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影響原子吸收分光光度計(jì)分析測(cè)試誤差的主要因素分析
閱讀：5699 發(fā)布時(shí)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(jì)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(jì)的幾個(gè)主要問(wèn)題。文中特別強(qiáng)調(diào)了必須高度重視對(duì)AA-1800儀器的分析條件選擇、重視對(duì)AA-1800儀器主要技術(shù)指標(biāo)物理意義的理解，重視對(duì)其主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法研究，并用具體的應(yīng)用例子進(jìn)行 了詳細(xì)說(shuō)明 ;本文可供有關(guān)的原子吸收分光光度計(jì)的研究、制造、使用者們參考。
關(guān)鍵詞原子吸收分光光度計(jì)，火焰法，石墨爐，分析誤差，因素
0前言
原子吸收分光光度計(jì)是集光、機(jī)、電、計(jì)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(jì)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(wú)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(duì)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(lái)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(duì)化妝品、金屬、肉類、魚(yú)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(duì)as的分析，更加普遍。因?yàn)?span style="font-size:12px">as的含量太高時(shí)，會(huì)使鋼鐵斷裂。
水質(zhì)(飲用水)分析：水中重金屬元素檢測(cè)，如
hg、as、se、pb、cd 等的檢測(cè)就是。
環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用：對(duì)土壤、水、空氣污染的調(diào)
研，如：對(duì)as、sb、hg、se、sn、ge 等的檢測(cè)。
地質(zhì)找礦普查、詳查和異常評(píng)價(jià)，如對(duì)hg、se、
te、pb、sn、ge、as、sb、bi等的分析。
由于近幾年來(lái)，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(jì)，在今后的幾年里，原子吸收分光光度計(jì)的應(yīng)用范圍將會(huì)以人們意想不到的速度擴(kuò) 大。其覆蓋面的增加速度，將會(huì)以幾何級(jí)數(shù)遞增。原子吸收分光光度計(jì)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(jì)并不是一件容易的事。主要是因?yàn)橛绊懺游辗止夤舛扔?jì)分析誤差的因素太多。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(gè)方面來(lái)討論影響原子吸收分光光度計(jì)分析誤差的主要因素和如何用好原子吸收分光光度計(jì)等問(wèn)題。
1火焰法AA-1800
影響火焰法原子吸收分光光度計(jì)分析誤差的主要因素，歸納起來(lái)大約有36個(gè)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(zhǎng)范圍;20、波長(zhǎng)準(zhǔn)確度;21、波長(zhǎng)重復(fù)性;22、雜散光;23、透鏡的色 差;24、透鏡的透過(guò)率;25、光柵的閃耀波長(zhǎng);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(jì)算方法);34、環(huán)境(電、磁場(chǎng))干擾;35、環(huán)境溫 度;36、整機(jī)供電電源等。
以上36個(gè)因素中，只要有一個(gè)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(cè)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(shí)應(yīng)高度重視的問(wèn)題
2石墨爐法AA-1800
影響石墨爐法原子吸收分光光度計(jì)分析誤差的主要因素，歸納起來(lái)大約有49個(gè)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(tái)、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(shí)間;15、灰化溫度;16、灰化時(shí)間;17、原子化溫度;18、原子化溫度保持時(shí)間;19、清洗 溫度;20、清洗時(shí)間;21、邊緣能量;22、波長(zhǎng)范圍;23、波長(zhǎng)準(zhǔn)確度;24、波長(zhǎng)重復(fù)性;25、雜散光大小;26、透鏡的色差;27、透鏡的透過(guò) 率;28、光柵的閃耀波長(zhǎng);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(jì)算方法);38、進(jìn)樣技術(shù)(手動(dòng));39、環(huán)境 中電、磁場(chǎng)干擾;40、環(huán)境溫度;41、環(huán)境中振動(dòng)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(jì)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(shí)，空 白溶液不能為0，否則不穩(wěn);測(cè)量rsd時(shí)，一般空白溶液為0.5%的硝酸)等。
以上49個(gè)因素中，只要有一個(gè)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(cè)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(shí)應(yīng)高度重視的問(wèn)題。
3討論
綜上所述，影響原子吸收分光光度計(jì)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(jì)呢?或者說(shuō)，如何才能保證原子吸收分光光度計(jì)的分析誤差zui小呢?筆者從實(shí)踐中深深體會(huì)到，要用好原子吸收分光光度計(jì)，要保證分析誤差zui小，使用者必須要注意以下三個(gè)問(wèn)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(duì)那么多影響原子吸收分光光度計(jì)分析誤差的因素中，只要有一個(gè)因素選擇不當(dāng)，就會(huì)造成很大的分析誤 差，甚至使分析測(cè)試得不出結(jié)果。有時(shí)，對(duì)同一個(gè)樣品，在同一臺(tái)儀器上，由于儀器條件選擇不同，分析誤差會(huì)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(wèn)題時(shí)，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(jì)時(shí)，由于缺少經(jīng) 驗(yàn)，一碰到問(wèn)題就懷疑是儀器有問(wèn)題，就急忙找生產(chǎn)廠。可是，廠家的工程師來(lái)檢查儀器后，告知儀器沒(méi)有問(wèn)題。筆者認(rèn)為，使用者碰到問(wèn)題應(yīng)該自己多動(dòng)，首 先應(yīng)從儀器條件的選擇方面多下功夫。同時(shí)，還要從樣品的處理、進(jìn)樣問(wèn)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(jì)，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(wèn)題。從以下例子，就能非常典型的說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題;曾經(jīng)有人對(duì)筆者 講：某某原子吸收分光光度計(jì)的分析誤差很大。他說(shuō)他用石墨爐法作cd分析時(shí)，相對(duì)誤差達(dá)到35% 以上。筆者問(wèn)他如何選擇分析條件時(shí)，他說(shuō)：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(méi)有選擇好。因?yàn)椋一瘻囟仁莦ui重要的參數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，選擇灰化溫度的原則有兩個(gè)方面：一是足夠高的溫度和足夠長(zhǎng)的時(shí)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(shí)間，以保證待測(cè)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(shí)，他選 擇的斜坡升溫速率80℃/s也不對(duì)。因?yàn)椋郎厮俣忍鞎r(shí)，有可能樣品會(huì)突然冒煙，會(huì)使待測(cè)元素受到損失。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)復(fù)雜樣品的斜坡升溫速率都應(yīng)在 25-50℃/s，即使是簡(jiǎn)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(shí)，他發(fā)現(xiàn)石墨管經(jīng)常斷裂，有時(shí)做一個(gè)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(wèn)題。其實(shí)，是他的干燥溫度沒(méi)有選擇好。因?yàn)椋鞯氖怯袡C(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(lái)說(shuō)，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(shí)如果保護(hù)氣有點(diǎn)問(wèn)題，原子化時(shí)2300℃的高溫瞬時(shí)升上 去，石墨管就有可能會(huì)斷裂。
還有：吸收線的選擇也是很重要的。因?yàn)椋绻站€選擇不恰當(dāng)，當(dāng)分析線附近有其它非吸收線存在時(shí)，會(huì)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(kāi);所以，有時(shí)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(shí)，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(jiàn)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(jì)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(duì)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(duì)自己所使用的原子吸收分光光度計(jì)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(duì)分析測(cè)試誤差有 多大的影響都不清楚，或者說(shuō)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(guó)分析測(cè)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(hào)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(cè)能力。是衡量一臺(tái)原子吸收分光光度計(jì)儀器好壞的zui重要的標(biāo)志之一。但我國(guó)許多原子吸收分光光 度計(jì)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(shí)，竟也同意通過(guò)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(shí)，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(shí)，噪聲n都能達(dá)到±0.03abs(國(guó)家計(jì)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(zhēng)論：他 認(rèn)為邊緣能量不重要，他認(rèn)為影響邊緣能量這個(gè)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(gè)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(jì)算機(jī)硬件、計(jì)算機(jī)軟件等等。筆者認(rèn)為，如果一個(gè)使用者對(duì)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(gè)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(jì)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(shí)所對(duì)應(yīng)的樣品的量。其計(jì)算公式為qc=cxhx0.0044/a(g);但是，有許多使用者搞不清楚計(jì)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(jì)儀器設(shè)計(jì)者也搞不清楚這個(gè)問(wèn)題。有人把它說(shuō)成是一個(gè)系數(shù)，這是一個(gè)zui基本的、概念上的錯(cuò)誤。其實(shí)，產(chǎn)生1%吸收就是透過(guò)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(gè)系數(shù)，而是表征1%吸收所對(duì)應(yīng)的吸光度值。
3.3認(rèn)真研究對(duì)技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法
經(jīng)常對(duì)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)椋绊?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(cè)儀器的技術(shù)指標(biāo)，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)解決，還有，講技術(shù)指標(biāo)時(shí)，必須講測(cè)試方法，否 則沒(méi)有意義。但是，目前上對(duì)原子吸收分光光度計(jì)儀器的技術(shù)指標(biāo)的理解和測(cè)試方法很不統(tǒng)一。所以，使用者自己要認(rèn)真研究測(cè)試方法，特別是認(rèn)真研究自檢方 法，以便能經(jīng)常對(duì)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(cè)試結(jié)果的可靠性。但是，目前，我國(guó)已有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(jb)和計(jì)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(kāi)它們，否則，也被認(rèn)為是不規(guī)范。筆者認(rèn)為，目前我國(guó)的jb和jjg所規(guī)定的有些測(cè)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(shuō)是不對(duì)的。如jjg中的“分辨率和光譜帶寬”一項(xiàng)，筆者認(rèn)為有問(wèn)題。在這節(jié)中，jjg規(guī)定：sbw=0.2nm時(shí)，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(gè)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(huì)分不開(kāi) 0.3nm錳雙線;同時(shí)，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(shí)，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(cè)，又與接軌。
綜上所述，筆者認(rèn)為使用者應(yīng)認(rèn)真研究測(cè)試方法，特別是研究自檢方法，并經(jīng)常檢測(cè)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(cè)試結(jié)果。
4結(jié)束語(yǔ)
本文所提出的影響原子吸收分光光度計(jì)分析誤差的主要因素、用好原子吸收分光光度計(jì)必須注意的三個(gè)問(wèn)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(lái)的，可能不全面，甚至可能有錯(cuò)誤。但筆者希望拋磚引玉，通過(guò)本文引起廣大原子吸收分光光度計(jì)使用者們對(duì)研究、尋找原子吸收分析誤差產(chǎn)生原因 的重視。對(duì)如何用好原子吸收分光光度計(jì)這個(gè)非常重要的問(wèn)題開(kāi)展討論和研究;筆者希望以此在我國(guó)的原子吸收分析工作者中引出一場(chǎng)爭(zhēng)鳴，希望進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)原 子吸收分光光度計(jì)儀器水平的提高和原子吸收分析技術(shù)水平的提高。