主题：【分享】原子吸收参数全解读

分辨力
分辨力是指仪器分开邻近的两条谱线的能力.检定规程与文献都将其称为分辨率,而有些光学或光学仪器专业文献则称为分辨本本领或色分辨本领.
该项指标用于评价仪器对光源辐射光的光谱成分经全光学系统会聚、色散及成像后的分辨性能,同时它也是仪器辐射光输出光谱纯度的衡量指标.因为分光光度计定量分析的理论基础是比耳定律,故仪器光谱输出的纯度会对分析的灵敏度与工作曲线的线性产生重要影响.这一指标不仅与分光元件的分光能力及分辨能力有关,亦是一台仪器整个光学系统结构设计、参数选择、制造精度与装调质量等基本性能的综合反映.
新标准规定在仪器光谱带宽0.2nm条件下,应能分辨锰(Mn)元素波长为279.5nm和279.8nm双线,且两谱线间波谷能量值应小于40%.这一要求来源于瑞利条件.

影响仪器分辨能力的因素有很多,主要因素可分三个方面进行说明.
第一,光源方面.光源辐射特性的影响是最主要的.使用空心阴极灯等类线光源,辐射光基本为线状光谱,线宽小,谱线自然宽度为10-4nm量级,加上各展宽因素影响后的宽度也只有10-2nm级;尽管存在灯内工作气体的各种类型干扰,但原子光谱的线间连续背景很小,有利于提高仪器的分辨能力.由于空心阴极灯制造的工艺过程控制及使用条件选择将对辐射性能有重要影响,因而间接影响仪器的分辨性能.例如,使用过大的灯电流,造成原子发射谱线展宽甚至严重自蚀,将使分辨能力降低.
第二,光学系统方面.可以说光学系统每一个元件、部件的设计数据、加工质量与装调状态都或多或少会对仪器分辨能力有所贡献.首先分光元件的分光能力与分辨能力产生影响最大,例如光栅,取决于光栅刻线密度和刻划面积的选择.其次分光系统结构产生的像差和杂散光的影响;用于聚光、成像的透镜或反射镜像差的影响.再则狭缝宽度直接决定仪器的光谱带宽.因为在不考虑狭缝成像有光学畸变因素时,光谱带宽等于狭缝宽度与线色散倒数和乘积,故狭缝宽度的选择对仪器分辨能力有重要影响.另外在光学系统内合理使用光阑或挡光板,尽可能消除或减弱杂散光,会有助于提高仪器的分辨能力.
第三,检测系统方面.主要的影响因素是光信号检测与光电信号变换器件的光谱响应能力及噪声水平.原子吸收分光光度计的检测器是高灵敏度、宽光谱响应范围、低暗电流的光电倍增管,因而检测器因素对仪器分辨能力的影响很少.

分辨力的检验方法
新标准与检定规程给出的检测方法相同.选择仪器光谱带宽为0.2nm挡,点燃锰空心阴极灯,启动波长扫描机构寻找锰279.5nm波长谱线波峰,调节检测器负高压,使该谱线峰值能量为100,扫描寻找279.5nm与279.8nm双线间波谷,波谷底能量值应不大于40.扫描获得的锰谱线图形在279.8nm谱线的长波侧,还有一条谱线,实际上也是三条谱线.

基线稳定性
该项指标含义是指仪器辐射能量随时间变化的波动量和漂移量.检定规程的规定包含了指标的两个含义,而且给出两种状态(不点火状态和点火喷雾状态)的不同要求;新标准没有规定对辐射通量波动量的要求,但对有无参比光束的仪器提出不同漂移量要求,检定规程对两者要求相同.
该项指标中的波动量概念表示仪器辐射通量的随机波动,用于评价仪器的信噪比S/N,
S/N=I/△I.式中,I为辐射通量值; △I为辐射通量的变化量.由此可以看出,如I值不变, △I越大,则S/N值越小,意味着仪器的信噪比性能越差.信噪比是仪器整体质量的综合反映,涉及光源、光学、电子、机械、微机甚至附件的质量.仪器设计、制造、调整等各环节都应当将尽可能增大信号量、尽可能降低噪声量作为主要目标.信噪比对仪器测试样品获得数据的准确度与精密度有关键的作用.
指标中的漂移量概念表示仪器辐射通量长时间的变化量.分光光度计中检测信号基线概念源于辐射通量根据比耳定律变化为吸光度值A.吸光度A与辐射通量I之间的关系式为:
A=-lgI/Io=-lgT
式中,I为通过样品的辐射通量;Io为不通过样品的辐射通量;T为样品的透过率.
该式表明,吸光度是一个相对值概念.在不改变仪器工作参数的条件下,测试同一个样品获得的I值应相等,而如果Io值随时间不断变化,则不同时间测得的A值不等.这意味着样品测量误差大.没有样品时,I=Io,此时吸光度值Ao=0,Ao随时间变化的轨迹被称为仪器的基线.仪器基线漂移量用于评价仪器的光源、光学零件、电子及检测器件、原子化系统、机械零部件长时间工作对辐射量变化的影响.仪器基线的瞬时波动量和长时间漂移量可综合考核仪器工作的稳定性,仪器的稳定性是获得准确而精密测量的基础.
新标准给出单光束仪器30min内基线漂移不大于0.006A;双光束仪器30min内基线漂移不大于0.004A.而且要求灯电流变化10%时,基线变化仍符合要求.检定规程给出仪器30min内,基线瞬时噪声与漂移量是:不点火状态基线漂移±0.005A,瞬时噪声0.005A;点火喷雾状态基线漂移±0.006A,瞬时噪声0.006A.由于不同元素空心阴极灯辐射稳定性差异极大,上述要求并不适合所有空心阴极灯,而是铜元素原子的324.7nm谱线辐射稳定性作为检验标准的.

影响基线稳定性的因素
基线稳定性既然是仪器整体质量的综合反映,那恰好说明影响这一指标的因素很多,涉及仪器的各个部分.主要的影响因素可概括如下.
1,光源的影响 空心阴极灯这类的气体放电光源,依靠阴阳极间工作气体电离及阴极溅射激发原子受激辐射,故辐射光稳定性受供电电压和供电电流的稳定度影响很大.尽管光源供电采用稳压稳流设计,仍很难消除电子元器件、电子线路自身波动性、电网供电波动性的影响.再则,空心阴极灯的辐射通量,即使经预热逐渐稳定后仍随时间漂移变化的特性,是仪器基线漂移的直接来源.双光束型仪器主要是针对克服光源辐射有漂移特性而设计的.空心阴极灯另一特性是,不同元素的灯,辐射通量的瞬时变化与长时间漂移差异很大,对仪器稳定性有重要影响.
2,原子化系统的影响 火焰原子化系统产生的火焰的波动性,包括火焰噪声和火焰的温度漂移,对实测样品时的基线稳定性有重大影响.因此检定规程规定要测点火喷雾状态的基线稳定性,是有一定道理的.实际上,喷雾产生的噪声对基线稳定性的影响更大.所以,从燃烧器的结构、喷雾器的结构、供气系统压力与流量的稳定性、喷雾状态调整、燃气助燃气比例、火焰高度等因素入手,尽量减小对基线稳定性的影响是十分必要的.石墨炉原子化系统在非测试状态对基线稳定性没有影响,但在测试状态,石墨管及大电流产生的辐射光干扰和电磁干扰会影响基线稳定性.
3, 检测器系统的影响 检测器系统对基线稳定性的影响也是很大的,首先是检测器自身特性产生的影响.除了光电倍增管暗电流的影响外,重要的是当光源辐射能量低时,为获得较大的检出光信号值S而提高光电倍增管负高压,此时噪声值N并非也信号值S同比增加,N值有时会比原来增加两到三倍,则信噪比要变坏两到三倍.尤其当负高压在500V以上时,噪声的影响非常显著.其次光电倍增管检出电信号的放大电路的稳定性也是不应忽略的影响因素.在文献认为光电倍增管和放大器增益的热漂移会引起仪器读数变化.
4,电学系统的影响 仪器全部电学系统的元器件质量、电路设计、电磁干扰的消除或屏蔽等因素都或多或少的影响仪器基线稳定性.
5,光学系统的影响 各系统比较而言,光学系统对基线稳定性的影响是最小的.其中有如旋转的光学元件,它所产生的光学噪声对基线稳定性或多或少有些影响.波长扫描机构受到实验室环境温度及仪器工作的温度影响,将导致波长温度漂移,而它影响仪器基线出现漂移,是可以通过波长位置的重新扫描调整恢复的.

检验基线稳定性的方法
新标准和检定规程的指标要求不尽相同,但提出的检验条件基本相同:选择仪器光谱带宽为0.2nm;检测波长为铜元素324.7nm;仪器预热30min;铜空心阴极灯是否预热视仪器是单光束型还是双光束型而定,单光束型灯预热30min,双光束型灯不预热(检定规程提出预热3min);检测信号放大10倍;信号响应时间不大于0.5S(新标准未规定);点火喷雾状态的稳定性,是在空气-乙炔火焰中吸喷去离子水10min后检测.
瞬时噪声是检测30min内的最大峰-峰值,以判定是否符合要求.噪声是随机的、无规律性的,如指明为相邻最大峰-峰值,则表达更为准确.漂移量是在仪器预热30min,基线调零后,开始检测30min内基线信号值间的最大差值.
这里需要说明的是,检测信号放大倍数、标尺扩展等概念源于早期应用模拟电路系统的仪器,输出的模拟电信号(多为电压信号)经放大器后,幅值增加,与此同时,噪声信号的幅值也相应增大,便于分辨记录仪记录基线信号微小的波动量.现时采用计算机进行输出电信号及数据处理的仪器,实现检测信号放大或标尺扩展等功能,在工作原理上与模拟电路系统已不相同,无法等同应用.


边缘能量
边缘能量是指仪器可用波长范围的长波端与短波端原子谱线辐射能量大小及噪声水平.
该项指标用于评价位于仪器工作波段边缘位置谱线辐射性能及信噪比性能.众所同知,光谱仪器边缘波长谱线辐射能量受光源、光学系统、检测器等多因素影响,大幅度衰减,信噪比变差,杂散光影响增加.因此,仪器能否用于那些原子吸收谱线波长位于边缘区域元素的分析测试,确保边缘波长谱线有足够大的辐射能量及足够好的信噪比成为先决条件.在仪器工作波段的紫外区与红外区边缘,不但需要考核其边缘谱线能量大小,还需要测定谱线附近杂散光的强度.
新标准规定在砷元素193.7nm谱线和铯元素852.1nm谱线处,测量瞬时噪声应不大于0.02,检定规程规定瞬时噪声不大于0.03.新标准和检定远程在试验时还要求测量谱线两侧2nm处的透过率应小于2%,这实际是对边缘波长处杂散光强度的要求.

影响边缘能量的因素
1,光学系统性能的影响 其中又以分光元件的影响为最.现在仪器常用的分光元件是闪耀光栅,闪耀光栅的反射率、衍射效率及能量的光谱分布曲线对分光后边缘波长谱线的能量大小有重要影响.其他光学元件反射率或透过率也与波长相关,提高光学元件的反射率或透过率有利于增加边缘波长谱线的光能量.
2,检测器的影响 光电检测器的光谱响应性能对边缘波长谱线能量影响亦很关键,应当选择光谱响应范围覆盖边缘波长且光谱响应灵敏度高的检测器,以利于提高对边缘波长谱线较弱的辐射光能量的检出能力.
3,原子化系统的影响 对于用火焰法分析谱线为边缘波长的元素,如砷(193.7nm) 、硒(196.0nm)时,空气-乙炔火焰本身在紫外区产生的背景吸收将严重衰减这些元素的原子谱线辐射能量,甚至可使原本就微弱的边缘波长能量下降近于零,此时选择背景吸收较小的氩气-氢气火焰是解决问题的办法.

检验边缘能量的方法
新标准规定仪器光谱带宽为0.2nm,时间常数不大于1.5s,砷或铯元素空心阴极灯预热10min,在砷193.7nm或铯852.1nm波长处,调节仪器吸光度值为0.05,测量5min,其瞬时噪声应符合要求;在仪器能量挡,调节两谱线峰值波长能量为100%,控制波长扫描至两谱线峰值波长两侧2nm处,能量示值应不大于2%.检定规程还要求两谱线峰值波长能量为100%时,光电倍增管负高压不大于650V.

好

好资料，采购前学习参数

不错的东东，现在系统来看一下，也感觉到应该加强学习专业知识

学习了,谢谢楼主分享.

这些都是常识性知识，是学习使用原子吸收仪器的基础知识，入门学员要用心学习。

好东西

不错！不错！常常学学有！

好资料大家一起来分享！
也可结合这个帖子来看：
【AAS参数解读--编号14】原子吸收参数解读5个重要技术指标http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20091203/2245525/index.shtml