主题:【分享】【预告】《原子吸收光谱实战宝典》部分内容“超前点读”!!!

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亲爱的实战宝典铁粉~

大家期待已久的《原子吸收光谱实战宝典》即将上线发布啦

接下来小编为大家剧透部分精彩内容

更多精彩敬请期待!!!

《原子吸收光谱实战宝典》目录如下:

第一章 仪器管理及操作规范

第二章 仪器故障排查及维护保养

第三章 样品前处理方法

第四章 异常现象及解决方法

第五章 综合应用问题



原子吸收光谱仪光路方面的故障:

(一)空心阴极灯不能启辉点亮

问题描述:空心阴极灯也称之为元素灯,它是整个仪器光路系统的发源地,阴极灯不能点亮也是一个常见的故障。

解  答:出现阴极灯不能点亮的原因以及判断方法如下:

灯本身原因。如果某阴极灯不能启辉点亮,但是在原灯座上更换另一阴极灯(最好是用铜灯)后可以点亮,则说明是该阴极灯本身不良的原因,需要更换新的阴极灯。

灯座的原因。如果某阴极灯不能启辉点亮,但是将此灯更换到其他灯座上却可以正常启辉了,则说明是原灯座内部接触不良的问题。

灯电源原因。如果用一良好的阴极灯安装在所有的灯座上均不能点亮,一般来说是整个灯电源驱动电路有问题了。

(二)没有光能量输出

问题描述:该故障也是一种常见故障,其最大特点是:虽然阴极灯可以正常点亮,但是却造成仪器初始化失败或者出现没有光能量的错误提示。

解    答:最常见的原因如下:

误装了与待测元素不符的阴极灯。造成仪器的单色器寻找不到待测元素的波长,故而检测器也就检测不到光能量了。

石墨管脱落在石墨炉腔体中,产生了物理挡光效应。将牙医镜置于石墨炉出光口端便可以观察到。该故障一般多发生在纵向加热的石墨炉上,其原因是:

石墨管在加热膨胀后造成石墨炉一侧可移动电极复位不良,导致石墨管脱落或倾斜在光路中。

排除方法: 给石墨炉移动电极的滑轨上注油。(见图2-1

2-1 给左侧移动电极滑轨注润滑油



由于使用次数、样品酸度和原子化温度过高等原因,造成石墨管的管壁变薄,在石墨电极的夹持作用下发生断裂,造成光路的挡光。

在一些自动化程度较高的仪器中,燃烧头和石墨炉两方均可以通过软件实施自动调整与光轴的拟合。当某一方因调整不当或者误调没有复位,均可造成挡光效应。判断方法:用一张白色卡片纸,沿着阴极灯光束的走向逐步观察阴极灯光斑有无,便可判断出挡光位置。

在一些采用塞曼背景校正方式的仪器中,有一个称之为“偏振镜”的部件,也有人简称之为“棱镜”;这个部件是由不同晶轴方的石英块经过光胶组合而成的,当结合面之间的“光胶合”发生“开胶”时,棱镜整体将对所入射光产生折射现象,直观效果就是棱镜“变黑”而不透光了。这是一个很隐蔽的故障。(见图2-2)

2-2变黑的偏振镜



(三)光源能量不足

问题描述:由于原子吸收光谱仪光路系统中的光源能量的强弱直接影响着仪器的信噪比(S/N)指标,因此光源能量的强弱就是一个不可忽视的因素。当光源能量下降后,最直观的表现就是仪器在初始化结束后光电倍增管负高压比平时高出许多。

解  答:

    光源能量不足的原因如下:                                   

阴极灯本身的原因。所有的阴极灯都是有寿命的,一般理论值为5000mAh(易挥发、低熔点元素灯寿命3000mAh)。例如一只阴极灯的工作电流设定为10mA,那么它的寿命则是:5000mAh÷10mA=500 h。目前绝大多数的阴极灯的阴极材料均是由附着在杯形阴极载体(一般是镍)上的薄薄一层金属材料构成的,由于长时间受到灯内惰性气体正离子的轰击和电离的原因,其阴极材料逐渐被溅射而“升华”到灯壳内壁上,致使阴极材料变薄造成发射的强度随之下降。尤其是一些低熔点元素的阴极灯衰老的进程更快;例如:Ag,Cd,Na,Mg,Pb,Zn等元素灯。           

关于阴极灯寿命的判断方法:

参考仪器软件里自动记录的阴极灯的使用时间。

观察灯壳内壁上沉积的物质的多少。(这仅是表征现象)

随时观察光电倍增管负高压与灯电流的设定值是否改变了?这是最为准确的判断手段。当一只阴极灯衰老时,为了满足仪器光信号的需要,势必要提高灯电流或者光电倍增管的负高压来补偿;尤其是自动化程度较高的仪器,当某支阴极灯衰老时,如果维持原灯电流不变,则势必会造成负高压提高很多的结果。

(2)仪器波长偏移的原因。因波长偏移而引起光源能量不足的“假象”在此类故障中所占的比例最大,这种故障与阴极灯本身无关。由于阴极灯发出的谱线属于锐线光源,其本身的半峰宽仅有0.0005nm,因此只要待测波长发生0.5nm的偏移,就会使检测器检测到的发射光强大大衰弱,从而造成光源能量不足的“假象”。

为了弥补光能量的不足,仪器便会自动提高负高压来补偿;但是补偿的弊端便是造成放大器的饱和,于是检测器得到的阴极灯发出的光谱峰就会产生“平顶峰”。

所以当发现光源能量不足的情况时,首先应该检查仪器波长的准确度,如果仪器本身具有波长自检功能,确认工作就更加方便了(见图2-3)。如果发现待测波长偏移了,则要及时进行波长校正。

图2-3波长偏差-0.4nm的铜灯发射光谱



(3)光源反射镜的偏移。有些仪器的阴极灯的灯架是固定型的,因此则需要相应的光源反射镜来实施阴极灯光束与光轴的拟合;由于该光源镜是由伺服电机驱动丝杠传动来完成移动的,因此随着光源镜频繁地往复移动,难免会产生机械性偏差,继而也会影响到阴极灯发出的光束偏离了仪器固有的光轴结构,后果就是造成光源能量减弱了。

(4)偏振镜局部变黑所致。这个原因在前面1.2节已经介绍过了,在此就不再赘述

(5)某些特殊元素灯的原因。由于某些元素灯特殊的化学特性,其阴极材料本身发射强度就不大,随着启辉时间的累加有可能在很短的时间内就会造成发射强度快速下降的事实;例如:As、Se、Sn 等元素灯。

(6)光电倍增管衰老的原因。尽管阴极灯发射强度足够大,但是由于电倍增管因带电曝光或者衰老的缘故,就会造成长特征吸收波长元素的检测灵敏度大大下降,直观感觉似乎是光源能量不足,例如K(主灵敏线766.5nm)和Li(主灵敏线670.8nm),而对于紫外区特征吸收波长元素的检测灵敏度基本不变,这就是所谓的“红外紫移”现象。

(7)反射镜或光栅表面真空镀铝层因潮气或酸气腐蚀等原因造成反射率下降,致使短波长区域的光源能量下降明显。(见图2-4)

2-4 表面镀层受到腐蚀的光栅



(四)光能量不稳

问题描述:

    具体表现为:当仪器在静态状态时(燃烧头不点火,石墨炉不升温),透过率以及吸光度的零点漂移明显或跳动幅度大。

解    答:

造成光能量不稳主要是阴极灯本身的原因:

阴极灯由于衰老的原因,致使预热时间延长,反映在仪器上则是参比(背景)基线逐渐下漂或者上漂。如果参比基线逐渐下漂有可能该阴极灯还可以勉强使用(图2-5);但是如果基线发生上漂,说明这阴极灯的寿命基本到达终点了。(图2-6)

2-5 下漂的Cd灯参比基线

2-6 上漂的Pb灯参比基线



另一个最常见的故障就是阴极灯内部发生异常辉光(拉弧)现象,从而造成阴极灯发出的谱线强度发生变化。正常的阴极灯在启辉时,仅仅是在阳极与阴极之间发出橙色的氖气辉光;可是当阴极灯发生“拉弧”现象时,灯内部会产生大面积的一闪一闪的辉光,甚至灯内引线表面都会产生辉光放。 尤其如:K、Na、Mg等低温元素灯最易发生“拉弧”现象,这种现象通过肉眼很容易观察到(图2-7);如果仪器有阴极灯发射谱线监测功能,则判断更加便利了(图2-8)。



图2-7 正常启辉的Cu灯(左)与 异常启辉的K灯(右)



图2-8 发生异常启辉的Cu灯发射谱线



(五)光路透镜被污染

问题描述:

  光路中的透镜有凸透镜和平面透镜之分。凸透镜是起到聚焦光束作用的,平面透镜的作用是防止尘埃进入或者气体泄漏。例如单色器的光路入口处的石英窗就是防止尘埃进入到单色器内部从而起到保护光栅不受污染;而石墨炉的石英窗的作用就是仅允许光路通过且阻止氩气泄漏。当透镜被污染时,不但会衰减光信号,而且还会使测试结果产生一个很大的假背景吸收值。

解    答:

火焰燃烧器两侧的石英凸透镜最容易受到燃烧器喷出的液体样品的溅射污染;由于该透镜不易取下清理,故可用棉签沾上无水乙醇和乙醚的混合液进行清洁。

由于石墨炉的石英窗最容易受到样品溅射和因冷却水过冷而表面结露的原因,从而使测试结果产生很大的假背景吸收。排除方法:取下石英窗,用折叠成M形的镜头纸沾上无水乙醇和乙醚的混合液来清洁。(见图2-9)

图2-9 清洁石墨炉的石英窗透镜

未完待续...

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