L'absorption atomique (AA) est une méthode de test scientifique utilisée pour détecter les métaux en solution. L'échantillon est fragmenté en très petites gouttes (atomisées). Il est ensuite introduit dans une flamme. Les atomes métalliques isolés interagissent avec le rayonnement qui a été préréglé à certaines longueurs d'onde. Cette interaction est mesurée et interprétée. L'absorption atomique exploite différentes longueurs d'onde de rayonnement absorbées par différents atomes. L'instrument est plus fiable lorsqu'une simple ligne relie absorption-concentration. Les instruments atomiseur/flamme et monochromateur sont essentiels au fonctionnement de l'appareil AA. Les variables pertinentes de l'AA comprennent l'étalonnage de la flamme et les interactions uniques à base de métal.
Lignes d'absorption discrète
La mécanique quantique stipule que le rayonnement est absorbé et émis par les atomes dans des unités définies (quanta). Chaque élément absorbe des longueurs d'onde différentes. Disons que deux éléments (A et B) sont intéressants. L'élément A absorbe à 450 nm, B à 470 nm. Le rayonnement de 400 nm à 500 nm couvrirait les raies d'absorption de tous les éléments.
Supposons que le spectromètre détecte une légère absence de rayonnement à 470 nm et aucune absence à 450 nm (tout le rayonnement d'origine à 450 nm parvient aux détecteurs). L'échantillon aurait une concentration proportionnellement faible pour l'élément B et aucune concentration (ou "sous la limite de détection") pour l'élément A.
Linéarité Concentration-Absorption
La linéarité varie avec l'élément. À l'extrémité inférieure, le comportement linéaire est limité par un « bruit » substantiel dans les données. Cela se produit parce que de très faibles concentrations de métaux atteignent la limite de détection de l'instrument. À l'extrémité supérieure, la linéarité s'effondre si la concentration en éléments est suffisamment élevée pour une interaction rayonnement-atome plus compliquée. Les atomes ionisés (chargés) et la formation de molécules donnent une courbe d'absorption-concentration non linéaire.
Atomiseur et Flamme
L'atomiseur et la flamme convertissent les molécules et complexes à base de métal en atomes isolés. Les multiples molécules que tout métal pourrait former signifient qu'il est difficile, voire impossible, de faire correspondre un spectre particulier au métal source. La flamme et l'atomiseur sont destinés à briser toutes les liaisons moléculaires qu'ils pourraient avoir.
Le réglage fin des caractéristiques de la flamme (rapport carburant/air, largeur de flamme, choix du carburant, etc.) et de l'instrumentation de l'atomiseur peut être un défi en soi.
Monochromateur
La lumière pénètre dans le monochromateur après avoir traversé l'échantillon. Le monochromateur sépare les ondes lumineuses en fonction de la longueur d'onde. Le but de cette séparation est de déterminer quelles longueurs d'onde sont présentes et dans quelle mesure. L'intensité de la longueur d'onde reçue est mesurée par rapport à l'intensité d'origine. Les longueurs d'onde sont comparées pour déterminer quelle quantité de chaque longueur d'onde pertinente a été absorbée par l'échantillon. Le monochromateur s'appuie sur une géométrie précise pour fonctionner correctement. De fortes vibrations ou de brusques variations de température peuvent provoquer la rupture d'un monochromateur.
Variables pertinentes
Les propriétés optiques et chimiques particulières des éléments étudiés sont importantes. Par exemple, les inquiétudes pourraient se concentrer sur les traces d'atomes de métaux radioactifs, ou la tendance à former des composés et des anions (atomes chargés négativement). Ces deux facteurs peuvent donner des résultats trompeurs. Les propriétés de la flamme sont également très importantes. Ces caractéristiques incluent la température de la flamme, l'angle de la ligne de flamme par rapport au détecteur, le débit de gaz et la fonction d'atomiseur cohérente.