Lịch sử, nguyên lý, cấu tạo và ứng dụng của hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS (Atomic Absorption Spectroscopy)

Hình 1.4.1 : Nhà hóa học và vật lý học người Anh William Hyde Wollaston ( 1659 – 1724 ). Hình 1.4.2 : Nhà vật lý, nhà toán học, nhà thiên văn học, nhà ý tưởng, nhà văn và hiệu trưởng trường ĐH Sir David Brewster ( 1781 – 1868 ) .Hình 1.4.1 : Nhà hóa học và vật lý học người Anh William Hyde Wollaston ( 1659 – 1724 ). Hình 1.4.2 : Nhà vật lý, nhà toán học, nhà thiên văn học, nhà ý tưởng, nhà văn và hiệu trưởng trường ĐH Sir David Brewster ( 1781 – 1868 ) .Hình 1.4.1 : Nhà hóa học và vật lý học người Anh William Hyde Wollaston ( 1659 – 1724 ). Hình 1.4.2 : Nhà vật lý, nhà toán học, nhà thiên văn học, nhà ý tưởng, nhà văn và hiệu trưởng trường ĐH Sir David Brewster ( 1781 – 1868 ) .

Hình 1.4.6 : Nhà hóa học, vật lý học và nhà khí tượng học người Anh John Dalton FRS ( 1766 – 1844 ). Hình 1.4.7 : Nhà vật lý người Đan Mạch Niels Henrik David Bohr ( 1885 – 1962 ). Hình 1.4.8: Nhà vật lý người Pháp và người đoạt giải Nobel de Broglie (1892 – 1987). Hình ảnh được sử dụng với sự cho phép (phạm vi công cộng). Hình 1.4.9: Nhà vật lý người Áo Wolfgang Pauli (1900 – 1958).

Nguyên tử có electron hóa trị, là electron ngoài cùng của nguyên tử. Các nguyên tử hoàn toàn có thể bị kích thích khi chiếu xạ, tạo ra phổ hấp thụ. Khi một nguyên tử bị kích thích, electron hóa trị sẽ chuyển dời lên một mức nguồn năng lượng. Năng lượng của những trạng thái đứng yên khác nhau, hoặc quỹ đạo bị hạn chế, sau đó hoàn toàn có thể được xác lập bởi những đường phát xạ này. Đường cộng hưởng sau đó được định nghĩa là bức xạ đơn cử được hấp thụ để đạt đến trạng thái kích thích .

Phương trình Maxwell – Boltzmann đưa ra số lượng electron trong bất kể quỹ đạo nào. Nó tương quan đến sự phân phối đến nhiệt độ nhiệt của mạng lưới hệ thống ( trái ngược với nhiệt độ điện tử, nhiệt độ rung hoặc nhiệt độ quay ). Plank yêu cầu bức xạ nguồn năng lượng phát ra trong những gói rời rạc ( lượng tử ) ,

hoàn toàn có thể tương quan đến phương trình của Einstein

Bởi vì các mức năng lượng được lượng tử hóa, chỉ cho phép các bước sóng nhất định và mỗi nguyên tử có một phổ duy nhất. Có nhiều biến số có thể ảnh hưởng đến hệ thống. Ví dụ, nếu mẫu được thay đổi theo cách làm tăng dân số nguyên tử, sẽ có sự gia tăng cả về phát xạ và hấp thụ và ngược lại . Ngoài ra còn có các biến số ảnh hưởng đến tỷ lệ kích thích với các nguyên tử không được kích thích, chẳng hạn như sự gia tăng nhiệt độ của hơi nước.

Các ứng dụng của quang phổ hấp thụ nguyên tử

Có nhiều ứng dụng của quang phổ hấp thụ nguyên tử ( AAS ) do tính đặc hiệu của nó. Chúng hoàn toàn có thể được chia thành những loại nghiên cứu và phân tích sinh học, nghiên cứu và phân tích môi trường tự nhiên và biển và nghiên cứu và phân tích địa chất .

Phân tích sinh học

Các mẫu sinh học hoàn toàn có thể gồm có cả mẫu mô người và mẫu thực phẩm. Trong những mẫu mô người, AAS hoàn toàn có thể được sử dụng để xác định lượng sắt kẽm kim loại và những chất điện giải khác, trong những mẫu mô. Những mẫu mô này hoàn toàn có thể có nhiều thứ gồm có nhưng không số lượng giới hạn ở máu, tủy xương, nước tiểu, tóc và móng. Chuẩn bị mẫu nhờ vào vào mẫu. Điều này cực kỳ quan trọng ở chỗ nhiều nguyên tố ô nhiễm ở 1 số ít nồng độ nhất định trong khung hình và AAS hoàn toàn có thể nghiên cứu và phân tích nồng độ chúng hiện hữu. Một số ví dụ về những nguyên tố vi lượng mà những mẫu được nghiên cứu và phân tích là asen, thủy ngân và chì .

Trong ngành công nghiệp thực phẩm, AAS cung ứng nghiên cứu và phân tích về rau, mẫu sản phẩm động vật hoang dã và thức ăn chăn nuôi. Những loại nghiên cứu và phân tích này là 1 số ít ứng dụng truyền kiếp nhất của AAS. Một xem xét quan trọng cần được tính đến trong nghiên cứu và phân tích thực phẩm là lấy mẫu. Mẫu phải là một đại diện thay mặt đúng mực của những gì đang được nghiên cứu và phân tích. Bởi vì điều này, nó phải giống hệt và nhiều mẫu thường được chạy. Các mẫu thực phẩm thường được chạy nhất để xác định lượng khoáng chất và nguyên tố vi lượng để người tiêu dùng biết nếu họ đang tiêu thụ một lượng thích hợp. Các mẫu cũng được nghiên cứu và phân tích để xác lập sắt kẽm kim loại nặng hoàn toàn có thể gây bất lợi cho người tiêu dùng .

Phân tích thiên nhiên và môi trường và biển

Phân tích thiên nhiên và môi trường và biển thường đề cập đến nghiên cứu và phân tích nước của những loại. Phân tích nước gồm có nhiều thứ, từ nước uống, nước thải đến nước biển. Không giống như những mẫu sinh học, việc sẵn sàng chuẩn bị những mẫu nước bị chi phối bởi luật hơn là chính mẫu đó. Các chất nghiên cứu và phân tích hoàn toàn có thể được đo cũng rất khác nhau và thường hoàn toàn có thể gồm có chì, đồng, niken và thủy ngân .

Một ví dụ về nghiên cứu và phân tích nước là nghiên cứu và phân tích về việc lọc chì và kẽm từ chất hàn chì thiếc vào nước. Các mối hàn là những gì link những khớp của ống đồng. Trong thí nghiệm đặc biệt quan trọng này, nước mềm, nước axit và nước clo đã được nghiên cứu và phân tích. Việc sẵn sàng chuẩn bị mẫu gồm có phơi những mẫu nước khác nhau vào những tấm đồng có hàn trong những khoảng chừng thời hạn khác nhau. Các mẫu sau đó được nghiên cứu và phân tích cho đồng và kẽm bằng ngọn lửa không khí-axetylen AAS. Một đèn deuterium đã được sử dụng. Đối với những mẫu có mức đồng dưới 100 Pha / L, chiêu thức đã được đổi thành AAS nhiệt điện lò than do độ nhạy cao hơn .

Phân tích địa chất

Phân tích địa chất gồm có cả trữ lượng tài nguyên và điều tra và nghiên cứu môi trường tự nhiên. Khi dự trữ tài nguyên, chiêu thức AAS được sử dụng cần phải rẻ, nhanh và linh động vì hầu hết những người mua tiềm năng ở đầu cuối không sử dụng kinh tế tài chính. Khi điều tra và nghiên cứu đá, chuẩn bị sẵn sàng hoàn toàn có thể gồm có tiêu hóa axit hoặc lọc. Nếu mẫu cần phải có hàm lượng silicon được nghiên cứu và phân tích, tiêu hóa axit không phải là chiêu thức sẵn sàng chuẩn bị tương thích .

Máy quang phổ hấp thụ n guyên tử AAS ( atomic absorption spectroscopy )

Nguyên tử hóa

Để mẫu được nghiên cứu và phân tích, thứ nhất nó phải được nguyên tử hóa. Đây là một bước cực kỳ quan trọng trong AAS vì nó quyết định hành động độ nhạy của việc đọc. Các nguyên tử hiệu suất cao nhất tạo ra một số lượng lớn những nguyên tử tự do như nhau. Có nhiều loại nguyên tử hóa, nhưng chỉ có hai loại được sử dụng phổ cập : nguyên tử ngọn lửa và nhiệt điện .

Ngọn lửa

Nguyên tử nhiệt điện

Mặc dù những nguyên tử nhiệt điện được tăng trưởng trước những nguyên tử ngọn lửa, chúng không trở nên phổ cập cho đến gần đây do những nâng cấp cải tiến được thực thi ở Lever phát hiện. Họ sử dụng những ống than chì làm tăng nhiệt độ theo cách từng bước. Nguyên tử điện nhiệt thứ nhất làm khô mẫu và làm bay hơi phần nhiều dung môi và tạp chất, sau đó nguyên tử hóa mẫu, sau đó tăng nhiệt độ lên rất cao để làm sạch ống than chì. Một số nhu yếu so với hình thức nguyên tử hóa này là năng lực duy trì nhiệt độ không đổi trong quy trình nguyên tử hóa, có quy trình nguyên tử hóa nhanh, giữ một khối lượng lớn dung dịch và phát ra bức xạ tối thiểu. Nguyên tử hóa nhiệt điện ít khắc nghiệt hơn nhiều so với chiêu thức nguyên tử hóa ngọn lửa .

Nguồn bức xạ

Nguồn bức xạ sau đó chiếu xạ mẫu nguyên tử. Mẫu hấp thụ một số ít bức xạ và phần còn lại đi qua máy quang phổ đến máy dò. Nguồn bức xạ hoàn toàn có thể được tách thành hai loại lớn : nguồn đường và nguồn liên tục. Các nguồn dòng kích thích chất nghiên cứu và phân tích và do đó phát ra phổ vạch riêng của nó. Đèn catốt rỗng và đèn phóng điện vô cực là những ví dụ được sử dụng thông dụng nhất của những nguồn dòng. Mặt khác, những nguồn liên tục có bức xạ lan ra trên một khoanh vùng phạm vi bước sóng rộng hơn. Những nguồn này thường chỉ được sử dụng để hiệu chỉnh nền. Đèn Deuterium và đèn halogen thường được sử dụng cho mục tiêu này .

Phổ kế

Thu thập dữ liệu đo của máy AAS

Chuẩn bị mẫu

Chuẩn bị mẫu là vô cùng phong phú vì khoanh vùng phạm vi của những mẫu hoàn toàn có thể được nghiên cứu và phân tích. Bất kể loại mẫu nào, nên xem xét nhất định. Chúng gồm có môi trường tự nhiên phòng thí nghiệm, tàu giữ mẫu, tàng trữ mẫu và tiền giải quyết và xử lý mẫu .

Chuẩn bị mẫu khởi đầu bằng việc có thiên nhiên và môi trường sạch để thao tác. AAS thường được sử dụng để đo những nguyên tố vi lượng, trong trường hợp ô nhiễm hoàn toàn có thể dẫn đến lỗi nghiêm trọng. Thiết bị hoàn toàn có thể gồm có mũ trùm dòng chảy tầng, phòng sạch, và tàu kín, sạch để luân chuyển mẫu. Mẫu không chỉ phải được giữ sạch, mà còn cần được bảo tồn về độ pH, thành phần và bất kể đặc thù nào khác hoàn toàn có thể làm biến hóa nội dung .

Khi những nguyên tố vi lượng được tàng trữ, vật tư của thành bình hoàn toàn có thể hấp phụ 1 số ít chất nghiên cứu và phân tích dẫn đến tác dụng kém. Để khắc phục điều này, polyme perfluoroalkoxy ( PFA ), silica, carbon thủy tinh và những vật tư khác có mặt phẳng trơ thường được sử dụng làm vật tư tàng trữ. Axit hóa dung dịch bằng axit clohydric hoặc axit nitric cũng hoàn toàn có thể giúp ngăn những ion bám vào thành bình bằng cách cạnh tranh đối đầu khoảng trống. Các tàu cũng nên chứa diện tích quy hoạnh mặt phẳng tối thiểu để giảm thiểu những vị trí hấp phụ hoàn toàn có thể .