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主要從以下幾個(gè)方面分析
1、光源和光源分布:
原子吸收光源主要是空心陰極燈、無(wú)極放電燈、連續(xù)光源,制造空心陰極燈的技術(shù)比較成熟,沒有什么太大問(wèn)題,而無(wú)極放電燈目前只有砷、鉍、鎘、銫、銣、鍺、汞、磷、鉛、鈣、銻、碲、硒、鈦、鋅幾種元素的,相對(duì)于各元素對(duì)應(yīng)的空心陰極燈具有背景小、發(fā)射強(qiáng)度大、光源干擾少的優(yōu)點(diǎn),但其成本也高,至于連續(xù)光源是發(fā)展的技術(shù),要配合其他部件才能發(fā)揮其*的功能??傮w來(lái)說(shuō)做為光源要求高強(qiáng)度,高穩(wěn)定性,干擾少。采購(gòu)需要注意的是測(cè)定砷、汞、鉍、銻等用空心陰極燈測(cè)定時(shí)靈敏度低的元素選用無(wú)極放電燈。光源分布簡(jiǎn)單的說(shuō)就是空心陰極燈架(連續(xù)光源不考慮這個(gè)問(wèn)題)的結(jié)構(gòu),現(xiàn)在一般的原子吸收光譜儀都具備了至少兩個(gè)燈架,有的多達(dá)8個(gè),燈多,一次予燃,可以減少測(cè)定過(guò)程中等待空心陰極燈預(yù)熱的時(shí)間,其實(shí)就這么點(diǎn)優(yōu)點(diǎn),不過(guò)VARIAN AA280FS采用了快速序列技術(shù),據(jù)說(shuō)可以達(dá)到單道掃描ICP的分析速度。在設(shè)計(jì)中有的采用固定燈架,有的采用可移動(dòng)的燈架。
2、單色器結(jié)構(gòu):
主要有Ebert型(如熱電S系列、GBC等),C-T型(應(yīng)該是Ebert型的一種改進(jìn))(如華洋、普析、瑞利、上海精密、島津、VARIAN、北京瀚時(shí) CAAM-2001、 JENA VAVIO 6、ZEEnit60/700、日立的等),Littrow型(如PE6/7/800的等),Echelle型(以大色散為著稱,如JENA ContrAA、PE的SIMAA6000、熱電M系列等)。其中C-T型即水平對(duì)稱設(shè)計(jì)的,比較多,由于準(zhǔn)直鏡的象差被成像物鏡抵消,因此可以消除象差影響;Ebert型的象差也比較?。籐ittrow型的,光學(xué)元件少,結(jié)構(gòu)緊湊,不過(guò)有較大的象差;Echelle型以較大的衍射角和較次的譜線工作,并與其他棱鏡等低色散的光學(xué)器件連用作成高色散中階梯光柵單色器,其和面陣檢測(cè)器結(jié)合,可以同時(shí)接受整個(gè)工作波長(zhǎng)范圍的光譜信息,因此如果光源和通道具備條件的話可以進(jìn)行多元素同時(shí)分析的。我們?cè)诜止庀到y(tǒng)選擇中盡量考慮比較少光程和內(nèi)部材料(鍍膜的、全反射)對(duì)光的吸收比較少的,以免影響分析過(guò)程中光的能量損失和不穩(wěn)定,還有一個(gè)考慮就是分光系統(tǒng)能夠密封,防塵,放腐蝕,同時(shí)盡量減少其他雜散光的影響,至于雙光束的設(shè)計(jì),各廠家針對(duì)自己的總體設(shè)計(jì)都有自己的特色,我們的要求就是只要能消除光源不穩(wěn)定對(duì)測(cè)定的影響就OK了。對(duì)于其實(shí)際使用分辨率的要求只要在光譜帶寬為0.2nm可以分辨開 Mn279.5nm和Mn279.8nm即可。
2、色散元件:
目前的一般都采用光柵做為分光器件,是光路系統(tǒng)的核心器件,作用嗎?很簡(jiǎn)單就是把元素發(fā)射的共振線和其他發(fā)射線分開。由于空心陰極燈本身發(fā)射銳線輻射,因此在普通原子吸收中,只要求光柵具有中等分辨能力即可(對(duì)于連續(xù)光源原子吸收的要求可就高了,需要大色散的中階梯光柵或高分辨的單色器),線刻槽密度要不小于1200條/mm(中階梯光柵除外,我看現(xiàn)在各廠家的zui不好的都是 1200條/mm的,大部分都高于這個(gè)的),線色散率倒數(shù)范圍大約在1.5-3.0nm/mm(看了不少儀器樣本,基本上都不大于1.6 nm/mm),中階梯的在0.xnm/mm,例如:熱電的M系列的是0.5nm/mm, PE的SIMAA6000為0.1nm/mm(在200nm,113級(jí)),0.4nm/mm(在800nm,28級(jí)),這個(gè)量小表明色散率大,即光柵的色散性能好哦,理論上線槽密度越大(光柵常數(shù)越?。⒔咕嘣介L(zhǎng),其色散性能越好,對(duì)于具有閃耀特性的光柵,其衍射光能量主要集中在以閃耀波長(zhǎng)為中心的一定波長(zhǎng)范圍(這個(gè)計(jì)算需要的朋友可以參考相關(guān)手冊(cè)來(lái)計(jì)算相關(guān)的波長(zhǎng)范圍)內(nèi),相對(duì)于以前的普通光柵而言,具有很高的集光效率,可以把80%的能量集中到所需的波長(zhǎng)范圍,對(duì)于雙閃耀波長(zhǎng)的,在更廣的波長(zhǎng)范圍內(nèi)有較高的光通量,而光柵面積的大小反應(yīng)了光柵波長(zhǎng)選擇器的輸出功率:即光學(xué)系統(tǒng)在光路中分出譜線時(shí),以盡可能小的強(qiáng)度損失提供有用輻射光束的能力的大小,在光柵的倒線色散率一定的情況下,光柵波長(zhǎng)選擇器的輸出功率與光柵面積成正比,對(duì)于光柵波長(zhǎng)選擇器性能而言,在不考慮透射、反射損失的前提下,理論上面積越大越好。
3、波長(zhǎng)掃描及性能:
是在有自動(dòng)的前提下,也可以手動(dòng)掃描,便于儀器檢定和進(jìn)行臨近線扣背景,一般的機(jī)子都具備這個(gè)功能的,其波長(zhǎng)重復(fù)性方面要求其不大于0.3nm,示值誤差不大于0.5nm就可以了。
4、光譜帶寬:
光譜帶寬是通過(guò)單色器出射狹縫后的光束波長(zhǎng)區(qū)間的寬度(nm),與光柵的倒線色散率和出射狹縫有關(guān),而對(duì)于特定的儀器倒線色散率一定,所以只與出射狹縫成正比。如果做的樣品復(fù)雜的話,考慮有比較多的可調(diào)控制,便于消除分析過(guò)程中的鄰近線干擾和調(diào)節(jié)測(cè)定的靈敏度,如:Ni的232.0nm、231.0nm、 231.6nm要是在光譜帶寬為1nm時(shí),沒辦法分開這3條譜線,使測(cè)定靈敏度降低,要是將光譜帶寬變成0.2nm,就可以分開了,測(cè)定靈敏度將明顯提高,一般可調(diào)選擇范圍在0.1-2.6nm,這個(gè)大部分的儀器都具備此功能,有的儀器不但可以調(diào)節(jié)狹縫寬度,還可以調(diào)節(jié)高度,這個(gè)可以在采購(gòu)時(shí)測(cè)試一下,看是否對(duì)測(cè)定真的有影響。
5、檢測(cè)器:
現(xiàn)在原子吸收的檢測(cè)器主要是以普通的不同規(guī)格的PMT檢測(cè)器為主,也有的以CCD(PE6/7/800、JENA的部分機(jī)型等)為檢測(cè)器的。做為原子吸收的檢測(cè)器應(yīng)在190- 900nm范圍內(nèi)有光譜響應(yīng),這個(gè)可以用As193.7nm和Cs852.1nm做邊緣能量檢測(cè),要求瞬時(shí)噪聲小于0.03A,其基線穩(wěn)定性(靜態(tài)、點(diǎn)火)用銅燈30min內(nèi)應(yīng)不超出±0.0044A 。PMT檢測(cè)器通過(guò)光電轉(zhuǎn)化來(lái)檢測(cè)接受到的信號(hào)的,其光譜響應(yīng)范圍受光敏材料的限制,存在漂移和暗電流(暗電流至少要小于10-10A,暗電流越小PMT 的質(zhì)量越好),讀出噪聲相對(duì)較大,不能同時(shí)獲得連續(xù)光譜的信息,但是做為常用主要檢測(cè)器,他以增益高、靈敏度高、響應(yīng)快、成本低在原子吸收光譜儀發(fā)展中有過(guò)光輝的歷程,并且其技術(shù)現(xiàn)在也在不斷的發(fā)展更新中。而CCD檢測(cè)器是通過(guò)電子的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)移來(lái)檢測(cè)信號(hào)的,其量子效率高,基于對(duì)檢測(cè)信號(hào)的測(cè)量方式的不同,他相對(duì)PMT來(lái)說(shuō)在配備連續(xù)光源和大色散的中階梯光柵時(shí)可以提高測(cè)定的線形范圍5-6個(gè)數(shù)量級(jí),也可以同時(shí)進(jìn)行多元素分析。CCD檢測(cè)器在整個(gè)光譜分析區(qū)范圍內(nèi)有比較高的靈敏度,更適合微弱光的檢測(cè),但他對(duì)弱光的檢測(cè)是基于長(zhǎng)時(shí)間積分的基礎(chǔ)上的,因?yàn)樗且环N積分型檢測(cè)器,由于其具有zui底的分布電容,因此其讀出噪聲較低,暗電流(受溫度影響,需要制冷恒溫環(huán)境)也明顯比PMT的低。不論從光子效率、暗電流、讀出噪聲、多元素同時(shí)分析、線形范圍等各方面來(lái)說(shuō)其性能都具有明顯的優(yōu)勢(shì),是以后原子吸收光譜儀發(fā)展的一種必然局勢(shì)(如:JENA的ContrAA 連續(xù)光源AAS“世界*臺(tái)商品化連續(xù)光源原子吸收”)。
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