原子熒光光譜儀的原子化器
與原子吸收光譜法相類似,在原子熒光光譜法中采用的原子化器主要可分為火焰原子化器以及電熱原子化器兩大類。對于原子熒光法來說,對原子化器的要求主要有:
① 高原子化效率;
② 低背景發(fā)射;
、 高熒光量子效率;
、 低散射效應;
、 物理及化學干擾少;
、 適合于多元素同時分析。
只有符合前三項要求者才能獲得良好的檢出限;而只有同時還具備(d),(e),(f)三項者才有實用價值。因此,原子熒光法的原子化器應當按照原子熒光的特點來設計,不要完全套用原子吸收法所用的原子化器。目前,常用的熒光法原子化器分述如下。
。╝)火焰原子化器
火焰原子化器由于其結(jié)構(gòu)簡單,使用方便而受歡迎。但原子吸收法中常用的空氣-乙炔焰由于有下列燃燒反應而產(chǎn)生難以忽視的發(fā)射背景。乙炔在空氣中的燃燒產(chǎn)物也含有大量的熒光猝滅分子,因此,在空氣-乙炔焰中很難得到滿意的檢出限。氬-氫焰是一個背景發(fā)射很低的火焰,最近重新引起人們的注意,在此火焰中熒光量子效率較高,不少重要的常見元素在此火焰中均有較好的檢出限,其缺點為火焰溫度較低,只適合于易原子化元素的測定,而且有可能產(chǎn)生散射干擾。在各元素的最佳檢出限中,約有的17%是用火焰原子化器得到的。
(b)高頻電感藕合等離子體及其它等離子體
80 年代初期,高頻電感禍合等離子焰( ICP )開始被用作原子熒光光譜法的原子化器。它的主要優(yōu)點為:
、 高原子化溫度及效率;
、 幾乎沒有散射以及化學干擾;
、 高熒光量子效率。
、 適合于大多數(shù)元素。
由于在等離子體中的溫度很高,多數(shù)元素可電離為離子態(tài),因此可以進行離子熒光的測定。目前在商品儀器中已采用高頻電感耦合等離子體作為原子化器,由于其炬管結(jié)構(gòu)與原子發(fā)射光譜分析用的近似,因而耗氣量較大,運轉(zhuǎn)費用還嫌太高。統(tǒng)計表明圈,在各元素的最佳檢出限中,有約占47 % 是用ICP 作為原子化器的。另外,微波誘導等離子焰(MIP)消耗氣量甚低,應當注意這方面的研究動向。直流等離子焰也曾被用作原子熒光法的原子化器,但由于其結(jié)構(gòu)不適合于做多元素分析,目前所得到的檢出限也比較一般,估計很難有發(fā)展前途。總而言之,等離子焰是目前原子熒光分析較為理想的原子化器,如在操作費用以及工作的可靠性方面有所改進,則今后有可能成為商品儀器的首選原子化器。
。╟)電熱原子化器
與原子吸收法相似,在原子熒光法中也采用電熱原子化器。最常用的電熱原子化器為石墨爐。由于原子吸收法所用的石墨管一般均為管狀結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)不太適合于原子熒光法的要求(例如光路安排,多元素測定等),因而,必須根據(jù)需要,在結(jié)構(gòu)的改變及熒光波長的選用上加以考慮。盡管如此,統(tǒng)計表明,在各元素的最佳檢出限中,大約有30%是用石墨爐原子化器得到的。利用高熔點金屬片或絲(例如鉭、鎢片或絲)也可作為原子熒光法的電熱原子化器,由于其結(jié)構(gòu)簡單,在某些簡易儀器上可以考慮使用。
(d)汞及可形成氫化物元素用原子化器
近年來,由于環(huán)保工作的需要,汞及砷等有毒元素的測定引起了人們極大的關(guān)注。通過在溶液中與某些還原劑反應,汞可以被還原并成為原子狀態(tài),通過載氣流將其帶入特殊設計的原子化器(稱為冷原子蒸氣池),在不需加熱的情況下即可進行原子熒光測定。盡管在原理上來看,這種原子化器只要是一根玻璃或石英管即可,實際上,不同的材料、結(jié)構(gòu)、以及尺寸均會影響到所得到的檢出限,因而在設計時仍需仔細考慮。利用硼氫化鈉在溶液中與可形成氫化物元素(這一類元素包括砷、銻、鉍、硒、碲、錫、鉛、鍺等與環(huán)保有關(guān)的重要元素)反應可以形成在室溫下為氣態(tài)的揮發(fā)性化合物,即氫化物。用載氣將氫化物帶入特殊設計的原子化器中即可進行原子熒光測定。氫化物反應與原子熒光檢測的連用技術(shù)(稱為氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法)充分地發(fā)揮了原子熒光的優(yōu)點,因而近年來得到了迅速的發(fā)展。我們曾經(jīng)利用了氫化物反應所形成的氫氣,設計了專用的氫化物原子化器,在所形成的氬-氫焰中,所有可形成氫化物元素均可得到充分的原子化。