Composición del producto del espectrómetro de absorción atómica de llama.
2.1 Fuente de luz
La fuente de luz es la absorción atómica espectrómetro.Es un componente importante y 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 de vibración característica del componente bajo prueba. Requisitos básicos para la fuente de luz: la mitad del ancho de la radiación de vibración emitida es 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 tener una larga vida útil; . La lámpara de cátodo hueco es una fuente de luz ideal para cumplir con los requisitos anteriores y es la más utilizada. Una lámpara de cátodo hueco (HCL para abreviar) es un tubo de descarga hecho de tubos de vidrio y sellado con gas a baja presión. Como se muestra en la Figura 2-2, consta principalmente de un ánodo y un cátodo hueco. El cátodo es una forma cilíndrica hueca, hecha directamente de metal de alta pureza o de una aleación del elemento a medir, y el metal precioso está revestido con su lámina en la pared interior del cátodo. El ánodo es una varilla de tungsteno y como captador se utiliza alambre de titanio o lámina de tantalio. El material de la ventana de luz de la lámpara depende de la longitud de onda de las líneas vibratorias emitidas. En la banda de luz visible se utiliza vidrio duro y en la banda ultravioleta se utiliza vidrio estacional. Durante la producción, primero se evacua el vacío y luego se llena una pequeña cantidad de gas inerte como neón o argón con una presión de aproximadamente 267 ~ 1333 Pa para transportar la corriente, lo que provoca la chisporroteo del cátodo y estimula un espectro lineal nítido de emisión atómica. características.
Debido al efecto de fuentes de ionización externas, como los rayos cósmicos, en las lámparas de cátodo hueco siempre hay muy pocas partículas cargadas. Cuando se aplica un voltaje de 300 ~ 500 V entre los electrodos, una cantidad muy pequeña de cationes presentes 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 adicional y escapen. Bajo la acción del campo eléctrico, los electrones escapados aceleran hacia el ánodo y tienen colisiones inelásticas con los átomos llenos de gas durante el movimiento, 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, pesados y rápidos, se mueven hacia el cátodo y bombardean la superficie del cátodo. No sólo eliminan los electrones de la superficie del cátodo, sino que también permiten que los átomos de la superficie del cátodo ganen energía y se rompan. lejos de las limitaciones de la energía reticular y entrar en el espacio. Este fenómeno se denomina "sputtering" del cátodo. Los átomos pulverizados de los elementos catódicos chocan con electrones, átomos de gas inerte, iones, etc. En la región del cátodo, la energía obtenida se excita para emitir un espectro lineal del material del cátodo.
El espectro emitido por una lámpara de cátodo vacío es principalmente el espectro del elemento catódico. Si el material del cátodo contiene un solo elemento, se trata de 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 de cátodo vacío 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 reducirá la sensibilidad de la medición y acortará la vida útil de la lámpara. Por lo tanto, se debe seleccionar la corriente de funcionamiento adecuada en el trabajo real.
La lámpara de cátodo vacío es una fuente de luz nítida y con un rendimiento excelente. Dado que los elementos pueden excitarse mediante pulverización catódica varias veces en el cátodo vacío, el tiempo de residencia promedio de los átomos gaseosos es mayor y la eficiencia de excitación es mayor, por lo que la intensidad de la línea espectral emitida es mayor. Debido a que la corriente de funcionamiento utilizada es generalmente sólo unos pocos miliamperios o decenas de miliamperios, y la temperatura dentro de la lámpara es baja, 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; Debido a la baja densidad de los átomos metálicos en la fase gaseosa cerca del cátodo, la ampliación de la vibración causada por la colisión de átomos similares también es muy pequeña; densidad atómica y temperatura de la fase gaseosa, la ampliación de la autoabsorción es casi inexistente. Por lo tanto, el uso de lámparas de cátodo vacío puede obtener líneas de vibración características de alta intensidad y espectro estrecho del elemento a medir.
2.2 Nebulizador
La función del nebulizador es proporcionar energía para secar, evaporar y atomizar la muestra. El haz incidente aquí es absorbido por los átomos del estado fundamental, por lo que también puede considerarse como un "grupo de absorción". Requisitos básicos para un atomizador: debe tener una alta eficiencia de atomización; debe tener buena estabilidad y reproducibilidad; debe ser simple de operar y tener bajos niveles de interferencia; Su estructura se muestra en la Figura 2-3.
En el método de atomización por llama se utiliza generalmente un atomizador premezclado, el cual consta de un atomizador, cámara de atomización y un quemador. La atomización de muestras con llama es un método muy utilizado hoy en día. La muestra líquida se atomiza a través de un rociador. Estas partículas atomizadas se mezclan uniformemente con el gas (gas y gas de apoyo a la combustión) 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 nebulizador utilizado en espectrometría 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 nebulizador 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 se inhale y fluya a través del capilar de succión. y ser descompuesto en aerosoles por el 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, alta eficiencia de atomización y buena estabilidad, el tamaño de las partículas del aerosol es fino y el rango de distribución es estrecho; Un buen atomizador debería producir principalmente aerosoles con un diámetro de 5 ~ 10 μm. Ajustar la posición del capilar puede cambiar la intensidad de la presión negativa y afectar la velocidad de succión. La bola de impacto instalada en el extremo de la boquilla se utiliza para refinar aún más el tamaño de las partículas del aerosol, lo que favorece la atomización.
La boquilla es una parte importante del atomizador de llama. Su función es convertir la solución de prueba en una fina niebla. Cuanto más finas y numerosas son las partículas de niebla, más átomos libres en estado fundamental se producen en la llama. Actualmente el más utilizado es el pulverizador neumático concéntrico. Las gotas del pulverizador golpean las bolas de vidrio, lo que permite lograr un mayor refinamiento. El tamaño de las gotas generadas y la velocidad de inhalación de la solución de prueba afectan la precisión del ensayo y la magnitud de la interferencia química. Actualmente, los nebulizadores se fabrican principalmente de acero inoxidable, PTFE o vidrio.
Cámara de atomización
La función principal de la cámara de atomización es eliminar las gotas grandes y mezclar completamente el gas y el gas auxiliar, para obtener una llama estable durante la combustión. Entre ellos, el spoiler puede hacer que las gotas sean más finas y al mismo tiempo evitar que las gotas grandes entren en la llama. La eficiencia de atomización de los dispositivos de pulverización generales es del 5 al 15%.
Quemador
Las finas gotas de la solución de prueba ingresan al quemador y, después de secarse, fundirse, evaporarse y disociarse en la llama, una gran cantidad de átomos libres en estado fundamental y una pequeña Se produce una cantidad de átomos e iones en estado excitado, molecular. Generalmente, se requiere que el quemador tenga un alto grado de atomización, llama estable, trayectoria óptica de absorción larga y bajo nivel de ruido. Hay dos tipos de quemadores: de rendija simple y de rendija triple. La longitud y el ancho de la costura del quemador se deben determinar en función del 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 la posición de llama adecuada para la medición. Para cambiar la trayectoria de la luz de absorción y ampliar el rango de medición de la concentración, el quemador se puede girar en un cierto ángulo.
Características básicas de la llama
1) Velocidad de combustión
La velocidad de combustión se refiere a la velocidad a la que la mezcla inflamable se propaga desde el punto de ignición a otros puntos. Afecta el funcionamiento seguro de la llama y la estabilidad de la combustión. Para estabilizar la llama, la velocidad de suministro de la mezcla combustible debe ser mayor que la velocidad de combustión. Sin embargo, si la velocidad del suministro de aire es demasiado rápida, 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 efecto contraproducente;
2) Estructura de la llama
Una llama normal consta de una zona de precalentamiento, una primera zona de reacción, una zona de capa fina intermedia y una segunda zona de reacción, con límites claros y estables (Figura 2- mostrado en 5). Zona de precalentamiento, también llamada zona de secado. La combustión es incompleta, la temperatura no es alta y el líquido de prueba se seca aquí y se convierte en partículas sólidas.
La primera zona de reacción también se denomina zona de evaporación. Esta es una banda clara de luz azul. La combustión no es completa, hay más productos de semidescomposición y la temperatura no llega al punto más alto. Aquí las partículas sólidas de la muestra seca se funden, se evaporan o se subliman. Normalmente, esta región rara vez se utiliza como región absorbente para el análisis. Sin embargo, en este aspecto se pueden analizar metales alcalinos que se atomizan fácilmente y tienen menos interferencia.
La zona media de la capa fina también se denomina zona de atomización. La combustión es completa, la temperatura es alta y aquí se atomizan los compuestos evaporados. Ésta 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 intermedia es muy alta, algunos átomos se ionizan, la temperatura exterior disminuye gradualmente y los átomos del estado fundamental disociados vuelven a formar compuestos, por lo que esta área no se puede utilizar para el análisis de absorción atómica real.
3) La relación entre el gas combustible de llama y el gas combustible auxiliar.
En el análisis de absorción atómica, se suelen utilizar acetileno, gas, propano e hidrógeno como gases combustibles, y aire, monóxido de dióxido. Como gases auxiliares se utilizan habitualmente nitrógeno y oxígeno. Una misma llama, diferentes proporciones de gas y gas auxiliar, tienen diferentes propiedades de llama.
Según las diferentes proporciones de gas de llama y gas auxiliar, las llamas se pueden dividir en tres categorías: llamas estequiométricas, llamas de combustión rica y llamas de combustión pobre.
Llama estequiométrica: se refiere a la relación estequiométrica en la que la proporción de gas combustible y gas combustible auxiliar es cercana a la reacción química, también conocida como llama neutra. Este tipo de llama tiene alta temperatura, estabilidad, pequeña interferencia y fondo bajo.
Llama rica: se refiere a una llama en la que el gas es mayor que la relación estequiométrica. También llamada llama reductora. La llama es amarilla, las capas están borrosas, la temperatura es ligeramente más baja y la llama es altamente reducible. Es adecuada para la determinación de elementos que forman fácilmente óxidos difíciles de disociar. Llama de combustión pobre: también conocida como llama de oxidación, es decir, llama cuyo ratio de combustión es mayor que el ratio estequiométrico. Fuerte propiedad oxidante, llama azul, debido a la combustión total y alta temperatura, adecuado para la atomización de elementos fácilmente disociados e ionizados, como los metales alcalinos.
Seleccionar las condiciones de llama apropiadas es una tarea importante y se puede determinar 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. Una temperatura excesiva aumentará la ionización o excitación de los átomos y reducirá la cantidad de átomos libres en el estado fundamental, lo que resultará en una disminución de la sensibilidad analítica.
A la hora de elegir una llama, también debes tener en cuenta la absorción de luz por la propia llama. Las llamas de hidrocarburos tienen una gran 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) Llama ordinaria
Según las características de reacción de la llama, la llama generalmente se divide en llama reductora (llama rica), llama neutra (llama estequiométrica) y llama oxidante ( llama pobre). 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 combustibles auxiliares comúnmente utilizados en el análisis de llama:
Llama de acetileno-aire
Esta es la llama más utilizada en espectrometría de absorción atómica. Tiene una combustión estable. y peso pesado. Tiene buen rendimiento, bajo nivel de ruido, alta temperatura y sensibilidad suficientemente alta a la mayoría de los elementos. Pero tiene una gran absorción en la región ultravioleta de onda corta.
La llama de aire-acetileno tiene una temperatura alta y los productos de semidescomposición C, CO y CH forman una atmósfera reductora en la llama, por lo que tiene una fuerte capacidad de atomización. Los productos de semidescomposición de su rica llama son muy ricos y pueden extraer oxígeno de los óxidos de la llama y atomizar el metal que se está midiendo. Por tanto, resulta ventajoso para la determinación de elementos que forman fácilmente óxidos estables, como cromo, calcio, bario y molibdeno. Tomemos como ejemplo el óxido de metal divalente MO:
2MO+C→2M+CO2
5MO+2CH→5M+2 CO2+H2O
Es pobre La llama es adecuada para medir metales con altos puntos de fusión pero que no se oxidan fácilmente, como oro, plata, platino, Ph, galio, indio, níquel, cobalto y elementos de metales alcalinos, pero tiene poca estabilidad.
Su 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 que solo se puede ver cuando se inyecta agua del grifo o una solución estándar de sodio de 100 ~ 500 μ g/ml. Este método se puede utilizar para comprobar si la llama está encendida y su estado de combustión.
La llama de hidrógeno-aire es una llama oxidante, que arde más rápido y tiene una temperatura más baja (aproximadamente 2045 °C) que la llama de acetileno-aire. Dado que la temperatura de esta llama es más baja que la de la llama de aire-acetileno, puede reducir significativamente la ionización de elementos y es adecuada para la determinación de metales alcalinos. La llama tiene un efecto especial en la determinación de Sn. Usando la línea de absorción de vibración Sn224.6nm ***, la sensibilidad es 5 veces mayor que la de la llama de aire-acetileno. Este tipo de llama es estable, tiene una emisión de fondo débil y tiene 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. El aumento del flujo de hidrógeno reduce significativamente la absorción, lo que es muy beneficioso para algunos elementos en la región de onda corta como As, Se, Pb, Zn y. Cd. 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 obvia en condiciones de combustión rica, lo que no favorece el análisis de elementos de óxido ionizados difíciles de descomponer.
Cuando se enciende la llama de hidrógeno-aire, el flujo de gas se puede ajustar al valor establecido y luego los dos gases se mezclan durante aproximadamente medio minuto antes de encenderse. Cuando la llama se enciende y se apaga, suele ir acompañada de un pequeño chasquido. Si el sonido es demasiado fuerte, puede ser que el flujo de hidrógeno sea demasiado pequeño, lo que se puede ajustar. 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 (aproximadamente 1577 °C) con la misma transparencia y menos interferencia.
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 adecuado para la determinación de elementos difíciles de atomizar y puede medir más de 70 elementos. Esta llama también se llama llama de óxido nitroso-acetileno.
Debido a la alta temperatura, esta llama puede favorecer la disociación de compuestos con alta energía de disociación. Al mismo tiempo, además de productos de semidescomposición como C, CO y CH, su llama rica también contiene componentes como CN y NH, que 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 incluyen Al, Be, B, Si, Ti, V, W y Mo.
Debido a su alta temperatura, este tipo de llama puede eliminar muchas interferencias químicas. Sin embargo, el ruido de la llama es fuerte, el fondo es fuerte y el grado de ionización es alto. En determinadas regiones de longitud de onda, la radiación óptica es fuerte, así que tenga cuidado al elegir una longitud de onda. Agregar una gran cantidad de metal alcalino (1000 ~ 2000μ g/ml) a la solución de prueba puede reducir el efecto de interferencia de ionización.
La llama de óxido acetileno-nitroso consta de tres bandas distintas. La primera zona de reacción cerca del quemador es de color azul oscuro y la segunda zona de reacción tiene forma de penacho rojo, también conocida como zona de penacho rojo, que está llena de una fuerte atmósfera reductora de CN y NH. Puede proteger los átomos metálicos generados y permitir que el óxido metálico reaccione a alta temperatura para generar átomos libres.
MO+NH→M+NO+H
MO+NH→M+N+OH
MO+CN→M+ CO+N
Cuando esté en funcionamiento, preste atención a la altura de la zona de reacción, que generalmente está por encima de 5 ~ 15 mm y se puede controlar cambiando el caudal de acetileno. A medida que disminuye el caudal de acetileno, disminuye la altura de la columna 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, la llama acetileno-aire debe encenderse primero. Una vez establecida la llama, el caudal de acetileno aumenta gradualmente después de alcanzar el estado de combustión rica. , la "válvula de dirección" cambia rápidamente de aire a oxidación (el caudal de óxido nitroso se ajusta de antemano). Después de que 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 flujo de acetileno y luego apague la llama.
La llama de óxido acetileno-nitroso debe utilizar un "quemador exclusivo" y el uso de quemadores de acetileno-aire está estrictamente prohibido. Los huecos en el quemador son propensos a la formación de depósitos de carbón, que pueden eliminarse a tiempo con una cuchilla durante la combustión para evitar afectar la estabilidad de la llama. Los depósitos de carbón severos que bloquean los espacios pueden causar fácilmente un efecto contraproducente y una explosión. Está absolutamente prohibido ajustar el pulverizador al quemar y aspirar líquido para evitar incendios.
Llama gas-aire
Esta llama es fácil y segura de utilizar, con baja temperatura de llama y bajo fondo. Su temperatura de combustión es de 1700~1900℃, que es una llama de baja temperatura. Tiene alta sensibilidad a elementos fácilmente ionizables y volátiles como rubidio, cesio, sodio, potasio, plata, oro, cobre y cadmio. Pero en la mayoría de los casos, su sensibilidad es menor que la de la llama de acetileno-aire y tiene más interferencias. Este tipo de llama se encuentra en el rango de onda corta, tiene una fuerte dilución ultravioleta y un ruido 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 Fondo de calibración de lámpara de deuterio
Se puede utilizar como fondo de corrección de fuente de luz continua, lámpara de deuterio, lámpara de tungsteno o lámpara de xenón. fuente de luz de corrección de fondo. Las lámparas de tungsteno están disponibles en las bandas visible e infrarroja cercana. Dado que la lámpara de tungsteno es una fuente de radiación térmica, sólo puede modularse mediante un interruptor mecánico. Su uso es incómodo y existen pocos instrumentos comerciales. Las lámparas de xenón se utilizan generalmente en rangos de longitud de onda superiores a 220 nm y rara vez se utilizan debido a la complejidad de la fuente de alimentación. Las lámparas de deuterio se pueden utilizar en la banda ultravioleta (180 ~ 400 nm). Dado que se trata de una fuente de luz de descarga al vacío, el método de modulación puede ser modulación mecánica o modulación eléctrica. Se utiliza iluminación por impulsos con retardo de tiempo. La mayor parte de la radiación de vibración medida por absorción atómica se encuentra en la banda ultravioleta, por lo que las lámparas de deuterio son las más utilizadas. La tecnología comúnmente utilizada para la corrección de fondo de fuente de luz continua se ha convertido en sinónimo de tecnología de corrección de fondo de fuente de luz continua.
El dispositivo de corrección de fondo de la lámpara de deuterio comúnmente utilizado en los espectrómetros de absorción atómica se muestra en la Figura 2-6:
La Figura 2-6 (a) muestra el corrector de fondo de la lámpara de deuterio. La lámpara de deuterio utilizada en este dispositivo es una lámpara de arco de deuterio especial con un pequeño orificio en el medio. La * * * radiación de vibración de la lámpara de elementos se concentra en L1 y luego pasa a través del pequeño orificio en el centro de la lámpara de deuterio. Después de combinarse con la radiación de la lámpara de deuterio, L2 la enfoca y la pasa a través del atomizador. Las lámparas de deuterio y elementales funcionan mediante iluminación por impulsos retardados.
El instrumento mide la absorción total y de fondo basándose en pulsos sincronizados y calcula y analiza la absorción atómica. (b) Como corrector de fondo de lámpara de deuterio reflectante, la radiación emitida por la lámpara de cátodo hueco y la lámpara de deuterio pasa alternativamente a través del atomizador con el cortador de luz giratorio M1, y la absorción total (señal de absorción de radiación de la lámpara de cátodo hueco) y 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 mecánica de interruptor o modulación eléctrica de iluminación por impulsos de retardo. Cuando se utiliza el método de iluminación por impulsos con retardo de tiempo, la cuchilla de luz giratoria M1 se puede reemplazar por una translúcida y semirreflectante. El dispositivo tiene una estructura simple, es estable y confiable y 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, lo que dificulta enfocar con precisión la misma parte del atomizador, lo que afecta el efecto de corrección de fondo. Las lámparas de deuterio tienen poca energía en longitudes de onda largas y no es fácil equilibrar la energía, lo que las hace inadecuadas 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 espacio-temporal en condiciones de gran tamaño. corriente para medir la absorción de fondo, de modo que las líneas espectrales de emisión se ensanchen. La Figura 2-7 es un diagrama esquemático del dispositivo de corrección de fondo para el método de autoabsorción con lámpara de cátodo hueco. El controlador principal controla el trabajo de todo el 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 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 menos de 60 mA. . Cuando el software de control del instrumento establece la corriente de la lámpara, generalmente es la corriente promedio proporcionada por el fabricante, que oscila entre unos pocos miliamperios y más de diez miliamperios. Esto no significa que unos pocos miliamperios de corriente de la lámpara puedan producir un autocebado. La frecuencia de iluminación puede ser de 100 a 200 Hz. Si la frecuencia es demasiado alta, la intensidad de la luz será inestable y si la frecuencia es demasiado baja, el efecto de corrección de fondo será deficiente. Debido a que las corrientes de los pulsos anchos y los pulsos estrechos son muy diferentes, el preamplificador debe adoptar diferentes ganancias para equilibrar la salida de la señal. Bajo el control de la señal de sincronización, las resistencias de retroalimentación RL y RH del amplificador operacional se encienden en t1 y tH respectivamente 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 óptica ni mecánica, excepto el circuito de control de corriente de la lámpara y el software (2) Puede; usarse en el rango de banda de onda completo (190 ~ 900 nm) para implementar la corrección de fondo (3) Usar la misma lámpara de cátodo hueco para medir la absorción atómica y la absorción de fondo. El haz de muestra es completamente consistente con el haz de referencia 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 con puntos de fusión bajos se autoabsorberán a corrientes muy bajas, mientras que algunos elementos con puntos de fusión altos no se absorberán a corrientes muy altas. Para la determinación de estos elementos, la pérdida de sensibilidad es grave e incluso imposible de medir. (2) Dado que la radiación de la lámpara de cátodo hueco se retrasa con respecto al pulso de potencia, para volver al estado normal después del autocebado, la frecuencia de modulación no puede ser demasiado alta.
En vista de los puntos anteriores, algunas personas han estudiado específicamente lámparas de cátodo hueco para la autoabsorción, y otras han utilizado lámparas de cátodo hueco de alta intensidad para la corrección de fondo. Las medidas tomadas son cortar el suministro de energía del cátodo auxiliar cuando el pulso es estrecho para mejorar la capacidad de autocebado y aumentar la corriente del electrodo auxiliar cuando el pulso es amplio para minimizar el autocebado. Bajo esta condición, se puede mejorar la sensibilidad analítica, especialmente para la determinación de algunos elementos que se autoabsorben bajo corriente de funcionamiento normal, como el Na.
2.4 Monocromador
El monocromador es un componente que se utiliza para separar la línea de análisis del elemento que se está midiendo de la luz sintética de la fuente de luz de excitación. Los primeros monocromadores utilizaban prismas para dividir la luz, mientras que los espectrómetros modernos utilizan principalmente monocromadores de rejilla plana o cóncava. En el siglo XXI, se encuentran disponibles en el mercado instrumentos con monocromadores de rejilla escalonada. El instrumento tiene alta resolución y estructura compacta, y tiene 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 dispersión uniforme y alta resolución, lo que la convierte en un buen elemento espectroscópico. Especialmente con el desarrollo de la tecnología de réplicas de rejillas, se pueden producir réplicas de rejillas de alta calidad y bajo precio, por lo que 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 suele ser una rejilla.
Un monocromador separa las líneas de absorción del elemento que se mide de las líneas espectrales adyacentes.
El ancho de banda espectral es un indicador importante de un monocromador, que está determinado por el ancho de las rendijas de entrada y salida y la tasa de dispersión del divisor de haz. Un ancho de banda espectral más pequeño permite un filtrado más eficaz de la radiación espuria.
Por ejemplo, cuando el ancho de banda espectral se establece en 1 nm, las tres líneas de la lámpara de Ni (232,0 nm (**** línea de vibración), 231,6 nm (no * * línea de vibración), 231,0 nm (* * * * * * Líneas de vibración) ingresarán al sistema de detección al mismo tiempo, reduciendo significativamente la sensibilidad de la medición.
La gente ha notado que los anchos de banda espectrales de absorción atómica comúnmente utilizados son 0,1 nm, 0,2. nm, 0,4 nm, 1,0 nm, 2,0 nm, etc. En circunstancias normales, el * ancho de banda de radiación de vibración de la lámpara del elemento es inferior a 0,001 nm, por lo que cuando el ancho de la ranura se reduce a la mitad, el flujo luminoso también se reduce a la mitad en consecuencia. La radiación continua, además del flujo luminoso, el ancho de banda espectral 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 banda ancha fuerte emite luz (como la llama o el rayo de calor emitido por el tubo de grafito al analizar bario) llega al tubo fotomultiplicador, reduciendo el ancho de la ranura en un factor de 1 se puede reducir la luz parásita a 1/4 y la energía espectral se reduce 1 vez para controlar aún más la radiación parásita. , algunos instrumentos están diseñados con altura de hendidura variable, que se puede seleccionar al medir algunos elementos especiales (como bario, calcio, etc.) o 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 lo considera desde la perspectiva de la imagen óptica. El rayo de calor emitido por la llama o el tubo de grafito tiene un área grande y la energía es uniforme en la rendija, mientras que la energía irradiada por la radiación de vibración de la lámpara del elemento es más fuerte en el centro de la rendija, reduciendo así la altura de la rendija. La rendija puede reducir la proporción de radiación perdida.
2.5 Monitor
El detector en espectrometría de absorción atómica suele utilizar un tubo fotomultiplicador. El tubo fotomultiplicador es una célula fotovoltaica de vacío multipolar con un mecanismo interno de multiplicación de electrones y una ganancia interna extremadamente alta. Actualmente es el fotodetector con mayor sensibilidad y mayor velocidad de respuesta y es ampliamente utilizado en diversos instrumentos espectroscópicos.
Los tubos fotomultiplicadores de uso común incluyen 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 los lados. Actualmente, el tipo de ventana lateral se utiliza 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 espectrofotómetro de absorción atómica de haz simple y de doble haz.
Según el método de modulación; se divide en espectrofotómetros de absorción atómica de CC y CA;
Según los canales, se pueden dividir en espectrofotómetros de absorción atómica monocanal, bicanal y multicanal.