基本原理
原子吸收光譜儀基于基態(tài)原子對特定波長光的吸收特性進行元素定量分析。當光源發(fā)射的特征譜線通過待測元素的原子蒸氣時,若輻射波長對應的能量等于基態(tài)原子躍遷至激發(fā)態(tài)所需的能量,原子將吸收該特征波長的光,外層電子從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)。通過測量特征譜線被吸收后的強度減弱程度,結合朗伯-比爾定律(A=KCL,其中A為吸光度,K為常數(shù),C為樣品濃度,L為光程),可確定樣品中待測元素的含量。該方法具有靈敏度高、選擇性強、度高等特點,適用于微量及痕量元素分析。
光學系統(tǒng)設計
光學系統(tǒng)是原子吸收光譜儀的核心,由光源、原子化器、分光系統(tǒng)和檢測器四大模塊構成:
光源:采用空心陰極燈或無極放電燈作為銳線光源,發(fā)射與待測元素吸收線高度匹配的特征譜線。例如,鉛空心陰極燈發(fā)射283.3nm特征光,半寬度僅0.002nm,確保能量集中于目標吸收線,避免背景干擾。
原子化器:將樣品轉化為氣態(tài)基態(tài)原子?;鹧嬖踊魍ㄟ^高溫燃氣(如乙炔-空氣火焰溫度達2300℃)使樣品霧化并解離;石墨爐原子化器則采用程序升溫,分干燥、灰化、原子化三階段,將樣品加熱至3000℃,實現(xiàn)痕量元素(如0.001μg/g鎘)的高靈敏度檢測。
分光系統(tǒng):以光柵為核心,通過衍射效應將復合光分解為單色光。中階梯光柵結合棱鏡交叉色散技術,可在190-900nm波長范圍內實現(xiàn)0.001nm級分辨率,分離待測元素吸收線與鄰近干擾線。
檢測器:光電倍增管(PMT)是傳統(tǒng)檢測器的核心,其光陰極接收單色光后發(fā)射光電子,經多級倍增極放大,終輸出與光強成反比的電信號,滿足ppb級痕量分析需求。