原子吸收光譜儀通過光源、原子化器與光學(xué)系統(tǒng)的協(xié)同作用,實(shí)現(xiàn)對待測元素的高精度定量分析,其結(jié)構(gòu)與功能如下:
一、光源:發(fā)射特征共振輻射
光源是原子吸收光譜儀的核心部件,通常采用空心陰極燈。該燈由待測元素材料制成的陰極與鈦、鋯等材料制成的陽極組成,封閉于充有惰性氣體(如氖或氬)的硬質(zhì)玻璃管內(nèi)。當(dāng)兩極間施加電壓時(shí),惰性氣體電離,離子撞擊陰極表面,濺射出待測金屬原子并激發(fā),發(fā)射出該元素的特征共振線(如鈉的589.0nm、銅的324.8nm)。此光源需滿足銳線輻射(半寬度遠(yuǎn)小于吸收線半寬度)、輻射強(qiáng)度大、穩(wěn)定性高(30分鐘內(nèi)漂移不超過1%)等要求,以確保選擇性吸收與檢測靈敏度。
二、原子化器:提供能量使樣品原子化
原子化器的作用是將樣品中的元素轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子蒸氣,以便吸收光源發(fā)射的特征譜線。常見類型包括:
火焰原子化器:通過燃?xì)猓ㄈ缫胰玻┡c助燃?xì)猓ㄈ缈諝猓┗旌先紵a(chǎn)生高溫(約2300℃),使樣品溶液霧化后蒸發(fā)、干燥并原子化。適用于易揮發(fā)、低沸點(diǎn)元素的檢測。
石墨爐原子化器:樣品注入石墨管內(nèi),經(jīng)分階段升溫(干燥、灰化、原子化、凈化)實(shí)現(xiàn)原子化。原子化效率高,適用于痕量分析(如μg/L級)。
三、光學(xué)系統(tǒng):引導(dǎo)、分離與測量光強(qiáng)
光學(xué)系統(tǒng)由準(zhǔn)直器、光柵、反射鏡及檢測器等組成,其功能包括:
準(zhǔn)直器:將光源發(fā)出的光束聚焦為平行光,確保信號準(zhǔn)確測量。
光柵:通過衍射作用分離不同波長的光,選擇目標(biāo)波長的共振吸收線進(jìn)入檢測器,阻止其他波長光通過。
檢測器(如光電倍增管):將光信號轉(zhuǎn)化為電信號,測量被樣品吸收后的光強(qiáng)度。
四、協(xié)同作用與檢測流程
光源發(fā)射的特征共振線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)引導(dǎo),通過原子化器中的基態(tài)原子蒸氣,部分光被吸收。檢測器測量吸光度后,通過朗伯-比爾定律(A=εbc)計(jì)算樣品中待測元素的濃度。三者的協(xié)同確保了檢測的高靈敏度、準(zhǔn)確性與抗干擾能力,廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、食品安全等領(lǐng)域。