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影響原子吸收分光光度計分析測試誤差的主要因素分析
閱讀：6223 發(fā)布時間：2018-5-15摘要本文根據(jù)筆者的實(shí)踐,，歸納了影響火焰法和石墨爐法原子吸收分光光度計分析誤差的主要因素;提出了如何用好原子吸收分光光度計的幾個主要問題。文中特別強(qiáng)調(diào)了必須高度重視對AA-1800儀器的分析條件選擇,、重視對AA-1800儀器主要技術(shù)指標(biāo)物理意義的理解,，重視對其主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法研究,，并用具體的應(yīng)用例子進(jìn)行 了詳細(xì)說明 ;本文可供有關(guān)的原子吸收分光光度計的研究,、制造、使用者們參考,。
關(guān)鍵詞原子吸收分光光度計,，火焰法，石墨爐,，分析誤差,，因素
0前言
原子吸收分光光度計是集光、機(jī),、電,、計算機(jī)四位一體的、技術(shù)密集的高科技產(chǎn)品,。目前,，原子吸收分光光度計儀器和應(yīng)用都發(fā)展很快，特別是應(yīng)用方面 的發(fā)展更快,，它已在無機(jī)化學(xué),、有機(jī)化學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生,、農(nóng)業(yè)科學(xué),、材料科學(xué)、生命科學(xué),、環(huán)保,、商檢、食品,、水質(zhì),、地質(zhì)、冶金等領(lǐng)域的科研,、生產(chǎn)工作中得到非常 廣泛的應(yīng)用,，尤其是近幾年，在醫(yī)療,、衛(wèi)生領(lǐng)域,，AA-1800的應(yīng)用更加倍受重視,，它已在醫(yī)療、衛(wèi)生領(lǐng)域中被用于人體組織和體液中的主量元素(na,、k,、ca、 mg),、必需的微量元素(fe,、cu、zn,、mn,、cr、se,、co,、mo、v)的分析,，醫(yī)療用非必需元素(al,、au、bi,、li,、po)和有毒有害微 量元素(pb、cd,、ag,、as、ti,、hg)的分析,。特別是對血液、頭發(fā),、尿液和組織中的微量元素(se,、ge、as,、hg,、pb)的分析，上都普 遍采用 AA-1800,。
農(nóng)業(yè)環(huán)保中,，近幾年普遍用AA-1800來分析糧食、種子,、蔬菜,、茶葉、水果、土壤中的農(nóng)藥殘留物(as,、hg,、se、sb);
商檢,、食品中,，AA-1800的應(yīng)用也很普遍，如：對化妝品,、金屬,、肉類、魚類,、酒類,、口服液、奶類,、奶制品等中的as,、hg,、se,、pb、ge 等的分析就是,。
冶金：金屬中的有害元素或雜質(zhì)的分析,，如：as、bi,、pb,、sb、sn的分析;特別是對as的分析,，更加普遍,。因?yàn)?span style="font-size:12px">as的含量太高時，會使鋼鐵斷裂,。
水質(zhì)(飲用水)分析：水中重金屬元素檢測,，如
hg、as,、se,、pb、cd 等的檢測就是,。
環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用：對土壤,、水、空氣污染的調(diào)
研,，如：對as,、sb、hg、se,、sn,、ge 等的檢測。
地質(zhì)找礦普查,、詳查和異常評價,，如對hg、se,、
te,、pb、sn,、ge,、as、sb,、bi等的分析,。
由于近幾年來，生命科學(xué),、材料科學(xué),、環(huán)境科學(xué)的大發(fā)展，筆者預(yù)計,，在今后的幾年里,，原子吸收分光光度計的應(yīng)用范圍將會以人們意想不到的速度擴(kuò) 大。其覆蓋面的增加速度,，將會以幾何級數(shù)遞增,。原子吸收分光光度計將在上述領(lǐng)域的科研、生產(chǎn)工作中起到人們意想不到的巨大作用,。但是,，要用好原子吸收分光 光度計并不是一件容易的事。主要是因?yàn)橛绊懺游辗止夤舛扔嫹治稣`差的因素太多,。本文將根據(jù)筆者的使用實(shí)踐,，并結(jié)合有關(guān)文獻(xiàn)，從zui常用的火焰法和石墨爐 法兩個方面來討論影響原子吸收分光光度計分析誤差的主要因素和如何用好原子吸收分光光度計等問題,。
1火焰法AA-1800
影響火焰法原子吸收分光光度計分析誤差的主要因素,，歸納起來大約有36個以上：
1、火焰高度;2,、吸收線(靈敏線和次靈敏線);3,、火焰溫度;4、火焰穩(wěn)定性;5,、燃?xì)夂椭細(xì)獾馁|(zhì)量;6,、助燃比;7,、霧化率;8、氣體流 量大小;9,、氣體流量穩(wěn)定性;10,、試樣的吸噴量;11、原子化效率;12,、扣背景方式;13,、扣背景水平;14、光源強(qiáng)度;15,、光源的熱穩(wěn)定 性;16,、光源的電源穩(wěn)定性;17、燈電流大小;18,、邊緣能量;19,、波長范圍;20、波長準(zhǔn)確度;21,、波長重復(fù)性;22,、雜散光;23、透鏡的色 差;24,、透鏡的透過率;25,、光柵的閃耀波長;26、光柵的反射率;27,、單色器中反射鏡的反射率;28,、光譜帶寬(sbw);29、光電倍增管 (pmt);30,、pmt高壓;31、放大器的噪聲;32,、放大器的漂移;33,、數(shù)據(jù)處理方法(計算方法);34、環(huán)境(電,、磁場)干擾;35,、環(huán)境溫 度;36、整機(jī)供電電源等,。
以上36個因素中,，只要有一個不好，就不可能得到好的分析結(jié)果,，就將嚴(yán)重影響分析測試結(jié)果的可靠性,。這些因素都是研制者(或生產(chǎn)者)如何保證火焰AA-1800儀器質(zhì)量、使用者如何選擇和用好火焰AA-1800 儀器時應(yīng)高度重視的問題
2石墨爐法AA-1800
影響石墨爐法原子吸收分光光度計分析誤差的主要因素,，歸納起來大約有49個以上：
1,、光源強(qiáng)度;2,、吸收線(靈敏線和次靈敏線);3、光源燈泡穩(wěn)定性(熱穩(wěn)定性);4,、光源電流穩(wěn)定性(紋波,、漂移等);5、石墨管結(jié)構(gòu)(平 臺,、普通);6,、石墨管加熱方式(縱向、橫向);7,、石墨管溫度穩(wěn)定性;8,、原子化效率;9、扣背景方式(氘燈,、自吸,、塞曼);10、扣背景能力;11,、 升溫速度;12,、加溫方式;13、干燥溫度;14,、干燥時間;15,、灰化溫度;16、灰化時間;17,、原子化溫度;18,、原子化溫度保持時間;19、清洗 溫度;20,、清洗時間;21,、邊緣能量;22、波長范圍;23,、波長準(zhǔn)確度;24,、波長重復(fù)性;25、雜散光大小;26,、透鏡的色差;27,、透鏡的透過 率;28、光柵的閃耀波長;29,、光柵的反射率;30,、單色器中反射鏡的反射率;31、sbw;32,、pmt(id;gan);33,、pmt高壓 (i0;sd;sr);34、放大器增益;35,、放大器漂移;36,、電子學(xué)系統(tǒng)的噪聲;37,、數(shù)據(jù)處理(計算方法);38、進(jìn)樣技術(shù)(手動);39,、環(huán)境 中電,、磁場干擾;40、環(huán)境溫度;41,、環(huán)境中振動源干擾;42,、供電電源(電流;電壓);43、保護(hù)氣種類;44,、保護(hù)氣質(zhì)量;45,、保護(hù)氣流 速;46、內(nèi)氣和外氣比例的選擇;47,、計算公式(非線性擬合方程);48,、標(biāo)準(zhǔn)溶液是否標(biāo)準(zhǔn)(制備方法、濃度大小);49,、空白溶液的選擇(火焰時,，空 白溶液不能為0，否則不穩(wěn);測量rsd時,，一般空白溶液為0.5%的硝酸)等,。
以上49個因素中，只要有一個不好,，就不可能得到好的分析結(jié)果,，就將嚴(yán)重影響分析測試結(jié)果的可靠性。這些因素都是研制者(或生產(chǎn)者)如何保證石墨爐AA-1800 儀器質(zhì)量,、使用者如何選擇和用好石墨爐AA-1800儀器時應(yīng)高度重視的問題,。
3討論
綜上所述，影響原子吸收分光光度計分析誤差的因素很多,。那么,，如何才能用好原子吸收分光光度計呢?或者說，如何才能保證原子吸收分光光度計的分析誤差zui小呢?筆者從實(shí)踐中深深體會到,，要用好原子吸收分光光度計，要保證分析誤差zui小,，使用者必須要注意以下三個問題：
3.1認(rèn)真選擇分析條件,、保證儀器工作在*狀態(tài)：
不管是火焰法還是石墨爐法，在分析工作中,，對那么多影響原子吸收分光光度計分析誤差的因素中,，只要有一個因素選擇不當(dāng)，就會造成很大的分析誤 差,，甚至使分析測試得不出結(jié)果,。有時,，對同一個樣品，在同一臺儀器上,，由于儀器條件選擇不同,，分析誤差會有絕緣不同的結(jié)果。因此,，筆者認(rèn)為：作原子吸收分 析工作碰到問題時,，首先要仔細(xì)考慮你的儀器條件的選擇是否合適、樣品處理是否得當(dāng),。筆者經(jīng)常碰到一些科技工作者,，在使用原子吸收分光光度計時，由于缺少經(jīng) 驗(yàn),，一碰到問題就懷疑是儀器有問題,，就急忙找生產(chǎn)廠?？墒?，廠家的工程師來檢查儀器后，告知儀器沒有問題,。筆者認(rèn)為,，使用者碰到問題應(yīng)該自己多動，首 先應(yīng)從儀器條件的選擇方面多下功夫,。同時,，還要從樣品的處理、進(jìn)樣問題等方面多加考慮,。要反復(fù)試驗(yàn),、反復(fù)摸索。只有這樣,，才能用好原子吸收分光光度計,，才 能提高自己的分析技術(shù)水平。筆者認(rèn)為：分析條件的選擇,，是原子吸收分析工作者要解決的首要問題,。從以下例子，就能非常典型的說明這個問題;曾經(jīng)有人對筆者 講：某某原子吸收分光光度計的分析誤差很大,。他說他用石墨爐法作cd分析時,，相對誤差達(dá)到35% 以上。筆者問他如何選擇分析條件時,，他說：選擇灰化溫度1000℃,，斜坡升溫速率80℃/s，原子化溫度1500℃,。筆者告訴他,，他的分析誤差很大是因?yàn)?儀器條件沒有選擇好,。因?yàn)椋一瘻囟仁莦ui重要的參數(shù),。一般來說,，選擇灰化溫度的原則有兩個方面：一是足夠高的溫度和足夠長的時間,，以有利于灰化*和降低 背景的吸收;二是要盡可能低的灰化溫度和盡可能短的時間,，以保證待測元素不被灰化,。作cd的灰化溫度一般都在500℃左右(筆者經(jīng)常在不加添加劑的情況 下，選擇500℃的灰化溫度作cd的分析,，效果都很好);若選擇灰化溫度為1000℃,，則樣品也被揮發(fā)掉一部分。這是分析誤差很大的原因之一,。同時,，他選 擇的斜坡升溫速率80℃/s也不對。因?yàn)?，升溫速度太快時,，有可能樣品會突然冒煙，會使待測元素受到損失,。一般來說,，對復(fù)雜樣品的斜坡升溫速率都應(yīng)在 25-50℃/s，即使是簡單樣品,，也應(yīng)低于50℃/s的斜坡升溫速率,。他選擇斜坡升溫速率為80℃/s，當(dāng)然不行,。這是他的分析誤差很大的原因之二,。因 此，他的分析誤差達(dá)到35% 以上是必然的,。又如：某某大學(xué)的一位教授,，在用石墨爐法作分析工作時，他發(fā)現(xiàn)石墨管經(jīng)常斷裂,，有時做一個樣品就要斷一根石墨管,。于是，他就認(rèn)為是石墨管的 質(zhì)量問題,。其實(shí),，是他的干燥溫度沒有選擇好。因?yàn)?，他作的是有機(jī)化合物的微量元素分析，他的樣品溶解在有機(jī)試劑中,，他選擇原子化溫度為2300℃,，但他選 擇80℃的干燥溫度,，當(dāng)然不行。因?yàn)楣P者的實(shí)踐證明：一般來說,，干燥溫度要稍高于溶劑的沸點(diǎn),，如：水溶液應(yīng)選100-120℃的干燥溫度為好;有機(jī)溶劑則 應(yīng)選120-130℃才能將水份蒸發(fā)掉。他選80℃的干燥溫度,，樣品中的有機(jī)溶劑蒸發(fā)不了,。此時如果保護(hù)氣有點(diǎn)問題，原子化時2300℃的高溫瞬時升上 去,，石墨管就有可能會斷裂,。
還有：吸收線的選擇也是很重要的。因?yàn)?，如果吸收線選擇不恰當(dāng),，當(dāng)分析線附近有其它非吸收線存在時，會使靈敏度降低,、工作曲線彎曲,，如ni，在 靈敏線232.0nm附近有231.98nm,、232.14nm,、231.6nm三根線，即使用很窄的光譜帶寬(sbw)也難以分開;所以,，有時寧愿犧牲 靈敏度,，而選擇吸收系數(shù)低的次靈敏線ni 341.48nm作為吸收線。又如：用火焰法作k的分析時,，我們一般都不用紅外區(qū)的靈敏度k766.5nm作為分析線,，而用可見區(qū)的次靈敏線 k404.4nm作為分析線;這樣可以降低干擾、可以提高分析結(jié)果的可靠性,。
綜上所述,，原子吸收分光光計的使用者們，必須要認(rèn)真選擇分析條件,。
3.2認(rèn)真搞清主要技術(shù)指標(biāo)的物理意義及其對分析誤差的影響
筆者經(jīng)常碰到一種很怪的現(xiàn)象：許多分析工作者對自己所使用的原子吸收分光光度計儀器的主要技術(shù)指標(biāo)的物理意義以及這些技術(shù)指標(biāo)對分析測試誤差有 多大的影響都不清楚,，或者說不大清楚;但他們又不去學(xué)習(xí)、不去研究,。筆者認(rèn)為,，這是影響我國分析測試水平提高的zui重要的原因之一，如：檢出限,，它的物理概 念是能產(chǎn)生大于或等于2σ(或3σ)的信號的試樣濃度或試樣的量(σ為標(biāo)準(zhǔn)偏差);它與儀器的噪聲n,、邊緣能量等多種因素有關(guān)，它直接影響分析結(jié)果的重復(fù) 性。它是一項(xiàng)zui重要,、zui關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo),。它決定儀器的zui大檢測能力。是衡量一臺原子吸收分光光度計儀器好壞的zui重要的標(biāo)志之一,。但我國許多原子吸收分光光 度計儀器生產(chǎn)廠不給出檢出限這項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),。而用戶在AA-1800儀器驗(yàn)收時，竟也同意通過儀器驗(yàn)收,，同意在驗(yàn)收單上簽字,。又如：邊緣能量，它的物理概念有兩層意 思：一是在as,、cs兩條特征線時,，儀器都能達(dá)到100%(即能調(diào)滿度);二是在as、cs兩條特征線時,，噪聲n都能達(dá)到±0.03abs(國家計量檢定 規(guī)程要求),。邊緣能量同樣也是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)指標(biāo)，它影響儀器的信噪比,，直接影響儀器的檢出限,，而有的使用者卻認(rèn)為它不重要。曾經(jīng)有人與筆者爭論：他 認(rèn)為邊緣能量不重要,，他認(rèn)為影響邊緣能量這個指標(biāo)的因素只是光電倍增管,。其實(shí)不然，邊緣能量很重要,。影響這個指標(biāo)的因素除光電倍增管外,，還有光源、火焰,、 石墨爐,、光柵、光學(xué)系統(tǒng)的有關(guān)光學(xué)組件,、光譜帶寬,、電子學(xué)、計算機(jī)硬件,、計算機(jī)軟件等等,。筆者認(rèn)為，如果一個使用者對影響邊緣能量的因素也搞不清楚,，他就 不可能正確選擇和運(yùn)用好這個技術(shù)指標(biāo),。還有：特征濃度和特征量這兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，也是一切原子吸收分光光度計使用者必須高度重視和需要特別注意的技術(shù)指標(biāo),， 它們的定義非常明確,。如：特征量，它的物理概念是指能產(chǎn)生1% 吸收時所對應(yīng)的樣品的量。其計算公式為qc=cxhx0.0044/a(g);但是,，有許多使用者搞不清楚計算公式中的0.0044是怎么回事,，甚至有的 原子吸收分光光度計儀器設(shè)計者也搞不清楚這個問題。有人把它說成是一個系數(shù),，這是一個zui基本的、概念上的錯誤,。其實(shí),，產(chǎn)生1%吸收就是透過率(t)為 99%;根據(jù)比耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：a=-logt，所以,，a=-logt=-log(99/100)=0.0044(abs),。因此，0.0044不是 一個系數(shù),，而是表征1%吸收所對應(yīng)的吸光度值,。
3.3認(rèn)真研究對技術(shù)指標(biāo)的測試方法
經(jīng)常對自己使用的AA-1800儀器作自檢，以保證儀器的技術(shù)指標(biāo)處在*狀態(tài),。因?yàn)?，影?span style="font-size:12px">AA-1800技術(shù)指標(biāo)的因素很多，所以,，AA-1800儀器的技術(shù)指標(biāo)經(jīng)常 有可能發(fā)生變化,。為了保證技術(shù)指標(biāo)的準(zhǔn)確、可靠性,，使用者應(yīng)經(jīng)常自己檢測儀器的技術(shù)指標(biāo),，如發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時解決，還有,，講技術(shù)指標(biāo)時,，必須講測試方法，否 則沒有意義,。但是,，目前上對原子吸收分光光度計儀器的技術(shù)指標(biāo)的理解和測試方法很不統(tǒng)一。所以,，使用者自己要認(rèn)真研究測試方法,，特別是認(rèn)真研究自檢方 法，以便能經(jīng)常對自己使用的儀器作自檢,，保證
儀器的技術(shù)指標(biāo)處在*狀態(tài),，從而保證分析測試結(jié)果的可靠性。但是,，目前,，我國已有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(jb)和計量檢定規(guī)程(jjg)，盡管這些標(biāo)準(zhǔn)還 不夠完善，但我們還不能離開它們,，否則,，也被認(rèn)為是不規(guī)范。筆者認(rèn)為,，目前我國的jb和jjg所規(guī)定的有些測試方法,，大部分能與接軌，并且也是可操作 的,。但是,，有些規(guī)定是不合理或者說是不對的。如jjg中的“分辨率和光譜帶寬”一項(xiàng),，筆者認(rèn)為有問題,。在這節(jié)中，jjg規(guī)定：sbw=0.2nm時,，可分 辨錳雙線279.5,，279.8nm，二者能量的峰谷差<40%,。筆者認(rèn)為,，這個指針提法不科學(xué)，有點(diǎn)多余,，因?yàn)?span style="font-size:12px">0.2nm的sbw,，不會分不開 0.3nm錳雙線;同時，279.5,，279.8nm,，二者能量的峰谷差<40%的提法不確切。所以,，目前上規(guī)定,，分辨率表示方法應(yīng)該用 sbw(可變sbw 時，zui小的sbw那一檔就是分辨率),，它能較全面的反映分辨率的物理概念;既好定量檢測,，又與接軌。
綜上所述,，筆者認(rèn)為使用者應(yīng)認(rèn)真研究測試方法,，特別是研究自檢方法，并經(jīng)常檢測自己使用的機(jī)器,，以保證儀器使用在*狀態(tài),，能給出可靠的分析測試結(jié)果。
4結(jié)束語
本文所提出的影響原子吸收分光光度計分析誤差的主要因素,、用好原子吸收分光光度計必須注意的三個問題,，都只是筆者根據(jù)自己的使用實(shí)踐并綜合了部 分文獻(xiàn)后提出來的,，可能不全面，甚至可能有錯誤,。但筆者希望拋磚引玉,，通過本文引起廣大原子吸收分光光度計使用者們對研究、尋找原子吸收分析誤差產(chǎn)生原因 的重視,。對如何用好原子吸收分光光度計這個非常重要的問題開展討論和研究;筆者希望以此在我國的原子吸收分析工作者中引出一場爭鳴,，希望進(jìn)一步促進(jìn)我國原 子吸收分光光度計儀器水平的提高和原子吸收分析技術(shù)水平的提高。