分析技术-原子化技术

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1、分析技术原子化技术4.2.1火焰原子化4.2.1.1吸喷雾化4.2.1.2脱溶剂4.2.1.3熔融与蒸发4.2.1.4原子化4.2.1.5电离4.2.2电热石墨炉原子化4.2.2.1发展现状和特点4.2.2.2石墨炉原子化的过程和机理4.2.2.3石墨炉的温度及其温度分布4.2.3石英管原子化4.2.4低温原子化法4.2原子化技术4.2.1火焰原子化供给能量将样品中被测元素转变为基态原子的过程叫做原子化[1]。根据提供能量的方式，原子化可分为加热原子化和非热原子化两大类。加热原子化有火焰原子化和电热原子化（也称无焰原子化，即

2、石墨炉原子化）；非热原子化有化学原子化(冷原子测汞)和阴极溅射原子化。过去和现在都以加热原子化法应用最广。4-14火焰原子化是最早且现在仍然广泛使用的原子化方法。原子化过程包括样品溶液的吸喷雾化、脱溶剂、熔融、蒸发，解离或还原等，是影响测定灵敏度的关键因素。4.2.1.1吸喷雾化试液的吸喷雾化效果受雾化器结构、溶液性质及吸喷条件等因素影响。雾化器是火焰原子吸收光谱仪器的关键部件之一。仪器的灵敏度在很大程度上取决于雾化器的工作状态。因此，雾化器要达到如下的基本要求：（1）雾化产生的雾珠和气溶胶粒度要细。（2）雾化效率要高。（3

3、）喷雾要稳定。目前的商品仪器采用带文丘里节流嘴的同心气动雾化器。雾化效率和雾珠、气溶胶直径大小取决于毛细管喷口和节流嘴端面的相对位置和同心度，同心度越好，雾化效率越高。毛细管口以伸进节流嘴端面少许更有利于试液雾化。同心度和最佳相对位置可通过精细加工和细心调试而获得。实验结果表明，试液的表面张力对吸喷速率的影响甚微，而黏度的影响较大。此外，毛细管长度和测量液面的相对高度对吸喷速率也有一定影响。因此，制备试液时应选用黏度较小的溶液介质，而在测量时应保持液面高度一致和使用同一长度的吸液毛细管。特别应当指出的是，火焰中原子的密度仅在

4、一定范围内随吸喷速率的提高而增加。过分提高吸喷速率可能降低雾化效率和火焰温度而不利于原子化。在相同条件下，有机溶剂的吸喷量较水溶液大，雾珠和气溶胶直径也较小，有利于脱溶剂。因为大多数有机溶剂的表面张力和黏度比水小。通过实验也可测出吸喷量和雾化率。在仪器已经调好并点火燃烧的情况下吸喷一定量A的水溶液，收集其废液量B，记下吸喷时间t。则单位时间的吸喷量Q=A/t,雾化率f=(A－B)/A。根据工作经验，一般Q=3mL.min-1~7mL.min-1比较合适，f在10%以上为好，此时的灵敏度比较高，说明吸喷雾化系统调节到了比较好的

5、状态。目前国内仪器厂家多采用吴庭照教授研制的出厂时已调节好的一体化的玻璃喷嘴，使用者不需要调节，装上去就行。4-14分析者应予注意的是，由于人体温度与室温有差别，在喷雾时分析者不要用手长时间接触盛试样的容器和毛细管，否则,影响测定精度和灵敏度，给准确度也带来不良影响。4.2.1.2脱溶剂雾珠和气溶胶脱掉本身溶剂的过程主要决定于雾珠和气溶胶的大小，溶液的性质及环境温度。雾珠在雾化室和燃烧器内的传输过程中已部分脱溶剂，当到达火焰时，雾珠完全脱溶剂变成干燥气溶胶。在室温下，雾珠和气溶胶脱溶剂受蒸气的扩散过程控制。在火焰中，雾珠和气

6、溶胶脱溶剂速率主要受火焰气体和气溶胶间的热传导所控制。由于有机溶剂的饱和蒸气压较水为大，故对缩短脱溶剂时间也较有利。可燃性溶剂的加入，可提高火焰的温度和缩短脱溶剂的时间。影响脱溶剂的主要因素是雾珠和气溶胶粒径。气溶胶大小对灵敏度影响很大。因此，要求雾化器产生的雾珠和气溶胶的粒径尽量细，粗雾珠在进入火焰前应予除去。4.2.1.3熔融与蒸发雾珠经脱溶剂干燥后留下的干气溶胶，有的可能直接升华为分子蒸气，多数是经过熔融再由熔液蒸发为分子蒸气。干气溶胶粒子熔融的快慢，取决于火焰温度、粒子大小及被测物晶体性质。干燥粒子半径越大，火焰温度

7、又低，则熔融时间要长。至于晶体的性质，通常是被测物电价位高，键能较大，则所形成的干气溶胶粒子的熔点越高。干气溶胶粒子熔融后即开始蒸发，蒸发速度直接取决于熔态粒子的粒径、火焰温度，也与熔态粒子表面的蒸气压、粒子密度、蒸气向周围扩散速度有关。蒸发速度对自由原子的形成有明显的影响。蒸发一个熔态粒子所需的热量与粒子半径的平方成正比。粒子越小，越利于蒸发。直径小于10µm4-14的粒子，在到达分析区时已能全部蒸发并转变为自由原子；当粒子半径过大时，则只能部分蒸发而不能形成自由原子。蒸发一个熔态粒子所需的时间，与粒子半径的二次方成正比。

8、粒子半径越小，蒸发时间越短，对原子吸收灵敏度越有利。由于脱溶剂、熔融、蒸发均受雾珠或气溶胶粒子半径高次方的影响，所以，雾珠颗粒的微小变化，就能明显影响原子吸收分析灵敏度。因此，改进雾化器性能和改善被测液的物理化学性质，对提高分析的灵敏度是至关重要的。4.2.1.4原子化解离与还原是原子化的