干擾及消除方法
原子吸收光譜法的主要干擾有物理干擾、化學干擾、電離干擾、光譜干擾和背景干擾等。
一、物理干擾
物理干擾是指試液與標準溶液 物理性質(zhì)有差異而產(chǎn)生的干擾。如粘度、表面張力或溶液的密度等的變化,影響樣品的霧化和氣溶膠到達火焰?zhèn)魉偷纫鹪游諒姸鹊淖兓鸬母蓴_。
消除辦法:配制與被測試樣組成相近的標準溶液或采用標準加入法。若試樣溶液的濃度高,還可采用稀釋法。
二、化學干擾
化學干擾是由于被測元素原子與共存組份 發(fā)生化學反應生成穩(wěn)定的化合物,影響被測元素的原子化,而引起的干擾。
消除化學干擾的方法:
(1)選擇合適的原子化方法
提高原子化溫度,減小化學干擾。使用高溫火焰或提高石墨爐原子化溫度,可使難離解的化合物分解。
采用還原性強的火焰與石墨爐原子化法,可使難離解的氧化物還原、分解。
(2)加入釋放劑
釋放劑的作用是釋放劑與干擾物質(zhì)能生成比被測元素更穩(wěn)定的化合物,使被測元素釋放出來。
例如,磷酸根干擾鈣的測定,可在試液中加入鑭、鍶鹽,鑭、鍶與磷酸根首成比鈣更穩(wěn)定的磷酸鹽,就相當于把鈣釋放出來。
(3)加入保護劑
保護劑作用是它可與被測元素生成易分解的或更穩(wěn)定的配合物,防止被測元素與干擾組份生成難離解的化合物。保護劑一般是有機配合劑。例如,EDTA、8-羥基喹啉。
(4)加入基體改進劑
對于石墨爐原子化法,在試樣中加入基體改進劑,使其在干燥或灰化階段與試樣發(fā)生化學變化,其結(jié)果可以增加基體的揮發(fā)性或改變被測元素的揮發(fā)性,以消除干擾。
三、電離干擾
在高溫條件下,原子會電離,使基態(tài)原子數(shù)減少,吸光度下降,這種干擾稱為電離干擾。
消除電離干擾的方法是加入過量的消電離劑。消電離劑是比被測元素電離電位低的元素,相同條件下消電離劑首先電離,產(chǎn)生大量的電子,抑制被測元素的電離。
例如,測鈣時可加入過量的KCl溶液消除電離干擾。鈣的電離電位為6.1eV,鉀的電離電位為4.3eV。由于K電離產(chǎn)生大量電子,使鈣離子得到電子而生成原子。
四、光譜干擾
(1)吸收線重疊
共存元素吸收線與被測元素分析線波長很接近時,兩譜線重疊或部分重疊,會使結(jié)果偏高。
(2)光譜通帶內(nèi)存在的非吸收線
非吸收線可能是被測元素的其它共振線與非共振線,也可能是光源中雜質(zhì)的譜線。一般通過減小狹縫寬度與燈電流或另選譜線消除非吸收線干擾。
(3)原子化器內(nèi)直流發(fā)射干擾
五、背景干擾
背景干擾也是一種光譜干擾。分子吸收與光散射是形成光譜背景的主要因素。
1. 分子吸收與光散射
分子吸收是指在原子化過程中生成的分子對輻射的吸收。分子吸收是帶狀光譜,會在一定的波長范圍內(nèi)形成干擾。例如,堿金屬鹵化物在紫外區(qū)有吸收;不同的無機酸會產(chǎn)生不同的影響,在波長小于250nm時,H2SO4 和 H3PO4有很強的吸收帶,而HNO3和HCl的吸收很小。因此,原子吸收光譜分析中多用HNO3和HCl配制溶液。
光散射是指原子化過程中產(chǎn)生的微小的固體顆粒使光發(fā)生散射,造成透過光減小,吸收值增加。
2. 背景校正方法
一般采用儀器校正背景方法,有鄰近非共振線、連續(xù)光源、Zeeman效應等校正方法。
(1)鄰近非共振線校正法 背景吸收是寬帶吸收。分析線測量是原子吸收與背景吸收的總吸光度AT, AT在分析線鄰近選一條非共振線,非共振線不會產(chǎn)生共振吸收,此時測出的吸收為背景吸收AB 。兩次測量吸光度相減,所得吸光度值即為扣除背景后的原子吸收吸光度值A。
AT = A + AB
A = AT - AB = k c
本法適用于分析線附近背景吸收變化不大的情況,否則準確度較差。
(2)連續(xù)光源背景校正法
目前原子吸收分光光度計上一般都配有連續(xù)光源自動扣除背景裝備。連續(xù)光源用氘燈在紫外區(qū);碘鎢燈、氙燈 在可見區(qū)扣除背景。
氘燈產(chǎn)生的連續(xù)光譜進入單色器狹縫,通常比原子吸收線 寬度 大一百倍左右。氘燈對原子吸收的信號為空心陰極燈原子信號的0.5%以下。由此,可以認為氘燈測出的主要是背景吸收信號,空心陰極燈測的是原子吸收和背景信號,二者相減得原子吸收值。氘燈校正法已廣泛應用于商品原子吸收光譜儀器中,氘燈校正的波長和原子吸收波長相同,校正效果顯然比非共振線法好。
氘燈校正背景是商品儀器使用zui普通的技術(shù),為了提高背景扣除能力,從電路和光路設計上都有許多改進,自動化程度越來越高。
此法的缺點在于氘燈是一種氣體放電燈,而空極陰極燈屬于空極陰極濺射放電燈。兩者放電性質(zhì)不同,能量分布不同,光斑大小不同,再加上不易使兩個燈的光斑*重疊。急劇的原子化,又引起石墨爐中原子和分子濃度在時間和空間上分布不均勻,因而造成背景扣除的誤差。
(3)Zeeman效應背景校正法
Zeeman效應 是指在磁場作用下簡并的譜線發(fā)生分裂的現(xiàn)象。Zeeman效應分為正常Zeeman效應 和反常Zeeman效應 。
在正常Zeeman效應中,每條譜線分裂為三條分線,中間一條為p組分,其頻率不受磁場的影響;其它兩條稱為s±組分,其頻率與磁場強度成正比。在反常Zeeman效應中,每條譜線分裂為三條分線或更多條分線,這是由譜線本身的性質(zhì)所決定的。反常Zeeman效應是原子譜線分裂的普遍現(xiàn)象,而正常Zeeman效應僅僅是假定電子自旋動量矩為零,原子只有軌道動量矩時所有的特殊現(xiàn)象。
利用塞曼效應校正背景的方法可分為兩大類:光源調(diào)制法和吸收線調(diào)制法。
由于施加磁場的方式不同,每一類又可分為若干小類。
① 光源調(diào)制法
這種方法是將磁場加在光源上,使共振發(fā)射線發(fā)生塞曼分裂。此法亦分為:
光束方向平行于磁場的方法( ±s旋轉(zhuǎn)檢偏器調(diào)制法)
這一方法又稱為同位素位移塞曼原子吸收法,是在同位素光源上施加一個*磁場,使光源發(fā)射線發(fā)生塞曼分裂。經(jīng)磁場分裂后的±s圓偏振光,用1/4延遲板變?yōu)橄辔徊幌嗤膬芍本€偏振光,再用旋轉(zhuǎn)式偏轉(zhuǎn)檢偏器將s+ 與 s-組分分開,讓±s組分中之一組分位于共振吸收線中心,作為測量光束,另一組分位于遠離吸收線中心位置,作為參比光束。
光束方向垂直于磁場的方式( p、±s旋轉(zhuǎn)檢偏器調(diào)制法)
在光源上施加一個*磁場,光源共振發(fā)射線分裂為p、±s組分,三組分同時通過試樣原子蒸氣時p組分為試樣原子蒸氣和背景吸收,±s組分僅為背景吸收。用旋轉(zhuǎn)檢偏器將p、±s兩相互垂直的直線偏振化組分分開,交替地送到檢測系統(tǒng),即得到校正了背景的試樣原子吸收信號。
② 吸收線調(diào)制法
這類方法是在原子化器上施加磁場,使吸收線發(fā)生塞曼效應。
p‖與p^偏振交替調(diào)制方式
此法是在原子化器上施加一個*磁場,其方向與光束垂直,使吸收線分裂為p 、s+和 s-組分, p 組分平行于磁場方向, ±s組分垂直于磁場方向。光源發(fā)射線通過檢偏器后變成偏振光,其偏振化方向一時刻平行于磁場方向為p‖光束,另一時刻垂直于磁場方向為p^光束。吸收線p 組分與平行于磁場方向的發(fā)射線p‖成分方向一致,產(chǎn)生吸收,由于背景吸收沒有方向性,因此測得的是原子吸收和背景吸收。
當垂直于磁場方向的光束p^成分通過原子蒸氣時,因與吸收線p 組分偏振方向不同,不產(chǎn)生原子吸收,但與背景產(chǎn)生吸收,因為背景吸收與發(fā)射線偏振方向無關(guān)。以p‖為測量光束, p^為參比光束,所測得信號差,則為經(jīng)過背景校正后的“凈吸光度”。
吸收線磁場調(diào)制方式
一交變磁場(方向與光束垂直)置于原子化器,用磁場對原子化過程中的原子吸收線進行調(diào)制。無磁場(H=0)時,原子吸收線不發(fā)生Zeeman分裂,有磁場(H=HMAX)時,原子吸收線分裂為p和±s組分。在光路中放置一個偏光元件,只允許光源輻射光中與磁場方向垂直的偏振光成分通過。在H=0時,與通常原子吸收一樣,測量原子吸收和背景吸收;在H=HMAX時,原子吸收線發(fā)生Zeeman分裂,其p組分與光源輻射的偏振光波長一致,但偏振方向正交,故不發(fā)生吸收,此時測量的為背景吸收。兩者之差為校正了背景的凈吸收信號。
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