测系统组成。

A 光源

作为光源要求发射的待测元素的锐线光谱有足够的强度、背景小、稳定性。

一般采用:空心阴极灯、无极放电灯。

B 原子化器(atomizer)

可分为预混合型火焰原子化器(premixed flame atomizer),石墨炉原子化器(graphite furnace

atomizer),石英炉原子化器(quartz furnace atomizer),阴极溅射原子化器(cathode sputtering

atomizer)。

a、 火焰原子化器:由喷雾器、预混合室、燃烧器三部分组成。

特点:操作简便、重现性好。

b、石墨炉原子化器:是一类将试样放置在石墨管壁、石墨平台、碳棒盛样小孔或石墨坩埚内用电加热至高温实现原子化的系统。其中管式石墨炉是最常用的原子化器。

原子化程序分为干燥、灰化、原子化、高温净化。

原子化效率高:在可调的高温下试样利用率达100%

灵敏度高:其检测限达10-6~10-14

试样用量少:适合难熔元素的测定

c.石英炉原子化系统是将气态分析物引入石英炉内在较低温度下实现原子化的一种方法,又称低温原子化法。它主要是与蒸气发生法配合使用(氢化物发生,汞蒸气发生和挥发性化合物发生)。

d.阴极溅射原子化器是利用辉光放电产生的正离子轰击阴极表面,从固体表面直接将被测定元素转化为原子蒸气。

C 分光系统(单色器)

由凹面反射镜、狭缝或色散元件组成。

色散元件为棱镜或衍射光栅。

单色器的性能是指色散率、分辨率和集光本领。

D 检测系统

由检测器(光电倍增管)、放大器、对数转换器和电脑组成。

04原子吸收光谱仪 VS 原子吸收分光光度计

原子吸收光谱仪和原子吸收分光光度计有3点不同:

01. 两者的原理不同:

A.

原子吸收光谱仪的原理:仪器从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光,通过试样蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收,由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定试样中待测元素的含量。

B.

原子吸收分光光度计的原理:利用待测元素的共振辐射,通过其原子蒸汽,测定其吸光度的装置称为原子吸收分光光度计。它有单光束,双光束,双波道,多波道等结构形式。其基本结构包括光源,原子化器,光学系统和检测系统。

02. 两者的应用不同:

A. 原子吸收光谱仪的应用:广泛用于冶金、地质、采矿、石油、轻工、农业、医药、卫生、食品及环境监测等方面的常量及微痕量元素分析。

B. 原子吸收分光光度计的应用:广泛应用于各种气体,金属有机化合物,金属醇盐中微量元素的分析。

03. 两者的特点不同:

A. 原子吸收光谱仪的特点:结构简单、操作简便、易于掌握、价格较低;分析性能良好;应用范围广;发展速度快。

B. 原子吸收分光光度计的特点:具有灵敏度高及选择性好两大主要优点。

05“原子吸收光谱仪”的常见品牌

到了这里,相信各位已经对原子吸收光谱仪有很深的了解。

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