原子吸收光譜儀火焰與石墨爐的區(qū)別
大家都知道，原子吸收光譜法具有檢出限低（火焰法可達μg/cm–3級）準確度高（火焰法相對誤差小于1%），選擇性好（即干擾少）分析速度快，應(yīng)用范圍廣（火焰法可分析70多種多種元素，石墨爐法可分析30多種元素，氫化物發(fā)生法可分析11種元素）等優(yōu)點。所以得以在各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
石墨爐和火焰法各有何優(yōu)缺點？
元素分析時該如何做出選擇？這是大家經(jīng)常會遇到的問題。
簡單點說，如果你對靈敏度有要求，你可以選石墨爐，因為它是ppb級別；如果你從成本考慮，那么建議火焰法。雖然，石墨爐法耗電、操作步驟繁瑣、耗材較多且貴，但有時石墨爐法是火焰法所不能代替的。對于測定金屬元素，檢驗標準上有要求，要根據(jù)具體的項目的限值來確定選用的原子化方法。簡單來說，火焰法和石墨爐法各有優(yōu)勢，條件允許的話最好都配上。
先說說為啥選擇原子吸收光譜法？
分別介紹下火焰法和石墨爐法的基本原理：
在原子吸收光譜分析中，試樣中被測元素的原子化是整個分析過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。實現(xiàn)原子化的方法，最常用的有兩種：
火焰原子化法：
是原子光譜分析中最早使用的原子化方法，至今仍在廣泛地被應(yīng)用。
非火焰原子化法：
其中應(yīng)用最廣的是石墨爐電熱原子化法。
1.火焰法的基本特性：
使用空氣乙炔火焰測試樣品，溫度可達一千五百度以上，笑氣乙炔可達二千度以上。
2.火焰原子化裝置：
3.石墨爐原子化裝置：
石墨爐原子化器結(jié)構(gòu)。
塞曼磁場石墨爐橫向加熱。
氘燈背景橫向加熱石墨爐。
優(yōu)點：靈敏度高3~4個數(shù)量級，樣品用量少，可測元素多。
缺點：共存化合物干擾大，重現(xiàn)性、準確度比火焰法差。
4.火焰法中的幾種常用火焰：
空氣-乙炔火焰分析的元素比較多分貧燃和富燃。乙炔流量不同。下圖是貧燃。
火焰與石墨爐的檢出限比較：
火焰0.0xxxmg/L，石墨爐0.0xxxug/L。相差一千倍。
火焰與石墨爐的靈敏度比較：
火焰：0.01—1mg/L；石墨爐：0.01—1ug/L
從這四方面說起，簡單總結(jié)來說，石墨爐法檢測靈敏度高（PPB級），測試元素相對少；火焰法靈敏度稍差（PPM級），但測試的元素多。最明顯的區(qū)別是：石墨爐進樣量小，一般20uL，分析時間長，火焰法分析速度快，需要樣品量多。此外，我們從以下四個方面具體做個比較。
1．基體干擾
石墨爐因為靈敏度高干擾比火焰多很多,特征輻射在火焰中觀察到的是溫度相對穩(wěn)定而又均勻的區(qū)間，光束方向與溫度梯度方向垂直。石墨爐正相反，光束方向與溫度梯度的方向是一致的。再加上溫度隨時間的變化，分析物原子蒸汽的形成和消失過程始終不在熱平衡中，其熱解離過程變得不可控制。這就形成了氣相干擾。
2．氣相干擾是非光譜干擾
不能用背景校正的方法解決。反之。如果發(fā)現(xiàn)背景吸收（在進行背景校正時），必須同時觀察其對原子吸收的影響，高背景意味著高濃度的基體蒸汽，分子的光解離（分子吸收）必然影響待測物的解離平衡。在背景吸光度很高時，通常（此時）對原子吸收信號有抑制，甚至可能出現(xiàn)雙峰。（為什么要觀察全部原子化信號就是這個道理）。
3．光譜干擾
石墨爐原子吸收光譜干擾比火焰中多。
?。?）石墨爐原子化器的溫度遠遠高于火焰原子化器，許多元素的非靈敏線由于處于該能級躍遷的原子個數(shù)隨溫度增高而大量增加。原來不易觀察到的吸收譜線出現(xiàn)了。
（2）.石墨爐原子吸收的靈敏度遠高于火焰,也就是說，在原子化器內(nèi)共存物的濃度可以很高，其干擾在火焰中觀察不到而在石墨爐中會很明顯。
背景衰減：
同樣密集而停留時間長的共存物分子蒸汽，造成高背景衰減。需要加入基體改進劑，有可能引起光譜干擾。因此，石墨爐分析需要好的背景校正技術(shù)。
4．石墨爐中校正曲線更彎
原子吸收中校正曲線變彎的因素有很多，比如電離干擾、光譜通帶中的非特征輻射、高濃度時,吸收線中心波長的位移等等。
另外，由于原子蒸汽是一個生成消失的過程，只要停留時間不是很長，吸光度對于原子個數(shù)不是成正比的（即：非線性的）。（人們會發(fā)現(xiàn)，新舊石墨關(guān)校正曲線不同，舊石墨管得到的曲線要彎些，因為，原子蒸汽從管壁逸出，改變了信號的動力學(xué)特性。你會發(fā)現(xiàn)，原子化停氣校正曲線要彎些。以注入不同濃度相同體積進行校正比注入相同濃度不同體積來校正好。加入基體改進劑，延遲蒸發(fā)會使校正曲線變好，…等等）不要試圖一定用線性校正曲線。
說說他們的靈敏度和信噪比
1．靈敏度：
GFAAS的靈敏度的重要性：
一臺石墨爐，如何提高其靈敏度很重要（這與火焰分析差別比較大）。GFAAS的靈敏度在商品儀器的廣告中毫無意義，因為影響GFAAS的靈敏度的因素太多了，而且對于實際樣品，問題要復(fù)雜得多。是否完全原子化；動力學(xué)因素；基體改進劑的使用：這三條對不同的元素靈敏度的影響可能是幾倍甚至是幾十倍。說明，對于實際樣品，分析者在其中的作用比任何其它因素重要?。〒Q言之，買儀器不要考慮靈敏度廣告，分析時要時刻注意靈敏度。）
2．信躁比：
信噪比在原子吸收中的概念經(jīng)常出現(xiàn)，從公式看，它還直接與檢出限有關(guān)?；鹧嬖游罩械脑肼?，在IUPAC和國標“分析光譜法-火焰原子吸收和原子熒光法詞匯”中的描述極其精確。關(guān)于石墨爐分析中的噪聲，很少有人全面分析。對于火焰原子吸收的噪聲來源，考慮到火焰本身的透射特性，通常把元素分析波長進行分類。而在石墨爐分析中考慮石墨爐的背景發(fā)射，又把元素分為易熔和難熔。在石墨爐中，背景衰減嚴重，被考慮為重要噪聲來源。
石墨爐分析中考慮的“噪聲“來源為：
1.測量方式與讀出系統(tǒng)對精密度的影響（響應(yīng)速度能否跟上快速變化的原子化信號）。
2.石墨管背景輻射噪聲的影響。
3.分子吸收和光散射對測定精度的影響。
4.樣品導(dǎo)入精度和石墨管壽命的影響.（前者如同噴霧器精度）。
5.高靈敏度元素測定時環(huán)境和樣品污染對精密度的影響（如同“吸噴空白溶液”）。
6.難熔元素測定時的"殘留"和"記憶效應(yīng)"的影響。這與火焰分析有很大不同。
總結(jié)：石墨爐分析的實驗要求
實驗室:
墻壁要涂漆；地板要鋪塑料；窗戶要緊閉；室內(nèi)盡少多余設(shè)備?？諝庖^濾，最好處于200Pa正壓。
器皿:
樣品需加熱，最好使用石英器皿；如不須加熱，最好使用聚四氟乙烯器皿。盡量避免用洗液，而用1:2的硫酸,硝酸或鹽酸溶液浸泡。主要應(yīng)避免對樣品中待測物的沾污和吸附。
操作步驟應(yīng)盡量減少，使用器皿越少越好。制備常見元素標準溶液對不同元素要專用，甚至同一元素，不同濃度范圍也要固定專用。
樣品：
一般用硝酸溶解，在標準溶液和樣品溶液中酸濃度控制在0.1mol/L以下。因為硫酸會腐蝕石墨管,鹽酸則經(jīng)常引起分子吸收(Sr和V例外)。高氯酸使石墨管壽命嚴重降低，并且抑制吸收信號。
小結(jié)
原則上講，不能多元素同時分析、測定元素不同、必須更換光源燈，這些是AAS的不便之處。并且原子吸收光譜法測定難熔元素的靈敏度還不怎么令人滿意。在可以進行測定的七十多個元素中，比較常用的僅三十多個。當采用將試樣溶液噴霧到火焰的方法實現(xiàn)原子化時，會產(chǎn)生一些變化因素，因此精密度比分光光度法差。還不能測定共振線處于真空紫外區(qū)域的元素，如磷、硫等。
標準工作曲線的線性范圍窄(一般在一個數(shù)量級范圍)，這給實際分析工作帶來不便。對于某些基體復(fù)雜的樣品分析，尚存某些干擾問題需要解決。在高背景低含量樣品測定任務(wù)中，精密度下降。如何進一步提高靈敏度和降低干擾，仍是當前和今后原子吸收光譜分析工作者研究的重要課題。
當然今天最主要的不是討論原子吸收有哪些不好的地方，也不討論和ICP-MS相比有哪些劣勢，旨在說明一種情況：如果你一定要選擇面對石墨爐法、火焰法其中之一時，該如何分析其優(yōu)缺點，做出正確的選擇！
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