Atomabsorptionsspektroskopi

figur 6.3. Den skematiske demonstration af et atomabsorptionsspektrometer.

i AAS-baseret analyse kommer strålingen, der når monokromatoren, fra tre kilder. Disse er en svækket stråle fra strålingskilden (dvs. hul katodelampe), som er en specifik emission; emission fra atomerne i prøven inklusive både mål-og ikke-målatomer, som er ophidset af flammen (uspecifik emission); og stråling som følge af brændstofforbrændingen for at give flammen. AAS-systemer er designet og fremstillet til at eliminere uspecifikke emissioner fra at nå detektoren. Dette opnås ved at placere en monokromator mellem forstøveren (dvs.flammen) og detektoren. Monokromatoren i AAS-systemer spreder bølgelængder af lys, som ikke er specifikke for målelementet og isolerer en linje, der er specifik. Derfor er stråling, der når detektoren, summen af stråling fra den svækkede strålingskildestråle og stråling udsendt af ophidsede analytatomer i forstøveren. Da mængden af stråling absorberet af atomer af målelement i flammen er afgørende, er det nødvendigt at korrigere for emission fra ophidsede analytatomer i flammen. Dette udføres ved hjælp af en strålehopper vinkelret på lysbanen mellem strålingskilden og forstøveren. AAS kræver brug af strålekilder, der har et smallere emissionsspektrum end absorptionslinjebredden af de sporstoffer, der skal analyseres. Ellers opnås lave absorbansværdier, hvilket reducerer følsomheden. Strålingskilder, der anvendes i AAS, er hule katodelamper, elektrodeløse udladningslamper, kontinuerlige lyskilder og dampudladningslamper, som effektivt anvendes i AAS-systemer. Blandt disse strålekilder anvendes hule katodelamper mere almindeligt i AAS-systemer.

en hul katodelampe består af et hult rør fyldt med en inert gas, såsom Ne eller Ar i trykområdet mellem 1 og 5 torr, en anode fremstillet af tungsten og en katode fremstillet af den metalliske form af det element, der skal detekteres.113 den skematiske afbildning af en hul katodelampe er vist i Fig. 6.4. Når spænding (dvs.300 V) påføres elektroderne, udsender den hule katodelampe stråling, som er karakteristisk for metallet i katoden. For eksempel, hvis katoden er lavet af Fe, udsendes et Fe-spektrum. Da strålingen passerer gennem flammen, der indeholder den forstøvede prøve, vil kun Fe-atomer absorbere denne stråling, da de udsendte bølgelængder fra den hule katodelampe er specifikke mod jernatomer. Dette betyder, at det er nødvendigt at bruge en anden lampe til hvert element, der skal analyseres. Der er dog et begrænset antal kommercielt tilgængelige multielementlamper, der indeholder katoder lavet af mere end et element. Hule katodelamper til analyse af cirka 60 elementer er kommercielt tilgængelige.

figur 6.4. Den skematiske skildring af en hul katodelampe.

på den anden side anvendes elektrodeløse udladningslamper i både atomabsorption og atomfluorescensspektrometri. Denne type lampe indeholder ingen elektroder, men en hul glasbeholder fyldt med en inert gas, såsom Ar.114 udledningen frembringes af en højfrekvent generatorspole snarere end en elektrisk strøm. Elektrodeløse udladningslamper er velegnede til analyse af flygtige elementer såsom Hg, As og Cd. Den største ulempe ved elektrodeløse udladningslamper er deres korte levetid.

den anden vigtige del af AAS er forstøveren, hvor ionen eller molekylerne i gasfasen forstøves på basisniveauet. Forstøverens forstøvningseffektivitet har en afgørende effekt på den vellykkede analyse af AAS-baserede analyser. Analysens følsomhed er direkte proportional med graden af forstøvning af det metal, der skal analyseres. Forstøvere er traditionelt opdelt i to grupper, som er flammebaserede forstøvere og flamløse forstøvere.

i tilfælde af flammebaserede forstøvere blandes prøven indeholdende analytten med gasblandingen, der danner flammen i flydende form. I denne gasblanding dispergeres prøvevæsken i tågen. Den resulterende blanding leveres til flammehovedet og til flammen, som er forbrændingsområdet. Endelig udføres forstøvningsprocessen i flamme. I flammeforstøvere afhænger flammetemperaturen af typen af brændbar og brændbar gas i gasblandingen, der danner flammen. Luft / acetylen er den mest anvendte gasblanding. Selvom der er praktiske anvendelser af flammeforstøvere, har denne type forstøver nogle ulemper, såsom analyse af et begrænset antal elementer, der ikke er egnede til at arbejde i vakuum UV-regionen, vanskeligheder ved analysen af små mængder prøver og lav følsomhed. Design og udvikling af flamløse forstøvere har ført til eliminering af sådanne problemer.

i atomabsorptionsspektrofotometre er de vigtigste systemer udviklet som forstøvere grafitovne, der også kaldes elektrotermiske forstøvere.115 disse typer forstøvere kræver, at en strømkilde opvarmes. Der kræves meget små prøvevolumener i området mellem 5 og 50 liter, og følsomheden er meget højere end flammebaserede forstøvere. Den største ulempe ved denne type forstøver er deres høje omkostninger.

AAS blev med succes anvendt til analyse af tungmetalforurenende stoffer i miljøprøver. For eksempel udviklede Naseri og kolleger en dispersiv væske–flydende mikroekstraktionsteknik til den følsomme analyse af Pb2+ ioner i ledningsvand, mineralvand, brøndvand og havvandsprøver. I deres undersøgelse var berigelsesfaktoren og detektionsgrænseværdierne henholdsvis 150 og 0,02 liter L-1.116

i en anden undersøgelse udført af Shamsipur og Ramesani 117 blev bestemmelsen af ultratrace-mængder Au-ioner i silikatmalmprøver og ledningsvandsprøver med succes udført ved anvendelse af et AAS-system med en grafitovn. Til dette formål blev der anvendt et dispersivt væske–flydende mikroekstraktionstrin før AAS-analysen. De opnåede detektionsgrænser og berigelsesfaktorværdier var henholdsvis 0,005 ng mL−1 og 388.i en interessant undersøgelse rapporteret af Ebrahimsadeh og Behbahani118 PB2 + ioner i vandprøver blev med succes bestemt ved anvendelse af AAS-systemet. I deres undersøgelse blev de iontrykte polymerer fremstillet til forkoncentration af Pb2+ ioner i vand. Detektionsgrænsen viste sig at være 0,75 liter L−1.og kolleger designet og forberedt ion præget polymerer mod Cr3+ ioner i floden vand, ledningsvand, og kommunale spildevand prøver.119 de fremstillede iontrykte polymerer blev effektivt anvendt til forkoncentration af mål-Cr3+ – ionerne fra miljøprøver. Analysen af Cr3 + ioner blev udført ved anvendelse af et elektrotermisk AAS-system. Den opnåede detektionsgrænse var 0,018 ng mL-1.

i en anden vigtig undersøgelse,120 Mohammadi et al. rapporterede anvendelsen af flamme AAS-systemer til den følsomme analyse af Ag+ ioner i vandprøver. Forud for analysen af mål Ag+ ioner af AAS blev der anvendt et dispersivt væske–flydende mikroekstraktionstrin. I deres undersøgelse blev grænsen for detektions−og berigelsesfaktorværdier opnået som henholdsvis 1,2 ng mL-1 og 16.

Rivas og kolleger analyserede med succes Sb3+–Sb5+ og As3+–As5+ ioner i havvand, ledningsvand og flaskevandsprøver.121 Forkoncentration af målioner blev udført ved anvendelse af en dispersiv væske–væske mikroekstraktionsteknik før deres analyse af AAS. Grænsen for detektionsværdier for As3+ og Sb3+ opnået var henholdsvis 0,01 og 0,05 liter mL−1. Den opnåede berigelsesfaktor var 115.