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试样引入激发光源方式——原子发射光谱仪器

发布时间:2015-06-30 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:205

试样引入激发光源的方式,对方法的分析性能影响极大。一般来说,试样引入系统应将具有代表性的试样重现、高效地转入激发光源中。是否可以达到这一目的或达到这一目的程度如何,依试样的性质而定。

一、溶液试样

将溶液试样引入原子化器,一般采用气动雾化、超声雾化和电热蒸发方式。其中,前两个方式需要事先雾化。雾化是通过压缩气体的气流将试样转变成极细的单个雾状微粒(气溶胶)。然后由流动的气体将雾化好的试样带入原子化器进行原子化。

气动雾化器进样是利用动力学原理将溶液试样变成气溶胶并传输到原子化器的进样方式。当高速气流从雾化器喷口的环形截面喷出时,在喷口毛细管端部形成负压,试液从毛细管中被抽吸出来。运动速率远大于液流的气流强烈冲击液流,使其破碎形成细小雾滴。

气动雾化器的种类很多,大致可以分为三大类,即同心型、直角型和特殊型(Babington型雾化器)。

同心雾化器的应用最广,溶液试样被吸入毛细管,在高压气流作用下,在毛细管口以雾滴形式喷出;交叉型雾化器,溶液通常用蠕动泵引入,高压气流在溶液引入的垂直方向喷入;烧结玻璃雾化器(fritted-disknebulizer),气流从砂心底部引入,溶液试样用蠕动泵泵至砂,心表面,与(a),(b)相比,(c)型雾化器能得到更好的气溶胶;Ba-bington雾化器的简图,下部(如图)是一个中空的球体,溶液试样从上部流下来在球体表面形成一层液膜,而高压气流引入后从球体上的一个小孔喷出,将溶液试样变为气溶胶,这种雾化器堵塞的情况比前三种好一些,适用于高盐溶液及有一定固体颗粒含量的悬浮液的分析。

超声雾化器进样是根据超声波振动的空化作用把溶液雾化成气溶胶后,由载气传输到火焰或等离子体的进样方法。与气动雾化器相比,超声雾化器具有雾化效率高,可产生高密度均匀的气溶胶,不易被阻塞等优点。

电热蒸发进样(ETV)是将蒸发器放在一个有惰性气体(氢气)流过的密闭室内。当有少量的液体或固体试样放在碳棒或担丝制成的蒸发器上,电流迅速地将试样蒸发并被惰性气体携带进入原子化器。一与一般雾化器不同,电热蒸发产生的是不连续的信号。

二、气体试样

气体试样可直接引入激发光源进行分析。有些元素可以转变成其相应的挥发性化合物而采用气体发生进样(如氢化物发生法)。例如砷、锑、铋、锗、锡、铅、硒和碲等元素可以通过将其转变成挥发性氢化物而进入原子化器,这种进样方法就是氢化物发生法。目前普遍应用的是硼氢化钠(钾)一酸还原体系,典型的反应如下:

3BH4-+3H++4H3AsO3 = 3H3BO3+4AsH3↑+3H2O

氢化物发生法可以提高对这些元素的检出限10-100倍。由于这类物质毒性大,在低浓度时检测它们尤其显得重要。当然也要求操作者,应用安全有效的方法清除从原子化器出来的气体。其信号类似于电热原子化获得的峰。

三、固体试样

将固体以粉末、金属或微粒形式直接引入等离子体和火焰原子化器中测定的分析方法,具有不需加入化学试剂,省去试样溶解、分离或富集等化学处理,减少污染的来源和试样的损失,以及测定灵敏度高等特点。但由于固体进样技术存在取样的均匀性,基体效应严重,以及较难配制均匀、可靠的固体标样等问题,严重地影响了测定的准确度和精密度。因此,它是一种既有应用前景但目前又存在较多问题的进样技术。

将固体直接进入原子化器有如下几种形式。

(1)试样直接插人进样该技术是将试样磨成粉体,放在探针上直接插进原子化器。如果用电弧和火花为原子化器时,常常用金属试样作为一支或两支电极以形成电弧或火花。

(2)电弧和火花熔融法常用各种放电方法将固体试样引入原子化器。通过固体试样的表面放电,产生由微粒和蒸气组成的烟雾,再由惰性气体转入原子化器中。

电弧和火花熔融法通常是在惰性气氛中进行,试样必须导电或者将试样与某种导体混合。

电弧和火花不仅是一种试样的引入技术,同时也常用于原子发射光谱分析中作为激发光源。火花可产生大量的离子,故可通过质谱分析和测定。

(3)电热蒸发进样与液体电热蒸发进样相类似,该技术是将固体试样放在用导体加热的石墨或担棒等中蒸发,再随惰性气体带入原子化器。固体试样以粉末或匀浆形式引入蒸发器中。

(4)激光熔融法它是将激光光束聚焦形成足够的能量直接射在固体试样表面,在被激光照射的部分试样转变成蒸气和微粒组成的烟雾,再被带入原子化器。激光熔融法可以应用于导体和非导体、无机和有机试样、粉体和金属材料,是一种通用型的方法。除分析块状试样外,激光聚焦光束还可以对固体表面一个很小的范围进行微区分析或进行表面分析。

表一总结了原子光谱中试样引入激发光源的方法。

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