原子吸收分光光度计的诞生,标志着元素分析技术从化学湿法向光谱法的跨越。其原理可拆解为三个关键步骤:原子化、光吸收与信号转换。
原子化:基态原子蒸汽的生成
原子化是AAS分析的前提。火焰原子化法通过高温燃气(如乙炔-空气)将样品雾化并解离为基态原子,适用于高浓度样品;石墨炉原子化法则通过电热升温(可达3000℃)实现痕量元素的富集,检测限低至纳克级。例如,日立ZA4700石墨炉专用机可在干燥、灰化阶段进行背景监测,通过优化升温程序消除镁等元素的挥发干扰,重现性误差<1%。
光吸收:特征波长的精准匹配
空心阴极灯作为光源,发射与待测元素共振线匹配的单色光。当光通过原子化器时,基态原子吸收特定波长光,透射光强度减弱。AAS通过测量吸光度(A=-lgI/I?)与元素浓度的线性关系,实现定量分析。例如,在铜(Cu)与镍(Ni)共存的电镀液中,偏振塞曼校正法可抑制Ni的干扰,实现Cu的精准测定。
信号转换:从光强到数字的量化
光电倍增管或CMOS传感器将透射光信号转换为电信号,经放大后由计算机处理。现代AAS通过实时双光束设计,同步捕捉样品光束与参照光束信号,降低基线噪音,提升校正。例如,ZA4800采用单独检测器同步检测双光束,吸光度波动范围控制在±0.002Abs以内,满足高分析需求。
应用:环保监测中的“火眼金睛”
在某城市大气铅污染监测项目中,AAS通过分析大气颗粒物中的铅含量,锁定工业排放源。研究人员采集污染源周边10公里范围内的空气样本,利用AAS检测铅浓度梯度变化,终发现某化工厂烟囱为主要污染源。该验证了AAS在污染源排查中的高效性与准确性。