原子吸收光譜儀的原理和構(gòu)成

杜晶

摘 要：筆者依據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)文獻(xiàn)資料的記載，分析了原子吸收光譜儀的原理及構(gòu)成結(jié)構(gòu)，希望可以在日后相關(guān)工作人員對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分析的時(shí)候，起到一定借鑒性作用，最終在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過(guò)程中，做出一定貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)；實(shí)驗(yàn)測(cè)試；原子吸收；應(yīng)用；分析

中圖分類號(hào)：O657 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 問(wèn)題研究背景及意義

在傳統(tǒng)型地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中，在各種類型因素的影響之下，出現(xiàn)誤差問(wèn)題的概率比較高，因此難以對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性做出保證，金屬計(jì)量也會(huì)帶有一定缺陷，自從原子吸收技術(shù)在我國(guó)地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試領(lǐng)域當(dāng)中應(yīng)用之后，讓地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試工作的準(zhǔn)確性大幅度提升，原子吸收發(fā)揮出來(lái)了十分重要的作用，為了可以讓檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性得到大幅度提升，應(yīng)當(dāng)針對(duì)原子吸收技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行分析，希望可以在日后地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中，讓原子吸收技術(shù)發(fā)揮出來(lái)更為重要的作用。

2 針對(duì)原子吸收法的基本原理進(jìn)行分析

原子吸收法實(shí)際上是從光源當(dāng)中輻射出來(lái)具備待測(cè)原色特征譜線的光，例如可以從空心陰極燈當(dāng)中發(fā)射出來(lái)銳線光源，這種光線在經(jīng)過(guò)試樣蒸汽的時(shí)候，會(huì)被蒸汽當(dāng)中的待測(cè)元素基態(tài)原子吸收，由輻射特征譜線光被削弱的程度，就可以將待測(cè)元素含量測(cè)量出來(lái)，銳線光源輻射共振線強(qiáng)度被吸收程度，和待測(cè)元素吸收輻射原子總數(shù)量之間呈現(xiàn)出來(lái)的是正比例關(guān)系。

也就是A=KNL：A是吸收率；K是常數(shù)；N是待測(cè)元素吸收輻射原子總數(shù)；L是原子爭(zhēng)取厚度，也就是吸收光程。

在實(shí)際分析工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中，測(cè)量出來(lái)的應(yīng)當(dāng)是試樣中待測(cè)元素的濃度，這個(gè)濃度數(shù)值和待測(cè)元素吸收輻射的原子總數(shù)之間呈現(xiàn)出來(lái)的是正比例關(guān)系，因此在一定吸收光程的情況下，待測(cè)元素的吸收光度和濃度，在一定濃度范圍當(dāng)中會(huì)遵循的是比爾定律，也就是A=Klc。所以在將吸光度求出來(lái)的情況下，自然可以將待測(cè)元素的濃度找尋出來(lái)。

原子吸收法在地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試領(lǐng)域當(dāng)中應(yīng)用的時(shí)候，在和傳統(tǒng)型的地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法進(jìn)行相互比較的情況下，會(huì)展現(xiàn)出來(lái)一定優(yōu)勢(shì)，適用范圍在此情況下也會(huì)顯得較為廣泛一些，與此同時(shí)在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度大幅度提升的背景下，原子吸收法逐漸演變?yōu)榈刭|(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試領(lǐng)域當(dāng)中應(yīng)用到的一項(xiàng)極為重要的技術(shù)措施，當(dāng)對(duì)金屬元素進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程當(dāng)中，發(fā)揮出來(lái)的作用十分重要，并且可以將檢驗(yàn)對(duì)象及規(guī)范有效的規(guī)定出來(lái)。在將原子吸收法提出之后，在各個(gè)行業(yè)當(dāng)中的普及速度超出了人們的預(yù)料。在20世紀(jì)90年代的時(shí)候，原子吸收法逐漸在我國(guó)地質(zhì)勘查、檢查以及監(jiān)督等領(lǐng)域當(dāng)中得到了較為有效的應(yīng)用，在對(duì)地質(zhì)當(dāng)中的技術(shù)元素進(jìn)行分析和測(cè)量的情況下，可以將金屬元素回收以及再利用工作妥善完成，并收集起來(lái)更多的信息數(shù)據(jù)。

3 原子吸收光譜儀的構(gòu)成結(jié)構(gòu)

首先對(duì)原子吸收光譜儀的工作原理進(jìn)行分析，原子吸收光譜儀通過(guò)火焰、石墨爐等方法將待測(cè)元素在高溫或者化學(xué)反應(yīng)之下轉(zhuǎn)變?yōu)樵诱羝煌ㄟ^(guò)光源燈照射之后，將待測(cè)元素的特征光輻射出來(lái)，經(jīng)過(guò)待檢測(cè)元素的原子蒸汽，會(huì)發(fā)生一定光譜吸收反應(yīng)，在此背景下，形成的透射光的強(qiáng)度和待檢測(cè)元素濃度之間呈反比例關(guān)系。在原子吸收光譜儀的光路系統(tǒng)當(dāng)中，透射光信號(hào)會(huì)經(jīng)過(guò)光柵分光，在此基礎(chǔ)上，可以將待檢測(cè)元素的吸收線和其他譜線之間相互分離開(kāi)來(lái)。

再通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器，可以逐步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)子啊經(jīng)過(guò)電路系統(tǒng)之后可以放大，并開(kāi)展處理工作，再交給CPU以及外部電腦開(kāi)展分析計(jì)算工作，從而也就可以在顯示屏上，將各種類型元素的濃度呈現(xiàn)出來(lái)，將檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)輸送到打印機(jī)當(dāng)中打印各種類型的報(bào)告。

儀器一般情況下是由5個(gè)部分構(gòu)成，第一，是光源。負(fù)責(zé)發(fā)射待測(cè)元素怒的銳線光譜；第二是原子化器械，負(fù)責(zé)產(chǎn)生待測(cè)元素的原子蒸汽；第三是光路系統(tǒng)。負(fù)責(zé)分光工作，將共振線波長(zhǎng)分出。第四是電路系統(tǒng)，其中包含可以將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器，可以將電信號(hào)逐步放大的電路以及負(fù)責(zé)計(jì)算處理工作的電路；第五是電腦系統(tǒng)。一般情況下，各種類型原子吸收光譜儀當(dāng)中應(yīng)用到的都是PC兼容一起，將儀器以及附件的控制工作統(tǒng)一完成，并對(duì)結(jié)果的精準(zhǔn)性做出一定保證。

3.1 光源

原子吸收光譜儀當(dāng)中的光源負(fù)責(zé)產(chǎn)生大策元素的原子譜線，因此需要發(fā)射出來(lái)十分狹窄并且穩(wěn)定性強(qiáng)的銳線光譜。經(jīng)常應(yīng)用的光源當(dāng)中包含空心陰極燈、無(wú)極放電燈?？招年帢O燈的具體構(gòu)成結(jié)構(gòu)，是由待測(cè)元素構(gòu)成圓筒形狀的空心陰極，再由鎢材料制造棒狀陽(yáng)極，在充斥惰性氣體并帶有石英窗的玻璃燈管當(dāng)中，將兩個(gè)電極密封進(jìn)去。在原子吸收光譜儀實(shí)際工作的過(guò)程中，儀器電源電路的電壓應(yīng)當(dāng)是燈陰極和陽(yáng)極之間的電壓，再加上200V左右的電壓，將不同類型元素的實(shí)際檢測(cè)要求作為依據(jù)，供應(yīng)不同類型的工作電流。在燈通電之后，陰極發(fā)射出來(lái)的電子會(huì)在電場(chǎng)的作用之下逐漸加速，并和惰性氣體進(jìn)行碰撞，發(fā)生電離反應(yīng)，經(jīng)過(guò)電離之后的正離子逐步向著陰極方向加速運(yùn)動(dòng)，對(duì)陰極表面進(jìn)行轟擊，從而也就可以讓陰極材料原子聚集在陰極位置上，因?yàn)樵陔婋x反應(yīng)進(jìn)行的過(guò)程中，電子會(huì)不斷地接受能量，逐漸從低能級(jí)提升到高能級(jí)，但是高能級(jí)的電子并不是十分穩(wěn)定，在達(dá)到高能級(jí)之后會(huì)瞬間返回以往的狀態(tài)，從而發(fā)射出來(lái)和待測(cè)元素一樣的特征光譜。

3.2 原子化器

在原子吸收光譜儀實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，原子化器的作用是提供一定數(shù)量的能量，以便于可以讓待測(cè)樣品當(dāng)中的元素從蒸汽基態(tài)原子當(dāng)中游離出來(lái)，并逐步進(jìn)入光源輻射范圍內(nèi)進(jìn)行吸收，因?yàn)樵游展庾V分析法，將蒸汽形態(tài)原子對(duì)共振線的吸收能力作為依據(jù)，完成元素含量檢驗(yàn)工作，因此各種類型待測(cè)樣品實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，原子化分析是一項(xiàng)十分重要的工作，元素檢驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)性，和樣品的原子化水平之間的關(guān)系較為密切。因此原子化器實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)待測(cè)樣品的原子化概率做出一定保證，并對(duì)原子化穩(wěn)定性做出保證，原子化器實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，不應(yīng)當(dāng)對(duì)其他各項(xiàng)工作造成影響。

在采樣工作正式開(kāi)展之前，應(yīng)當(dāng)將采樣過(guò)程當(dāng)中會(huì)使用到的容器單獨(dú)放置在一個(gè)地方，保證容器的清潔性，在采樣工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中，出現(xiàn)誤差問(wèn)題的概率形成有效地控制，保證在采樣工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中不會(huì)出現(xiàn)任何誤差問(wèn)題，為后續(xù)工作的順利開(kāi)展奠定基礎(chǔ)，也可以對(duì)采樣結(jié)果的精準(zhǔn)性及穩(wěn)定性做出一定保證。

工作人員在實(shí)際工作的過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)將添加液準(zhǔn)備好，將添加液稀釋及攪拌工作妥善完成之后，放置在一個(gè)密封性比較強(qiáng)的地方保存起來(lái)，在采樣工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中，采樣設(shè)備工作完成之后，最快速度將添加液存放起來(lái)，以便于可以對(duì)后續(xù)測(cè)量工作的順利開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，采樣工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中，使用到的添加液的數(shù)量應(yīng)當(dāng)?shù)玫奖ＷC，以免在采樣工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)問(wèn)題。

除去上文中所說(shuō)的這些問(wèn)題之外，為了可以對(duì)實(shí)驗(yàn)工作的準(zhǔn)確性做出保證，工作人員應(yīng)當(dāng)站在整體的角度上對(duì)金屬溶液進(jìn)行分析，特別是在配置工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)對(duì)誤差問(wèn)題出現(xiàn)的概率形成有效地控制，只有在整個(gè)金屬元素測(cè)定流程當(dāng)中，注意到每一個(gè)細(xì)節(jié)性問(wèn)題，才可以對(duì)測(cè)試工作的效果做出保證，在將金屬溶液當(dāng)中的金屬元素提取出來(lái)之后，應(yīng)當(dāng)迅速的開(kāi)展后續(xù)各項(xiàng)工作，如果地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試人員可以對(duì)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性形成較為深入的認(rèn)識(shí)，就可以對(duì)實(shí)驗(yàn)精準(zhǔn)性做出保證，也可以保證各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作順利完成。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，在對(duì)原子吸收儀器構(gòu)成結(jié)構(gòu)及原理形成深入認(rèn)識(shí)的情況下，可以在日后實(shí)際工作的過(guò)程中，在不同情況下選擇不同類型的儀器設(shè)備，讓設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用效果得到保證，最終在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過(guò)程中，做出一定貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]董楊，曠慧群，李慧.淺析地質(zhì)找礦工作中地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法的重要性[J].世界有色金屬，2017（4）：132，139.