AAS & AFS进展－－多元素测定

原子吸收与原子荧光光谱分析的技术进步
1 多元素测定

    原子吸收光谱法的优点之一就是光谱干扰少、光学要求也不太高。但是，AAS一次只能测定一个元素，无法满足在同一样品中测定多个元素的要求。因此，测定速度简介：

原子吸收与原子荧光光谱分析的技术进步
1 多元素测定

    原子吸收光谱法的优点之一就是光谱干扰少、光学要求也不太高。但是，AAS一次只能测定一个元素，无法满足在同一样品中测定多个元素的要求。因此，测定速度比较慢，尤其是石墨炉AAS法，这成了AAS的致命弱点。现代电感耦合等离子体-发射光谱法的多元素测定技术的进步使ICP-AES不但分析速度快而且灵敏度和检出限也取得长足的进步，对AAS分析已构成严重的挑战。因此，AAS仪除要保持原有优点外，如何提高测定速度已成为关键性问题。其解决途径除加强仪器的计算机控制和自动化外．发展多元素测定AAS仪是原子吸收专家和制造商所关注的焦点。早在AAS发展切期就已经开始了多元素分析的尝试。进入90年代，随着先进的加工工艺、电子元件、微机的应用，这项技术有了－些新的进展[6～8]。AAS多元素测定仪器与ICP-AES相类似，也可分为两大类：
1.1  顺序多元素测定仪
这种仪器有一个可装多个空心阴极灯的灯架，测定时仪器转动灯架使HCL快速移动到正确的位置，计算机控制系统同步使光栅转到特定波长，调节狭逢宽度和其他测定条件，然后进行测定。例如，美国TJA公司的快速扫描AA一Scan4/8、AtomSpec4等型，用双电磁驱动装置，一个驱动反射镜转动以选择灯，－个驱动光栅转动以选择谱线，两个驱动马达同步，可实现四元素同时测定。Varian公司SpectrAA220FS火焰AAS仪采用双光束系统，模拟ICP-AES操作模式，将传统的逐个元素测定一系列样品改为逐个样品测定一系列元素，2min内可完成10种元素分析。Leeman Labs公司生产的AAS合金分析仪，利用在真空（负压）进行阴极溅射辉光放电，使合金样品中的待测元素原子化。它有30个灯座，一次可快速顺序测定30种元素，包括C、S、P；既可分析固体样品又可分析液体样品，液体样品10种元素少于30s，固体样品30种元素约2min；其阴极溅射特点使其能进行金属表面薄层元素分析。
1.2  同时多元素测定仪
从技术上看要实现火焰AAS的多元素测定比较容易，但实现石墨炉AAS的多元素同时测定比较困难。因为石墨炉测定速度特别慢且原子化时间短，各元素的灰化温度和原子化温度各不相同即各元素的测定条件不一样，因此要达到多元素同时测定的兼容条件是极其困难的。要实现石墨炉AAS多元素同时测定，需要解决的关键性技术问题有[1-1]：a．实现稳定的高强度的多谱线全光光源；b．能兼容多种元素石墨炉测定条件的原子化器；c．与之相适应的良好的光学系统及有效的背景校正；d. 同时记录多个元素各自的原子化信号的检测器； e．快速采集与处理数据的计算机系统。
    为此目的，原子吸收专家和制造厂家提出了各种设想，现已取得突破性进展。真正第一台多元素同时测定的原子吸收光谱仪，是日立公司90年代初首产的Z9O00型。它为四通道系统，将同时来自四只空心阴灯的辐射，经一四面镜会聚于石墨管中。其不同调制信号，分由四只光电倍增管采集。使一次同时测定四个元素得以成功，并初获应用。唯光路过繁，结构复杂，又新技术较少，致灵敏度、检出限大辐下降，整机性能不理想。以此为鉴，PE公司1994年推出了重大创新的SIMAA6000多元素同时分析原子吸收光谱仪。其历史性变革在于：（1）该仪器摒弃了习用的普通光栅单色器，代之以新型四面体中阶梯光栅为核心的二元色栅系统（多色器），获取二维频谱，使平面阵列同时检测有了可能。（2）检测系统从单一检出的光电倍增管，到广谱响应的固体检测器。采用了新型固体检测器（SSD），将60只光电二极管及其各CMOS放大电路与平行信号处理网络，陈列优选集成于50x60nnn的微小芯片内。在折衷条件下一次测定4一6个元素，仍不亚于单元素分析优化参数下检测的性能指标。图3为其光学系统和固体检测器结构示意图。

   图3  多元素同时分析AAS仪光学系统和固体检测器结构

多元素同时测定技术的发展为AAS仪器技术的发展带来了生机，但由于它较大幅度提高了仪器成本，在实际应用中需要寻求折中条件，AAS测定线性范围不如发射光谱宽，制约了它的发展。由于AAS法各元素的测量动力学范围比较窄，一般只有两个数量级，当同一样品中要测定的各元素浓度范围差异较大时，则很难同时测定。