Composición del producto del instrumento de absorción atómica de llama.

El espectrómetro de absorción atómica consta de cuatro partes: fuente de luz, atomizador, monocromador y detector, como se muestra en la Figura 2-1:

2.1 Fuente de luz

La fuente de luz es una parte importante del espectrómetro de absorción atómica. Sus indicadores de rendimiento afectan directamente el límite de detección, la precisión y la estabilidad del análisis. La función de la fuente de luz es emitir la radiación vibratoria característica del elemento que se está midiendo. Requisitos básicos para la fuente de luz: la mitad del ancho de la radiación de oscilación emitida debe ser significativamente menor que la mitad del ancho de la línea de absorción, la intensidad de la radiación debe ser grande, la intensidad de la radiación debe ser estable y la vida útil; debe ser largo. La lámpara de cátodo hueco es una fuente de luz ideal que cumple con los requisitos anteriores y es la más utilizada. Las lámparas de cátodo hueco (HCL para abreviar) son tubos de descarga hechos de tubos de vidrio encerrados con gas a baja presión. Como se muestra en la Figura 2-2, están compuestas principalmente por un ánodo y un cátodo hueco. El cátodo tiene forma cilíndrica hueca y está hecho directamente de metal de alta pureza o de una aleación del elemento a medir. El metal precioso está revestido con su lámina en la pared interior del cátodo. El ánodo es una varilla de tungsteno con un alambre de titanio o una lámina de tantalio como captador. El material de la ventana de luz de la lámpara se determina según la longitud de onda de la línea de oscilación emitida. Se utiliza vidrio duro en la banda visible y vidrio de cuarzo en la banda ultravioleta. Durante la producción, primero se crea un vacío y luego se llena una pequeña cantidad de gas inerte, como neón o argón, con una presión de aproximadamente 267 ~ 1333 Pa. Su función es transportar corriente, hacer que el cátodo chisporrotee y excite un sonido agudo. espectro de características de emisión atómica.

Debido al efecto de fuentes de ionización externas como los rayos cósmicos, siempre hay una cantidad muy pequeña de partículas cargadas en la lámpara de cátodo hueco. Cuando se aplica un voltaje de 300 ~ 500 V entre los electrodos, una cantidad muy pequeña de cationes existentes en el gas del tubo se mueve hacia el cátodo y bombardea la superficie del cátodo, lo que hace que los electrones en la superficie del cátodo ganen energía externa y escapen. Los electrones escapados aceleran hacia el ánodo bajo la acción del campo eléctrico. Durante el movimiento, tienen colisiones inelásticas con átomos llenos de gas, lo que resulta en un intercambio de energía, que ioniza los átomos del gas inerte para producir electrones secundarios e iones positivos. Bajo la acción del campo eléctrico, estos iones positivos más pesados ​​y rápidos se mueven hacia el cátodo y bombardean la superficie del cátodo, lo que no sólo elimina los electrones de la superficie del cátodo, sino que también hace que los átomos de la superficie del cátodo ganen energía del limitaciones de la energía de la red se escapan al espacio, este fenómeno se llama "sputtering" del cátodo. Los átomos "pulverizados" de los elementos del cátodo chocan con electrones, átomos de gas inerte, iones, etc. en el área del cátodo, ganan energía y se excitan para emitir el espectro lineal del material del cátodo.

Cátodo vacío lámpara El espectro emitido es principalmente el espectro del elemento catódico. Si el material del cátodo contiene sólo un elemento, la lámpara es una lámpara de un solo elemento. Si el material del cátodo contiene múltiples elementos, se puede fabricar una lámpara de múltiples elementos. La intensidad luminosa de las lámparas de varios elementos es generalmente más débil que la de las lámparas de un solo elemento.

La intensidad luminosa de la lámpara catódica de aire está relacionada con la corriente de funcionamiento. Si la corriente de la lámpara es demasiado pequeña, la descarga será inestable; si la corriente de la lámpara es demasiado grande, se potenciará el efecto de pulverización, aumentará la densidad del vapor atómico, se ampliarán las líneas espectrales e incluso se producirá la autoabsorción. lo que resulta en una sensibilidad de medición reducida y una vida útil más corta de la lámpara. Por lo tanto, se debe seleccionar la corriente de trabajo adecuada en el trabajo real.

La lámpara de cátodo de aire es una fuente de luz de línea nítida con un rendimiento excelente. Dado que los elementos pueden ser pulverizados y excitados varias veces en el cátodo vacío, el tiempo de residencia promedio de los átomos gaseosos es más largo y la eficiencia de excitación es mayor, por lo que la intensidad de la línea espectral emitida es mayor ya que la corriente de trabajo utilizada es generalmente solo una; unos pocos miliamperios o varios diez miliamperios, la temperatura dentro de la lámpara es baja, por lo que el ensanchamiento térmico es muy pequeño porque la presión del gas dentro de la lámpara es muy baja, el ensanchamiento de presión causado por la colisión de átomos excitados con átomos de diferentes gases es; insignificante debido a los átomos metálicos en fase de vapor cerca del cátodo. La densidad es pequeña y la ampliación vibratoria causada por la colisión del mismo tipo de átomos también es muy pequeña, debido a la baja densidad y baja temperatura de los átomos; en la fase de vapor, la ampliación de la autoabsorción es casi inexistente. Por lo tanto, el uso de una lámpara catódica de aire puede obtener la línea de oscilación característica del elemento a medir con alta intensidad y línea espectral estrecha.

2.2 Atomizador

La función del atomizador es proporcionar energía para secar, evaporar y atomizar la muestra. El haz de luz incidente es absorbido aquí por los átomos del estado fundamental, por lo que también puede considerarse como un "grupo de absorción".

Los requisitos básicos para un atomizador: debe tener una eficiencia de atomización suficientemente alta, debe tener buena estabilidad y reproducibilidad, operación simple y bajo nivel de interferencia, etc. Su estructura se muestra en la Figura 2-3.

En el método de atomización por llama, el atomizador premezclado comúnmente utilizado se compone de un atomizador, una cámara de atomización y un quemador. El uso de llama para atomizar la muestra es un método ampliamente utilizado en la actualidad. Pasa una muestra de líquido a través de un rociador para formar partículas de niebla. Estas partículas de niebla se mezclan uniformemente con gas (gas y gas asistido por gas) en la cámara de atomización. Después de eliminar las gotas grandes, ingresan al quemador para formar una llama. En este momento, la solución de prueba produce vapor atómico en la llama.

2.3.1 Nebulizador

El atomizador utilizado en el método de absorción atómica es un dispositivo neumático que convierte la muestra en un aerosol. En la Figura 2-4 se muestra un atomizador típico.

Cuando el gas se expulsa de la boquilla del pulverizador a alta velocidad, debido al efecto Bernoulli, se genera una presión negativa cerca de la boquilla, lo que hace que la solución de la muestra sea succionada y fluya a través del capilar de succión. Se descompone en aerosoles mediante un flujo de aire de alta velocidad. El diámetro de los aerosoles es del orden de micras. Cuanto más pequeño es el diámetro, más fácil es evaporarse y se pueden producir más átomos libres en estado fundamental en la llama. La eficiencia de atomización del atomizador tiene un impacto importante en los resultados del análisis. En el análisis de absorción atómica, los requisitos básicos para la atomización de soluciones de muestra son: volumen de pulverización ajustable, eficiencia de atomización alta y estable, tamaño de partículas finas de aerosol y rango de distribución estrecho; Un atomizador de buena calidad debería producir la mayoría de aerosoles con un diámetro de entre 5 y 10 μm. Ajustar la posición del tubo capilar puede cambiar la intensidad de la presión negativa y afectar la velocidad de inhalación. La función de la bola de impacto instalada al final del cabezal rociador es refinar aún más el tamaño de las partículas del aerosol para facilitar la atomización.

El pulverizador es un componente importante del atomizador de llama. Su función es convertir la solución de prueba en una fina niebla. Cuanto más finas y más partículas de niebla haya, más átomos libres en estado fundamental se generarán en la llama. Actualmente el más utilizado es el pulverizador neumático concéntrico. Las gotas de niebla expulsadas por el pulverizador golpean las bolas de vidrio, lo que puede producir un mayor refinamiento. El tamaño de las partículas de las gotas generadas y la tasa de inhalación de la solución de prueba afectan la precisión de la medición y la magnitud de la interferencia química. Actualmente, los pulverizadores se fabrican principalmente de acero inoxidable, politetrafluoroetileno o vidrio.

2.3.2 Cámara de pulverización

La función principal de la cámara de pulverización es eliminar grandes gotas de niebla y mezclar completamente el gas y el gas de soporte para obtener una llama estable durante la combustión. El spoiler puede diluir las gotas de niebla y evitar que grandes gotas de niebla entren en la llama. La eficiencia de atomización de los dispositivos de pulverización generales es de 5 a 15.

2.3.3 Quemador

Las finas gotas de la solución de prueba ingresan al quemador. Después del secado, fusión, evaporación y disociación en la llama, una gran cantidad de átomos libres en estado fundamental. y se generan pequeñas cantidades de átomos, iones y moléculas excitados. Generalmente se requiere que el quemador tenga un alto grado de atomización, llama estable, trayectoria óptica de absorción larga, bajo nivel de ruido, etc. Los quemadores están disponibles en versiones de una o tres rendijas. La longitud y el ancho del espacio del quemador se deben determinar según el combustible utilizado. Actualmente, los quemadores de una sola rendija son los más utilizados.

Los quemadores están fabricados mayoritariamente en acero inoxidable. La altura del quemador debe poder ajustarse hacia arriba y hacia abajo para seleccionar una posición de llama adecuada para la medición. Para cambiar la trayectoria óptica de absorción y ampliar el rango de concentración de medición, el quemador se puede girar en un cierto ángulo.

2.3.4 Características básicas de la llama

1) Velocidad de combustión

La velocidad de combustión se refiere a la velocidad de propagación desde el punto de ignición a otros puntos de la llama. mezcla combustible. Afecta el funcionamiento seguro de la llama y la estabilidad de la combustión. Para que la llama sea estable, la velocidad de suministro de la mezcla de gas combustible debe ser mayor que la velocidad de combustión. Sin embargo, si la velocidad del suministro de aire es demasiado alta, la llama abandonará el quemador, se volverá inestable e incluso apagará la llama; si la velocidad del suministro de aire es demasiado pequeña, provocará un retroceso.

2) Estructura de la llama

Una llama normal consta de una zona de precalentamiento, una primera zona de reacción, una zona intermedia de capa fina y una segunda zona de reacción, con límites claros y estables (Figura 2-5). Zona de precalentamiento, también conocida como zona de secado. La combustión es incompleta y la temperatura no es alta. El líquido de prueba se seca aquí y se convierte en partículas sólidas.

La primera zona de reacción también se denomina zona de evaporación. Es una banda clara de luz azul. La combustión es incompleta, hay muchos productos de semidescomposición y la temperatura no ha alcanzado el punto más alto.

Aquí las partículas sólidas secas de la muestra se funden, se evaporan o se subliman. Esta zona suele ser menos utilizada como zona de absorción para trabajos analíticos. Sin embargo, en esta área se pueden analizar metales alcalinos que se atomizan fácilmente y tienen menos interferencia.

La zona media de capa fina también se denomina zona de atomización. La combustión es completa, la temperatura es alta y aquí se atomizan los compuestos vaporizados. Es el principal área de aplicación del análisis de absorción atómica.

La segunda zona de reacción también se denomina zona de ionización. El gas reacciona completamente en esta área, la temperatura media es muy alta, algunos átomos se ionizan y la temperatura disminuye gradualmente hacia la capa exterior, y los átomos en estado fundamental disociados vuelven a formar compuestos, por lo que esta área no se puede utilizar para procesos atómicos reales. Trabajos de análisis de absorción.

3) La proporción de gas combustible y gas de soporte de combustible en la llama.

En el análisis de absorción atómica, se suelen utilizar como combustible acetileno, gas de hulla, propano e hidrógeno, y Como combustible se utilizan aire, óxido nitroso y oxígeno. Un mismo tipo de llama tiene diferentes proporciones de gas asistido y diferentes propiedades de la llama.

Según las diferentes proporciones de gas de llama y gas de soporte, las llamas se pueden dividir en tres categorías: llamas estequiométricas, llamas de combustión rica y llamas de combustión pobre.

Llama estequiométrica: Significa que la relación entre gas y gas de soporte es cercana a la medida de la reacción química, y también se le llama llama neutra. Esta llama tiene alta temperatura, estabilidad, pequeña interferencia y fondo bajo.

Llama rica: se refiere a una llama en la que el volumen de gas es mayor que la cantidad estequiométrica. También conocida como llama reductora. La llama es amarilla, las capas son borrosas, la temperatura es ligeramente más baja y la llama es altamente reducible, lo que es adecuada para la determinación de elementos que forman fácilmente óxidos difíciles de disociar. Llama de combustión pobre: ​​también conocida como llama oxidante, es decir, llama cuya relación de combustión es mayor que la estequiométrica. Tiene fuertes propiedades oxidantes y una llama azul. Debido a su suficiente combustión y alta temperatura, es adecuado para la atomización de elementos fácilmente disociados e ionizados, como metales alcalinos, etc.

Seleccionar las condiciones de llama apropiadas es una tarea importante, que puede determinarse mediante experimentos o consultando literatura relevante de acuerdo con las condiciones específicas de la muestra. En términos generales, la temperatura de la llama debe seleccionarse de manera que el elemento a medir pueda descomponerse en átomos libres en estado fundamental. Si la temperatura es demasiado alta, la ionización o excitación atómica aumentará, lo que reducirá la cantidad de átomos libres en el estado fundamental, lo que resultará en una reducción de la sensibilidad analítica.

A la hora de seleccionar una llama también se debe tener en cuenta la absorción de luz por la propia llama. Las llamas de hidrocarburos tienen una mayor absorción en la región de longitud de onda corta, mientras que las llamas de hidrógeno tienen propiedades de transmisión mucho mejores. Para la determinación de elementos cuyas líneas de análisis se encuentran en la región de onda corta, se debe considerar la influencia del rendimiento de transmisión de la llama al seleccionar una llama.

4) Llamas de uso común

Según las características de reacción de las llamas, las llamas generalmente se dividen en llamas reductoras (llamas ricas), llamas neutras (llamas estequiométricas) y llamas oxidantes (llamas pobres). llama ardiente). Según las diferentes composiciones de los gases, las llamas se pueden dividir en dos categorías: llamas de hidrocarburos y llamas de hidrógeno. Los siguientes son varios gases asistidos por gas comúnmente utilizados en el análisis de llamas:

Llama de acetileno-aire

Esta es la llama más comúnmente utilizada en la medición de la absorción atómica. Esta llama arde de manera estable y reproducible. Bueno, poco ruido, alta temperatura y sensibilidad lo suficientemente alta para la mayoría de los elementos. Pero tiene mayor absorción en la región ultravioleta de onda corta.

La temperatura de la llama de aire-acetileno es relativamente alta y los productos semidescompuestos C, CO, CH, etc. forman una atmósfera reductora en la llama, por lo que tienen una fuerte capacidad de atomización. Su rica llama es rica en productos de semidescomposición, que pueden robar el oxígeno del óxido de la llama y atomizar el metal que se está midiendo. Por tanto, es más ventajoso medir elementos que forman fácilmente óxidos estables, como Cr, Ca, Ba y Mo. Tomemos como ejemplo el óxido metálico divalente MO:

2MO C→2M CO2

5MO 2CH→5M 2 CO2 H2O

La llama pobre es adecuada para la determinación de metales con puntos de fusión altos pero que no se oxidan fácilmente, como Au, Ag, Pt, Ph, Ga, In, Ni, Co y elementos de metales alcalinos, pero la estabilidad es pobre.

La llama estequiométrica es adecuada para la determinación de la mayoría de elementos.

Llama de hidrógeno-aire

Se trata de una llama incolora de baja temperatura. Esta llama sólo se puede ver cuando se pulveriza agua del grifo o una solución estándar de sodio de 100 a 500 μg/mL. Este método se puede utilizar para comprobar si la llama está encendida y el estado de combustión de la llama.

La llama de hidrógeno-aire es una llama oxidante, con una mayor velocidad de combustión y una temperatura más baja (aproximadamente 2045 °C) que la llama de acetileno-aire. Dado que esta llama tiene una temperatura más baja que la llama de aire-acetileno, puede reducir significativamente la ionización de elementos y es adecuada para la determinación de metales alcalinos. Esta llama tiene efectos especiales en la determinación de Sn. Utiliza Sn224,6 nm para hacer vibrar la línea de absorción y su sensibilidad es 5 veces mayor que la de la llama de aire-acetileno. Este tipo de llama tiene una emisión de fondo débil y estable y un buen rendimiento de transmisión, lo que resulta beneficioso para mejorar la relación señal-ruido. La absorción de gas de la llama en la región ultravioleta de onda corta es muy pequeña. Aumentar el flujo de hidrógeno reducirá significativamente la absorción, lo que es muy beneficioso para algunos elementos cuyas líneas de análisis se encuentran en la región de onda corta, como el As y el Se. , Pb, Zn, Cd, etc. Las desventajas de la llama de hidrógeno-aire son que la temperatura no es lo suficientemente alta, la eficiencia de atomización es limitada y la interferencia química es grande. Además, no existe una atmósfera reductora significativa en condiciones de combustión rica, lo que no favorece el análisis de elementos que forman óxidos difíciles de disociar.

Al encender una llama de hidrógeno-aire, puede ajustar el flujo de gas a un valor establecido y luego dejar que los dos gases se mezclen durante aproximadamente medio minuto antes de encender. Cuando la llama se enciende y se apaga, allí. suele ser un pequeño chasquido. Si el sonido es demasiado fuerte, es posible que el caudal de gas hidrógeno sea demasiado bajo. Se puede aumentar. Si el caudal de hidrógeno es demasiado pequeño, puede producirse un retroceso.

Si se utiliza argón como gas atomizador, se formará una llama de argón-hidrógeno que es igualmente transparente y menos perturbadora (la llama de argón-hidrógeno está a aproximadamente 1577°C).

Óxido acetileno-nitroso

La ventaja de la llama es que la temperatura de la llama es alta, pero la velocidad de combustión no es rápida. Es adecuada para la determinación de sustancias difíciles de detectar. atomizar elementos. Se puede utilizar para determinar más de 70 tipos de elementos. Esta llama también se llama gas de la risa-acetileno.

Debido a la alta temperatura, este tipo de llama puede favorecer la disociación de compuestos con gran energía de disociación. Al mismo tiempo, además de productos de semidescomposición como C, CO y CH, se pueden producir. La llama rica también contiene CN, NH, etc. y otros ingredientes, tienen fuertes propiedades reductoras y pueden extraer oxígeno de los óxidos metálicos de manera más efectiva, atomizando así muchos óxidos metálicos que son difíciles de disociar a altas temperaturas, produciendo Al, Be, B, Se pueden medir eficazmente Si, Ti, V, W, Mo, Ba, tierras raras y otros elementos de óxido refractario.

Este tipo de llama puede eliminar muchas interferencias químicas debido a su mayor temperatura. Sin embargo, la llama tiene un ruido fuerte, un fondo intenso y un alto grado de ionización. En determinadas regiones de longitud de onda, la radiación luminosa es intensa, por lo que la longitud de onda debe seleccionarse con cuidado. Agregar una gran cantidad de metal alcalino (1000 a 2000 μg/ml) a la solución de prueba puede reducir el efecto de interferencia de ionización.

La llama de óxido acetileno-nitroso consta de tres bandas transparentes. La primera zona de reacción al lado del quemador es de color azul oscuro y la segunda zona de reacción tiene forma de pluma roja, también conocida como zona de pluma roja. Está llena de una fuerte atmósfera reductora de CN y NH, que puede proteger el metal generado. Los átomos y oxidan el metal al mismo tiempo. Los materiales reaccionan a altas temperaturas para producir átomos libres.

MO NH→M NO H

MO NH→M N OH

MO CN→M CO N

Hay que prestar atención a esto durante el funcionamiento. La altura de la zona de reacción suele ser de 5 a 15 mm o más. Se puede controlar cambiando el caudal de acetileno. A medida que disminuye el caudal de acetileno, disminuye la altura de la pluma roja. Cuando es inferior a 2 mm, la llama se rompe y es probable que se produzca templado. La tercera zona de reacción es la capa de difusión, que es de color azul claro.

La llama de óxido acetileno-nitroso no se puede encender directamente. El uso inadecuado puede provocar una explosión. El encendido y la extinción de la llama deben seguir el principio de transición acetileno-aire, es decir, primero encender la llama acetileno-aire una vez establecida la llama, aumentar lentamente el caudal de acetileno. Después de alcanzar un estado de combustión rico, gire rápidamente la llama. "válvula de dirección" de aire a 2 óxidos de nitrógeno (el caudal de óxido nitroso se ajusta de antemano). Cuando se apague, gire rápidamente la "válvula de dirección" de óxido nitroso a aire (el compresor de aire no se puede apagar). Después de establecer una llama de acetileno-aire, reduzca el caudal de acetileno y luego apague la llama.

Se debe utilizar un "quemador exclusivo" para la llama de óxido nitroso de acetileno, y está estrictamente prohibido un quemador de acetileno-aire. La separación del quemador es propensa a la formación de depósitos de carbón, que se pueden eliminar a tiempo con una cuchilla durante la combustión para evitar afectar la estabilidad de la llama. Cuando fuertes depósitos de carbón bloquean los espacios, es fácil provocar una explosión y un efecto contraproducente. Al quemar la solución de pulverización de succión, está absolutamente prohibido ajustar el pulverizador para evitar incendios.

Llama de gas-aire

Esta llama es fácil de usar, segura y tiene baja temperatura y fondo de llama. Su temperatura de combustión es de 1700~1900℃, que es una llama de baja temperatura. Tiene alta sensibilidad a elementos como Rb, Cs, Na, K, Ag, Au, Cu y Cd que se ionizan fácilmente y son volátiles. Sin embargo, en la mayoría de los casos su sensibilidad es menor que la de la llama de acetileno-aire y hay más interferencias. Este tipo de llama está en el rango de onda corta, la dilución ultravioleta es relativamente fuerte y el ruido es fuerte. Otros tipos de llamas, como las de hidrógeno y oxígeno, ya no se utilizan.

2.3 Dispositivo de corrección de fondo

2.3.1 Corrección de fondo con lámpara de deuterio

Se puede utilizar tecnología de corrección de fondo de fuente de luz continua, lámpara de deuterio, lámpara de tungsteno o lámpara de xenón como fuente de luz de corrección de fondo. Las lámparas de tungsteno se pueden utilizar en las bandas visible e infrarroja cercana. Dado que la lámpara de tungsteno es una fuente de luz de radiación térmica, sólo puede modularse mediante corte mecánico. Su uso es incómodo y rara vez se utilizan instrumentos comerciales. Las lámparas de xenón se utilizan generalmente en el rango de longitud de onda superior a 220 nm y, debido a la complejidad de la fuente de alimentación, rara vez se utilizan. La lámpara de deuterio se puede utilizar en la banda ultravioleta (180 ~ 400 nm). Dado que es una fuente de luz de descarga al vacío, el método de modulación puede ser mecánico o eléctrico utilizando iluminación por pulsos de diferencia de tiempo, y la mayoría de los elementos medidos por absorción atómica son. La radiación vibratoria está en la banda ultravioleta, por lo que la corrección de fondo con lámpara de deuterio es la tecnología más utilizada para la corrección de fondo de fuente de luz continua y se ha convertido en sinónimo de tecnología de fondo de corrección de fuente de luz continua.

El dispositivo de corrección de fondo de lámpara de deuterio comúnmente utilizado para espectrómetros de absorción atómica se muestra en la Figura 2-6:

(a) en la Figura 2-6 es un fondo de lámpara de deuterio de paso corrector La lámpara de deuterio utilizada en el dispositivo es una lámpara de arco de deuterio especialmente diseñada con un pequeño orificio en el centro. La radiación de oscilación de la lámpara del elemento converge por L1 y luego pasa a través del pequeño orificio en el centro de la lámpara de deuterio. Después de fusionarse con la radiación de la lámpara de deuterio, converge por L2 y pasa a través del atomizador. La lámpara de deuterio y la lámpara de elementos funcionan con iluminación por pulsos de diferencia horaria. El instrumento mide la absorción total y la absorción de fondo en el tiempo basándose en los pulsos sincronizados y calcula y analiza la absorción atómica. (b) es un corrector de fondo de lámpara de deuterio reflectante. Se utiliza un cortador de luz giratorio M1 para pasar alternativamente la radiación emitida por la lámpara de cátodo hueco y la lámpara de deuterio a través del atomizador, y la absorción total (señal de absorción de radiación de la lámpara de cátodo hueco). ) se mide en el tiempo ) y la absorción de fondo (señal de absorción de radiación de la lámpara de deuterio). Los correctores de fondo reflectantes pueden utilizar lámparas de deuterio, lámparas de tungsteno o lámparas de xenón como fuentes de luz. El método de modulación de la fuente de luz puede ser modulación de corte mecánico o modulación eléctrica de lámpara de punto de pulso de diferencia de tiempo. Cuando se utiliza el método de iluminación por impulsos de diferencia horaria, el cortador de luz giratorio M1 se puede reemplazar por un entorno semitransparente y semirreflectante. Este dispositivo tiene una estructura simple, es estable y confiable y, por lo tanto, ha sido ampliamente utilizado.

La desventaja de este dispositivo es que utiliza dos fuentes de luz. Debido a las diferentes estructuras de las fuentes de luz, los tamaños de punto de las dos lámparas también son diferentes y es difícil enfocar la luz con precisión. la misma parte del atomizador, afectando así el efecto de corrección de fondo. Las lámparas de deuterio tienen poca energía en longitudes de onda largas, lo que dificulta el equilibrio de energía y no son adecuadas para la corrección de fondo en la región de longitudes de onda largas.

2.3.2 Fondo de corrección de autoabsorción de la lámpara de cátodo hueco

El método de corrección de fondo de autoabsorción consiste en utilizar el fenómeno de autoabsorción de la lámpara de cátodo hueco cuando la corriente es grande. , y la línea espectral emitida se vuelve más ancha. Esto se utiliza para medir la absorción de fondo. La Figura 2-7 es un diagrama esquemático del dispositivo de corrección de fondo del método de autoabsorción con lámpara de cátodo hueco. El controlador principal controla el trabajo general del sistema, que está compuesto por una microcomputadora de un solo chip y un circuito de interfaz. También utiliza la memoria del programa para codificar y emitir señales de sincronización para sincronizar el trabajo de todo el sistema. La salida D/A controla el suministro de energía de la lámpara de cátodo hueco y el nivel de la salida D/A genera la forma de onda de corriente de la lámpara de cátodo hueco. La corriente alta de pulso estrecho IH es una corriente de autoabsorción y la corriente máxima se puede configurar en 300-600 mA. La corriente pequeña de pulso ancho IL es la corriente de medición normal y la corriente máxima se puede configurar en 60 mA o menos. Al configurar la corriente de la lámpara en el software de control del instrumento, el fabricante generalmente proporciona una corriente promedio de unos pocos miliamperios a más de diez miliamperios. Esto no significa que una corriente de la lámpara de unos pocos miliamperios pueda provocar un autocebado. La frecuencia de iluminación puede ser de 100 a 200 Hz. Si la frecuencia es demasiado alta, la intensidad de la luz no será estable y si la frecuencia es demasiado baja, el efecto de corrección de fondo será deficiente. Dado que las corrientes de los pulsos anchos y estrechos son muy diferentes, el amplificador de preseñal debe tener diferentes ganancias para equilibrar la salida de la señal.

Controladas por la señal de sincronización, las resistencias de retroalimentación RL y RH del amplificador operacional se encienden respectivamente en los momentos tL y tH para emitir la señal de medición de absorción total y la señal de medición de fondo.

Las principales ventajas del dispositivo de corrección de fondo de autoabsorción son: (1) El dispositivo es simple y no requiere ninguna estructura optomecánica excepto el circuito de control de corriente de la lámpara y el software (2) el fondo; la corrección se puede realizar en todo el rango de banda (190 ~ 900 nm) (3) Utilice la misma lámpara de cátodo hueco para medir la absorción atómica y la absorción de fondo. El haz de muestra y el haz de referencia son exactamente iguales, y la precisión de la corrección es. muy alto.

También existen algunas deficiencias: (1) No todas las lámparas de cátodo hueco pueden producir buenas líneas espectrales de emisión de autoabsorción. Algunos elementos de bajo punto de fusión producen autoatracción a corrientes muy bajas, y algunos elementos de alto punto de fusión no producen autocebado a corrientes muy altas. Para tales elementos, la pérdida de sensibilidad es grave e incluso no se puede medir. (2) Dado que la radiación de la lámpara de cátodo hueco se retrasa con respecto al pulso de la fuente de alimentación, para volver al estado normal después del autocebado, la frecuencia de modulación no debe ser demasiado alta.

En vista de los puntos anteriores, algunas personas han estudiado especialmente las lámparas de cátodo hueco para la autoabsorción. Algunas personas también utilizan lámparas de cátodo hueco de alta intensidad para la corrección de fondo. Las medidas tomadas son cortar el suministro de energía del cátodo auxiliar durante pulsos estrechos para mejorar la capacidad de autoabsorción y aumentar la corriente del electrodo auxiliar durante pulsos amplios para minimizar la autoabsorción. -absorción. En tales condiciones, la sensibilidad analítica se puede mejorar, especialmente para algunos elementos que se autoabsorben bajo la corriente de funcionamiento normal, y el efecto es mejor, como la determinación de Na.

2.4 Monocromador

El monocromador es un componente utilizado para separar la línea de análisis del elemento medido de la luz compuesta de la fuente de luz de excitación. Los primeros monocromadores usaban prismas para dividir la luz, y la mayoría de los espectrómetros modernos usan monocromadores de rejilla plana o cóncava. En el siglo XXI, se han introducido en el mercado instrumentos que utilizan monocromadores echelle. Este instrumento tiene un gran poder de resolución, una estructura compacta y un gran potencial de desarrollo.

El monocromador es uno de los componentes más importantes del sistema óptico, y su núcleo es el elemento de dispersión. La rejilla tiene una tasa de dispersión uniforme y alta resolución, lo que la convierte en un buen elemento espectroscópico. En particular, el desarrollo de la tecnología de rejillas de réplica ha permitido la producción de rejillas de réplica de alta calidad a precios bajos. Por lo tanto, casi todos los espectrómetros de absorción atómica comerciales modernos utilizan monocromadores de rejilla. El monocromador consta de rendijas de entrada y salida, espejos y elementos de dispersión. El elemento dispersivo es generalmente una rejilla. El monocromador separa la línea de absorción vibratoria del elemento que se está midiendo de las líneas espectrales adyacentes.

Como indicador importante de un monocromador, el ancho de banda espectral está determinado por el ancho de las rendijas incidente y de salida y la tasa de dispersión del elemento espectroscópico. Un ancho de banda espectral más pequeño puede filtrar más eficazmente la radiación parásita.

Por ejemplo: cuando el ancho de banda espectral se establece en 1 nm, la lámpara de Ni tiene tres 232,0 nm (primera línea de oscilación), 231,6 nm (no primera línea de oscilación) y 231,0 nm (primera línea de oscilación) Las líneas que ingresan al sistema de detección al mismo tiempo reducirán significativamente la sensibilidad de la medición. Si el ancho de banda espectral se reduce a 0,2 nm y solo se permite que la línea de vibración Ni232,0 nm *** ingrese al sistema de detección, la sensibilidad del análisis disminuirá. mejorarse significativamente.

Los anchos de banda espectrales de absorción atómica comúnmente utilizados incluyen 0,1 nm, 0,2 nm, 0,4 nm, 1,0 nm, 2,0 nm, etc. La gente ha notado que en condiciones normales, el ancho de banda de radiación de oscilación de las lámparas elementales es inferior a 0,001 nm, por lo que cuando el ancho de la rendija se reduce a la mitad, el flujo luminoso también se reduce a la mitad. Para la radiación continua, además de reducir a la mitad el flujo luminoso, el espectral. El ancho de la banda también se reduce a la mitad, por lo que cuando el ancho de la rendija se reduce a la mitad, el coeficiente de atenuación de energía es 4. Cuando la intensa luz emitida de banda ancha (por ejemplo, la luz incandescente emitida por una llama o un tubo de grafito al analizar el bario) llega al tubo fotomultiplicador, reducir el ancho de la rendija en un factor de 1 puede reducir la radiación parásita a 1/4. mientras que la energía espectral se reduce en un factor de 1. Para controlar aún más la radiación parásita, algunos instrumentos adoptan un diseño con altura de hendidura variable, que se puede utilizar al medir algunos elementos especiales (como bario, calcio, etc.) o al utilizar un horno de grafito. Vale la pena mencionar que este diseño no reduce la luz parásita de la radiación de banda ancha al reducir el ancho de banda espectral, sino que se considera desde la perspectiva de las imágenes ópticas. La luz incandescente emitida por la llama o el tubo de grafito tiene un área grande y la energía es uniforme en la rendija, mientras que la radiación vibratoria de la lámpara del elemento tiene la energía más fuerte en el centro de la rendija, por lo que reducir la altura de la rendija puede reducir la proporción de radiación parásita.

2.5 Monitor

El detector en espectrometría de absorción atómica suele utilizar un tubo fotomultiplicador. El tubo fotomultiplicador es un tubo fotoeléctrico de vacío multipolar con un mecanismo interno de multiplicación de electrones y una ganancia interna extremadamente alta. Actualmente es el fotodetector más sensible y de respuesta más rápida y se usa ampliamente en diversos instrumentos espectroscópicos.

Los tubos fotomultiplicadores de uso común tienen dos estructuras, a saber, el tipo de ventana final y el tipo de ventana lateral, y sus principios de funcionamiento son los mismos. El tipo de ventana final recibe luz desde la parte superior del tubo multiplicador y el tipo de ventana lateral recibe luz desde el costado. Actualmente, el tipo de ventana lateral se usa ampliamente en instrumentos espectroscópicos.

La fuente de alimentación de funcionamiento del tubo fotomultiplicador debe tener una alta estabilidad. Si el voltaje de trabajo es demasiado alto, la exposición a la luz es demasiado fuerte o el tiempo de exposición es demasiado largo, provocará efectos de fatiga.

2.6 Tipo

Según el haz, se divide en espectrofotómetros de absorción atómica de haz simple y de doble haz.

Según el método de modulación; se divide en espectrofotómetro de absorción atómica de CC y CA;

Según el canal de onda, se divide en espectrofotómetro de absorción atómica monocanal, bicanal y multicanal.