原子吸收光譜儀的詳細介紹與應用

原子吸收光譜儀（Atomic Absorption Spectrometer, AAS）是一種用于測定樣品中特定元素含量的分析儀器，基于原子對特定波長光的吸收原理。以下是其詳細介紹與應用：

一、工作原理

1. 原子化：樣品通過高溫（火焰、石墨爐或等離子體）轉化為基態原子蒸氣。

2. 光吸收：空心陰極燈或無極放電燈發射待測元素的特征譜線，通過原子蒸氣時被基態原子選擇性吸收。

3. 信號檢測：分光系統分離目標波長，檢測器測量光強度變化，吸光度與元素濃度成正比（朗伯-比爾定律）。

二、儀器主要組件

1. 光源：空心陰極燈（HCL）或無極放電燈（EDL），發射待測元素的特征光譜。

2. 原子化系統：

• 火焰原子化器：空氣-乙炔或笑氣-乙炔火焰，適合常量元素（如Ca、Mg）。

• 石墨爐原子化器：電加熱石墨管，靈敏度高（ppb級），適合痕量元素（如Pb、Cd）。

• 氫化物發生器：用于易揮發元素（As、Hg、Se）。

• 冷蒸氣法：專用于汞分析。

3. 分光系統：單色器（光柵或棱鏡）分離目標波長。

4. 檢測器：光電倍增管（PMT）或CCD，將光信號轉為電信號。

5. 數據處理系統：校準曲線法或標準加入法計算濃度。

三、特點與優勢

• 高選擇性：元素特異性光源減少干擾。

• 靈敏度廣：火焰法（ppm級）、石墨爐法（ppb級）。

• 準確性好：相對標準偏差（RSD）通常＜1%。

• 多元素分析（需更換燈或使用連續光源）。

四、應用領域

1. 環境監測：

• 水質分析（重金屬：Pb、Cd、Hg、As）。

• 土壤/大氣顆粒物中的有毒元素檢測。

2. 食品安全：

• 食品中的微量元素（Fe、Zn）或污染物（Pb、As）。

3. 醫藥與生物：

• 血/尿中的必需或毒性元素（Ca、Cu、Hg）。

4. 工業材料：

• 金屬合金成分分析（如鋼鐵中的Ni、Cr）。

• 石油化工中的催化劑金屬含量。

5. 地質與礦業：

• 礦石中貴金屬（Au、Ag）或稀土元素測定。

五、局限性

• 單元素分析：多數需逐個元素測量。

• 基體干擾：復雜樣品需前處理（如消解、稀釋）。

• 維護成本：石墨爐耗材昂貴，火焰法需燃氣。

六、與其他技術對比

• ICP-OES/MS：可多元素同時分析，但成本更高。

• XRF：無損檢測，但靈敏度較低。

七、發展趨勢

• 聯用技術：如HPLC-AAS（形態分析）。

• 自動化：機器人樣品前處理。

• 微型化：便攜式AAS用于現場檢測。

原子吸收光譜儀因其成熟性、可靠性和成本效益，在元素定量分析中仍占據重要地位，尤其適合常規實驗室的痕量檢測需求。