5.2 仪器条件的选择
5.2.1 分析线的选择
我们知道,原子吸收强度直接正比于谱线振子强度和处于基态的原子数。从灵敏度的观点出发,通常选择由基态向较高激发态跃迁的共振吸收线做分析线,这是因为由基态向较高激发态跃迁的共振线具有最大的振子强度,而且,在3000℃以下,处于基态的原子数近似地等于总原子数,这也就是说,共振线一般说来也就是最灵敏的吸收线。
但是,当基态具有多重线结构时,由基态的几个(能量微有不同的)能级向同一较高的能级跃迁的振子强度是相近的,处于基态的原子数可以比其邻近能量稍高的能级的原子数少,这是因为对于热激发来说,原子在各能级的分配遵循玻尔兹曼方程:

因为多重态的各谱线的激发能Ej是相近的,这时原于数的分配直接取决于统计权重等于g=2J+1,而具有最低能量的基态能级具有最小的J量子数了,即统计权重位最小,而能量稍高的其他亚稳态能级,统计权重较大,处于这些亚稳态的原子数可以比基态的原于数为多,也就是说,共振线并不一定是最灵敏的吸收线,这时最好选用从亚稳态开始跃迁的谱线做分析线。
在选择分析线时,还要考虑其它谱线的干扰,在分析线附近不得有其他非吸收线存在。例如镍共振线Ni232nm附近有几条非吸收或吸收很差的原子线Ni 231.98nm和Ni 232.14nm及离子线Ni 231.6nm,至使用很窄的光谱通带也难于将它们完全分辨开,因此,人们宁愿选用吸收系数稍低的Ni 341.48nm做分析线。
分析线的选择还受到背景吸收的限制。在200纳米以下,大气、火焰气和光学元件相当明显地吸收来自光源的共振辐射,对于As、Se、Hg等,其共振吸收线位于远紫外区,背景吸收强烈,这时就不宜选择这些元素的共振线做分析线。
即使共振线不受干扰,在实际工作中,也未必都要选用共振线,例如在分析高浓度试样时,有时宁愿选取灵敏度较低的谱线,以便得到适度的吸光值,改善校正曲线的线性范围。
最适宜的分析线,应视具体情况由实验来决定。实验的方法是:首先扫描空心阴极灯光源的发射光谱,了解有哪几条可供选用的谱线,然后喷入适当浓度的金属盐溶液,察看这些谱线的吸收情况,应当选用不受干扰而且吸光度适度的谱线为分析线。最强的吸收线是最适宜于测定痕量元素的。
5.2.2 狭缝宽度
狭缝宽度与待测元素本身和空心阴极灯等因素有关。有邻近干扰谱线时,狭缝宽度的选择更为重要。狭缝宽度的选择还受仪器的单色器及接收器的限制。因此要根据上述各种因素确定狭缝宽度。
光谱通带宽度直接影响测定灵敏度和校正曲线的线性范围。单色器的光谱通常宽度由狭缝宽度和分光器的倒数线色散率决定。
△ =D×S
其中△ 为光谱通带(狭缝宽度和倒线色散的乘积)的宽度,D为分光器的倒数线色散率,S为狭缝宽度(毫米)。因为对于一个确定的仪器,D是确定的,△ 仅由S决定。对于谱线复杂的元素Fe、Co、Ni等,需要使用小于2埃的光谱通带。当分光器的分辨能力大时,可以允许使用较宽的狭缝。例如,石英棱镜分光器的色散率随波长减小而显著的增大,因此,选用波长较短的分析线,就可以使用较宽的狭缝,以增加检测器上接收到的能量。在光源辐射较弱或者共振吸收线在某些条件下,使用较窄的狭缝是有利的。当火焰的连续背景发射很强,它落到检测器上的量与狭缝宽度平方成正比,很显然,这时使用较窄的谱线是更合适些,有利于提高信噪比。当在吸收线附近有干扰谱线与非吸收光存在时,使用较宽的狭缝会导致灵敏度的明显降低,非吸收光的存在也会使校正线发生弯曲。
作为一般原则来讲,应该这样来决定狭缝的宽度,即在不减小吸收值的条件下,尽可能使用较宽的狭缝,这样可以增加光强,使用小的增益以降低检测器的噪声,从而提高信噪比与改善检出限。因为吸收线的数目比发射线的数目少得多,所以谱线重叠的几率也会少得多,因此,在原子吸收分光度测定时,允许使用较宽的狭缝。
合适的狭缝宽度可用实验方法确定,其方法如下,将试液喷入火焰中,调节狭缝宽度,测定不同狭缝宽度时的吸收度。当狭缝增宽到一定程度,其他谱线或非吸收光出现在光谱通带内,吸收值就立即开始减小。不引起吸收值减小的最大狭缝宽度,就是理应选用的最合适的狭缝宽度。
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