Hur fungerar en atomabsorptionsspektrometer?

Atomabsorption (AA) är en vetenskaplig testmetod som används för att detektera metaller i lösning. Provet fragmenteras i mycket små droppar (finfördelas). Den matas sedan in i en låga. Isolerade metallatomer interagerar med strålning som har förinställts till vissa våglängder. Denna interaktion mäts och tolkas. Atomabsorption utnyttjar olika strålningsvåglängder som absorberas av olika atomer. Instrumentet är mest pålitligt när en enkel linje relaterar absorptionskoncentration. Förstärkare / flamma och monokromatorinstrument är nyckeln till att AA-enheten fungerar. Relevanta variabler för AA inkluderar flamkalibrering och unika metallbaserade interaktioner.

Kvantmekanik anger att strålning absorberas och emitteras av atomer i uppsatta enheter (kvanta). Varje element absorberar olika våglängder. Låt oss säga att två element (A och B) är av intresse. Element A absorberar vid 450 nm, B vid 470 nm. Strålning från 400 nm till 500 nm skulle täcka alla elementens absorptionslinjer.

Antag att spektrometern detekterar en liten frånvaro av 470 nm strålning och ingen frånvaro vid 450 nm (all original 450 nm strålning kommer till detektorer). Provet skulle ha en motsvarande liten koncentration för element B och ingen koncentration (eller "under detektionsgräns") för element A.

Linjäriteten varierar med elementet. I den nedre änden begränsas linjärt beteende av betydande ”brus” i data. Detta händer eftersom mycket låga metallkoncentrationer når instrumentets detekteringsgräns. I den högre änden bryts linjäriteten ner om elementkoncentrationen är tillräckligt hög för mer komplicerad strålnings-atominteraktion. Joniserade (laddade) atomer och molekylbildning bildar en icke-linjär absorptionskoncentrationskurva.

Förstoftaren och lågan omvandlar metallbaserade molekyler och komplex till isolerade atomer. De multipla molekyler som någon metall kan bilda innebär att det är svårt, om inte omöjligt, att matcha ett visst spektrum till källmetallen. Flamman och finfördelaren är avsedda att bryta eventuella molekylära bindningar.

Finjustering av flamegenskaper (bränsle / luft-förhållande, flambredd, val av bränsle etc.) och finfördelningsinstrumentation kan vara en utmaning i sig.

Ljus kommer in i monokromatorn efter att ha passerat genom provet. Monokromatorn separerar ljusvågor enligt våglängden. Syftet med denna separation är att reda ut vilka våglängder som finns och i vilken utsträckning. Mottagen våglängdsintensitet mäts mot den ursprungliga intensiteten. Våglängderna jämförs för att bestämma hur mycket av varje relevant våglängd som absorberades av provet. Monokromatorn är beroende av exakt geometri för att fungera korrekt. Starka vibrationer eller plötsliga temperatursvängningar kan orsaka att en monokromator går sönder.

Speciella optiska och kemiska egenskaper hos elementen som studeras är viktiga. Till exempel kan oro fokusera på spår av radioaktiva metallatomer, eller tendens att bilda föreningar och anjoner (negativt laddade atomer). Båda dessa faktorer kan ge vilseledande resultat. Flamegenskaper är också mycket viktiga. Dessa egenskaper inkluderar flamtemperatur, flamlinjevinkel i förhållande till detektorn, gasflödeshastighet och konsekvent finfördelningsfunktion.