石墨炉原子吸收光谱分析仪器技术的现状

时间：2022-10-01 02:01:41 物理学毕业论文我要投稿

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石墨炉原子吸收光谱分析仪器技术的现状

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　　摘要：石墨炉原子吸收光谱分析仪器用于对矿石的分析中，可以分析出60多种元素，是认为在采矿时的最佳分析仪器。在本文中，笔者就石墨炉原子吸收光谱分析仪器得现状与发展进行研究，其中就包括对石墨炉原子化器的发展和非热方式原子化器的发展的了解，在此基础上，有自己对于石墨炉原子吸收光谱分析仪器发展的概念。

　　关键词：石墨炉;原子化器 ;分析仪器

　　引言

　　随着科学技术的发展，人们用于矿石分析的仪器越来越先进，而石墨炉原子吸收光谱分析仪器已经成为了最首要的选择。世界上第一台石墨炉原子吸收光谱分析仪器是由美国PE公司在1970年推出的，在1959年由B.利沃夫提出石墨炉原子吸收光谱分析法，就是这部仪器的理论基础。石墨炉原子吸收光谱分析仪器可以测定出矿石中的60多种元素，具有较高的灵敏度，而且制造仪器的费用低，仪器构造比较简单。就是这些优势使石墨炉原子吸收光谱分析仪器在越来越多的领域中发挥了作用，其中就包括冶金、地质、环境以及半导体材料分析，而且在对超痕分析中有重要作用。

　　1 石墨炉原子化器的发展

　　1.1 对石墨炉进行横向加热

　　B.利沃夫所提出石墨炉原子吸收光谱分析法，就是岩石在恒温条件下产生原子化或者是样品进行完全原子化。而为了将石墨炉原子化器推向市场，马斯曼提出了在炉中放置平台，即对石墨炉进行横向加热，使分析物体能够在恒温条件下实现原子化，而这一构想得到了B.利沃夫的支持。马斯曼的构想使石墨炉原子化器的发展上升了一个空间。对石墨炉进行横向加热就是对分析物体与石墨管垂直的方向进行加热，让电流流向与石墨管方向相垂直。对横向加热石墨炉这个课题研究成功的有瑞典Frech 教授和荷兰de Galan 教授。世界上第一台石墨炉原子吸收光谱分析仪器就是在这两位教授的研究成果上研发出来的。

　　1.2 对石墨炉进行纵向加热

　　纵向加热是相对于横向加热而言的，纵向加热之所以不被大众所接受，没有成为社会普遍产品，是因为纵向加热石墨炉必须在升温的条件下才能进行原子化，而且还会有严重的温度梯度。

　　2 非热方式原子化器

　　非热方式原子化器就是不需要加热就可以使被加热物品进行原子化。非热方式原子化器相对于石墨炉而言，它不受温度的影响，所以也就受化学干扰比较少。现在社会上运用较多的是阴极溅射法，这种方法最早是由Walsh在1960年提出来的，但是由于当时的科技水平较低，所以阴极溅射法并没有被应用于实践中，这种情况一直持续到1987年，美国某公司应用阴极溅射法研发出了世界上第一台非热方式原子化器，称为原子源。

　　而应用阴极溅射法所研发出来的原子化器普遍被世人所熟悉的时候是在1997年的上海BCEIA会议上，在这个会议上，利曼徕伯斯将阴极溅射原子化器A30型AAS仪器展示出来了，这种型号的原子化器可以在最短的时间内分析出30个元素。而且这种仪器有着很多的优点。

　　(1)这仪器可以不需要加温就将物品原子化，而且受化学干扰比较少，让物品原子化过程更加方便。

　　(2)这仪器在对物品进行原子化时，可以长时间的持续原子化，让仪器可以分析出更多的元素。

　　(3)仪器进行线性分析的范围比较宽。

　　(4)AAS仪器可以对岩层进行表面逐层分析。这样的分析方法不仅可以分析出材料中所含的所有杂质元素，还可以分析出基体金属元素。

　　3 原子吸收光谱分析法

　　自石墨炉原子吸收光谱分析(GFAAS)仪器问世后，众多科学家都将精力用在研究多元素同时测定原子吸收光谱分析法。直到现在，研究者已经可以同时应用7种元素对GFAAS法进行测定，其中就包括中阶梯光栅单色器( 高分辨系统) 傅立叶变换光学系统， LPD 、CCD 等光电器件、锐线光源( HCL) ，半导体激光器等光源，连续光源( 氙弧灯等) ，光栅单色器，以及光电倍增管( PMT ) 。但是这种多元素同时对固体样本进行分析时，会出现技术障碍。

　　主要有三点，一是每一种元素进行原子化需要的温度不同，如果是用单一元素对固体样本进行分析的话，可以得到比较好的分析结果，而多元素同时对固体样本进行加热时，只能是用平均温度对样本元素进行加热，这样的方式无法让人们得到最好的分析结果。二是在对样品元素进行原子化时，主要是应用连续光源氙灯，这种光线的波长虽然覆盖面积广，但是却是在紫外线范围内。紫外线能量不足，使GFAAS法无法对所有的元素进行集中分析，但是这个问题随着人们科技的发展，人们已经可以开发出半导体二极管激光器，这种激光器短小而精湛，用最小的消耗可以得到最好的结果。而且它还可以实现多元素同时对样品元素进行分析。但是在应用于GFAAS法时，工作波长却在600nm以上。这个问题已经得到了突破，就是现在人们研究的蓝光半导体激光器。

　　4 石墨炉原子吸收光谱分析仪器技术的发展

　　近几年来，我们通过对石墨炉原子吸收光谱分析法的研究，发现在样品进行原子化的过程中，自由状态原子和辐射光源的特征波长光束之间可以相互作用，其中包括光源特征谱线和样品分析元素原子吸收谱线轮廓相同部分之间的相互作用，还有在仪器内空间里分布的光源辐射光束强度和样品分析元素原子蒸发浓度之间的相互作用。第一种相互作用时大家所熟知的，但是第二种却是很多人不知道的，科学家已经研究出第二种作用是由工作曲线的高浓度弯曲所引起的。

　　要解决这个问题就需要对时间和空间上的原子核分子光谱信息进行分辨研究，在这里人们已经研究出Al原子是由先兆产物Al2O3和Al4C3合成的。而且人们还可以对石墨炉中的时间空间内的分辨信号的测量和瞬变过程图象进行观察和研究，这样可以加快对石墨炉原子吸收光谱分析法的研究和发展。

　　参考文献：

　　[1]倪哲明，高英奇.石墨炉原子吸收光谱分析的最新进展[J].现代科学器，2011(22).

　　[2]陈江韩，何志荣，何华规.石墨炉原子吸收光谱分析仪器技术的现状与发展[J].现代科学仪器，2011.

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