火焰原子吸收分析最佳條件選擇

一、吸收線的選擇

在原子吸收分析中，為獲得穩定的靈敏度，穩定度和穩定的線形范圍及無干擾測定，須選擇合適的吸收線。選擇合適吸收線應根據分析目的，待測元素濃度，試樣性質組成，干擾情況，儀器波長范圍以及光電倍增管光譜特性等加以綜合考慮和具體分析。

1．靈敏度

原子吸收分析通常用于微量元素分析。因此，一般選擇最靈敏的共振吸收線。而測定高含量元素時，可選用次靈敏線。附錄列出了各元素的主要吸收線的靈敏度，供選擇時參考。

2．穩定度

選用不同的吸收線，測定的穩定度會有差別。在靈敏度能滿足要求的情況下，應從穩定度來考慮吸收線的選擇。

3．干擾度

選擇吸收線，應當避免可能的干擾。當分析線附近有其它非吸收線存在時，將使靈敏度降低和工作曲線彎曲。例如，Ni232.0nm吸收線附近有幾條非吸收線和吸收很弱的譜線（如231.98nm、232.14nm、231.6nm），即使使用很窄的光譜通帶，也難于將它們完全分辨開，因此有時寧愿犧牲一些靈敏度而選用吸收系數稍低的Ni341.48nm非吸收譜線用于實際測定。在某些情況下，還應該考慮到吸收線重疊干擾問題。吸收線的選擇，還會受到背景吸收的限制。例如，測定Pb時，在Pb 217.0nm波長處，背景吸收最大，測定精度較差，目前一般選用次靈敏線Pb283.3nm作吸收線。

4．直線性

在實際分析中，總是希望獲得直線性較好的工作曲線，線性范圍寬，能適用于較大的分析區間，且測定精密度較好。選用不同的吸收線，工作曲線的線性和測定精度會有差異。

5．光敏性

大多數原子吸收分光光度計的波長范圍是190—900nm，并且一般都有一只光電倍增管，它對紫外和可見光光敏性強，具有較高的光譜靈敏度。因此對于那些共振吸收線在真空紫外區或紅外區的元素，通常選用次靈敏線作吸收線。例如：測定鉀，不用紅外區的K766.5nm，而用K404.4nm；測定Hg，不用Hg184.9 nm而采用Hg 253.7nm 。

最合適的吸收線的選擇，應視具體情況通過實驗來決定。實驗選擇方法是：參考波長表，實地掃描元素的發射光譜，了解有哪幾條可供選擇的譜線，吸噴適當濃度的標準溶液，觀測吸收值大小，穩定度和工作曲線線性范圍，根據分析要求和樣品性質組成；待測元素濃度及干擾情況加以抉擇。

二、燈電流的選擇

原子吸收分析要求光源能發射強而銳的共振線，空心陰極燈的發射特性依賴于燈電流，為得到較高的靈敏度和穩定度，就要選擇合適的燈電流。

從靈敏度角度考慮，燈電流宜選用小些。燈電流小，譜線的多普勒變寬和自吸效應減少，元素燈發射線半寬變窄，靈敏度較高。但是燈電流太小，元素燈放電不穩。當使用較低的燈電流時，為了保證必要的信號輸出，則須增加負高壓，這樣引起噪聲增加，使譜線的信噪比降低，讀數穩定度降低，測定精密度變差。

從穩定度角度考率，燈電流宜用大些。燈電流大，陰極放光穩定，譜線強度高，達到必要的信號輸出所需要的負高壓較低，因此提高了信噪比，使讀數穩定度提高和改善測定精密度。對于常量和高含量元素分析，燈電流宜大些，可提高測定的精密度。

因此，靈敏度和穩定度這兩個指標，對燈電流的要求是相互矛盾的，故在選擇燈電流時應兼顧這一矛盾的兩個方面。對于微量元素分析，應在保證讀數穩定的前提下盡量選用小一些的燈電流，以獲得足夠高的靈敏度。對于高含量元素分析，在保證有足夠靈敏度的前提下，盡量選用大一點的燈電流以獲得足夠高的精密度。

從維護燈和使用壽命角度考慮，對于高熔點、低濺射的金屬，如鐵、鈷、鎳、鉻等，燈電流允許用的大些；對于低熔點，高濺射的金屬如鋅、鉛等，燈電流宜用小些。對于低熔點，低濺射的金屬，如錫，若需增加光強度，允許燈電流稍大些。

三、光譜通帶的選擇

光譜通帶的寬窄直接影響測定的靈敏度和標準曲線的線性范圍，單色器的光譜通帶取決于儀器色散能力和狹縫寬度：

光譜通帶=線色散率的倒數×縫寬

光譜通帶的選擇，實際上是通過改變狹縫寬度來實現的。光譜通帶的選擇原則是，在保證只有分析線通過出口狹縫到達檢測器的前提下，盡可能選用極寬的光譜通帶，以獲得較高的信噪比和讀數穩定性。對于譜線簡單的元素，（如賤金屬、堿土金屬）宜用較寬的光譜通帶，以得到較高的信噪比和分析準確度。對于多譜線元素，（如鐵族、稀有元素）和火焰連續背景較強的情況，宜用較窄的光譜通帶，這樣不僅能提高分析靈敏度，標準曲線的線性也會明顯改善。

四、燃助比的選擇

火焰的溫度和氣氛對脫溶劑、熔融、蒸發、解離或還原過程有較大影響，為了獲得較高的原子化效率需選擇適宜的火焰條件，實際上是通過選擇燃助比來實現的。

對于確定類型的火焰，根據火焰溫度和氣氛，可分為貧燃火焰，化學計量火焰、發亮性火焰和富燃火焰四種類型。對于貧燃火焰燃燒充分，火焰溫度較高，燃燒不穩定，測定重線性差，高溫區和原子化區域很窄，不具有還原性，通常燃助比（空氣/乙炔）在1：6以上，火焰處于貧燃狀態。化學計量火焰層次清晰、分明、穩定，噪聲少，背景低，適宜于熱解離，稍有還原性，在這種火焰狀態下測定，具有較高的靈敏度和精密度，其燃助比為1：4。發亮性火焰，帶黃色光亮，層次稍模糊，火焰溫度較化學計量火焰低而還原性強，燃助比小于1：4。富燃火焰溫度低，黃色發亮，層次模糊，還原性強，電子密度較高，其燃助比小于1：3。

由此可見，燃助比不同，火焰溫度和氧化還原性質也不同，原子化效率也就發生改變，因此影響分析的靈敏度和精密度，應當通過實驗選擇最佳燃助比。一般是在固定助燃氣流量的條件下，改變燃氣流量，吸噴測定標準溶液的吸光度，繪制吸光度---燃助比曲線，吸光度大而且讀數穩定的燃助比為最佳燃助比。

通常情況下，測定高熔點的惰性元素，如銀、金、鉑、鈀、鎵、銦宜用貧燃火焰。多數元素宜用化學計量火焰。難解離和易還原的元素，宜用發亮性和貧燃火焰，鉻是一個典型。

有些元素易原子化，其對燃助比反應遲鈍，銅是一個典型例子。對燃助比反應敏感的元素，如鉻、鐵、鈣要特別注意燃氣和助燃氣的流量和壓力的恒定，才能保證得到良好的分析結果。

五、觀測高度的選擇

就火焰的結構而言，分四個區域。預熱區：燃氣經此區域被加熱到著火溫度。第一反應區：燃燒不充分，發生著復雜的反應，其中有一個蘭色的核心。中間薄層區：溫度較高，厚度較小，是產生自由原子的主要區域。其厚度因元素性質不同而異。銅、鎂、銀原子產生后，因再化合速度較慢，則此區較寬。鈣、鋇、鍶原子產生后，在化合速度快，則此區較窄。第二反應區：氧化劑較充分，燃燒充分，反應產物擴散進入大氣。由此可見，由于火焰不同區域具有不同的溫度和具有不同的氧化性或還原性，因此，火焰不同區域的待測元素自由原子密度及干擾成分濃度也不同。為了獲得較高的靈敏度和避免干擾，應選擇最佳觀測高度，讓光束通過火焰的最佳區域。觀測高度可大致分三個部位：

光束通過氧化焰區。這一高度大約是離燃燒器縫口6---12mm處。此處火焰穩定，干擾較少，對紫外線吸收較弱，但靈敏度稍低。特別是吸收線在紫外區的元素，適于這種高度。

光束通過氧化焰和還原焰。這一高度大約是離燃燒器縫口4---6mm處。此處火焰穩定性比前一種差，溫度稍低，干擾較多，但靈敏度較高。適用于鈹、鉛、硒、錫、鉻等元素分析。光束通過還原焰。這一高度大約是離燃燒器縫口4mm以下，此處火焰穩定性最差，干擾最多，對紫外線吸收最強，而吸收靈敏度較高，適用于長波段元素的分析。

燃燒器高度的選擇，通常是在固定的燃助比的條件下，測量標準溶液在不同燃燒器高度時的吸光度進而繪制吸光度---高度曲線，根據曲線選擇合適的燃燒器高度，以獲得較高的靈敏度和穩定性。