淺談原子吸收光譜儀的工作原理

李文濤

摘 要：原子吸收光譜儀主要用于不同金屬元素的測定，因而在食品安全、醫療衛生、地質勘查等方面均有較高的應用價值。本文主要探討原子吸收光譜儀的工作原理，全文從原子吸收光譜儀應用原理、原子吸收光譜儀應用特點、原子吸收光譜儀常見故障及其處理、原子吸收光譜儀實際應用等方面展開分析，旨在為原子吸收光譜儀的實際應用與管理提供依據。

關鍵詞：原子吸收光譜儀;工作原理;常見故障;應用分析

常言道：“世界是物質的，物質是運動的，運動是有規律的，規律是可以認識的，認識是發展變化的”。物質是由原子構成的，而原子在不斷的運動中，通過吸收能量或者輻射能量能夠表現出其內部運動以及規律，根據原子波長順序排列形成的原子電磁輻射即就是原子光譜。根據原子電磁輻射規律特性逐步研發出原子吸收光譜儀。原子吸收光譜儀是一種現代分析儀器，其分析對象為各類金屬元素。近年來，原子吸收光譜儀在多個行業領域得到應用，且取得了較好效果。本文主要對原子吸收光譜儀的工作原理及其相關內容加以分析。

1 原子吸收光譜儀應用原理

1.1 基本組成

原子吸收光譜儀的組成包括光源、原子化系統、分光系統以及檢測系統，其中光源主要選擇無極放電燈或者空心陰極燈;原子化器也有不同類型，如火焰原子化器、石墨爐原子化器、陰極濺射原子化器等;分光系統則由凹面反射鏡、色散元件構成;檢測系統則包括檢測器、放大器、對數轉換器、電腦等。圖1所示為原子吸收光譜儀結構示意圖。

1.2 原子吸收光譜儀工作原理

對待測原子使用相同的氣態原子予以輻射，原子通過光譜并完成其他原子的吸收。原子檢測前通過使用熱解石墨爐對其加熱，使其達到原子化，并以基態原子蒸汽形式呈現，空心陰極燈能夠發射具有特征的待測原子，原子蒸汽可選擇性吸收與之相應的原子，原子吸收后通過分光系統的區分以及檢測器的檢測，可以確定出輻射過程中的減弱程度，也就是確定原子吸收期間的吸光度。一定范圍內，原子的吸收強度（即吸光度）同樣品中待測元素濃度存在正比關系，這種關系可用郎伯-比耳定律表示，即A= -lg I/Io=-lgT=K×C×L，其中I表示透射光強度，Io是發射光強度，T是透射比，L是光通過原子化器光程，每一個原子吸收光譜儀的L值是確定的，C是被測樣品得濃度，A=KC。通過上述過程實現定量分析，為不通過元素測定提供依據[1]。

2 原子吸收光譜儀應用特點

原子吸收光譜儀在實際應用期間具有較多優點，主要包括：較高的靈敏度。火焰原子吸收分光光度法有較高的靈敏度，該原子吸收光譜法能夠完成原子總數中超過99%的基態原子測定，相應的提高了測定的靈敏度與準確度;較好的精密度。原子吸收光譜儀測定期間受到溫度影響很小，且能夠重復操作，整個測定期間的穩定性與重現性均良好，保證了較好的精密度，通常儀器檢測相對標準偏差在1%-2%;操作簡單。光源能夠發出與待測元素相關的特征性入射光，基態原子測定期間不同元素之間干擾很小，能夠在同一溶液中完成多種元素的直接測定[2];檢測速度較快，原子吸收光譜儀有較高的準確度，通常對一個元素的測定時間在幾十秒到幾分鐘之間;應用范圍較廣。目前原子吸收光譜儀在多個行業領域均有應用。比如環境保護、食品安全、地質勘探、化學加工等。有研究證實目前原子吸收光譜儀能夠完成約70種微量金屬元素的測定，同時還能間接完成部分非金屬元素的測定。

3 原子吸收光譜儀常見故障及其處理

原子吸收光譜儀雖然應用廣泛，但是在實際使用過程中也會出現不同故障，造成儀器無法使用，在此以WFX-320原子吸收光譜儀為例，對常見故障與處理方法做出分析。

3.1 燃燒器回火問題

操作人員在點火過程中如果沒有嚴格按照程序操作，則可能出現燃燒器回火問題，此外，廢液排放管如果安裝不合理也會出現燃燒器回火問題。

針對燃燒器回火問題，需要嚴格按照點火程序進行規范操作，檢查廢液排放管，確保其水封性良好，必要時可對廢液排放管予以重新安裝;當供氣管道以及鄰近物因為回火發生燃燒，需要通過二氧化碳滅火器及時完成滅火處理。如果上述操作后仍然存在燃燒器回火問題，則需要聯系廠家進行處理。

3.2 空心陰極燈電流過大降低測量靈敏度

原子吸收光譜儀在使用期間必須要有空心陰極燈作為光源，也是完成整個檢測的基礎，正常情況下空心陰極燈電流范圍在3-20mA，電流過小的情況下，光源輻射強度會下降，整個光源發射穩定性會受到影響。電流過大的情況下，陰極表面濺射強度會增加，無形中提高了原子蒸氣密度，出現自吸現象，不僅會縮短光源壽命，同時整個儀器檢測靈敏度會下降。

針對空心陰極燈電流過大降低測量靈敏度問題，保證放電穩定、光強輸出合理的情況下，工作電流應以低電流為主;明確不同空心陰極燈的最大工作電流，以此為基礎確定出合適的工作電流，必要時可通過多次試驗確定出最佳電流參數。

3.3 燃燒縫與光軸偏離引起靈敏度下降

原子吸收光譜儀在使用期間需要定期進行燃燒器的清洗與調整，這樣可保證整個儀器工作的合理性，上述清洗以及調整過程會引起燃燒縫同光軸之間出現偏離，此時原子蒸汽中照射范圍會受到影響，整個儀器檢測靈敏度會下降，影響到實際檢測結果。

針對燃燒縫與光軸偏離引起靈敏度下降問題，可在不點火的情況下使用銅燈照亮，并在吸收蒸餾水同時逐步調整燃燒頭，確保最小標準的儀器透過率以及最大標準的背景吸光度;找到儀器自帶光軸校準器，將其置于燃燒縫中，再次進行燃燒器位置、光軸的調整，通過上述兩次調整，消除燃燒器與光軸出現的偏離問題[3]。

4 原子吸收光譜儀的實際應用

4.1 原子吸收光譜儀在食品安全中的應用

食品安全關乎千家萬戶，重金屬超標是最常見的食品安全問題。原子吸收光譜儀能夠對食品中的某些金屬元素作出測定，并將其與食品標準數據加以對比，進而確定出不同食品是否有重金屬超標問題。

周道志等對蔬菜中鐵、銅含量使用原子吸收光譜法測定并作出分析，通過對大白菜、菠菜、花菜、西紅柿等樣品中鐵元素、銅元素測定，研究認為原子吸收光譜儀能夠用于蔬菜中鐵、銅含量水平測定，蔬菜中鐵、銅含量正常，沒有出現超標問題[4]。

4.2 原子吸收光譜儀在地質勘查中的應用

地質勘查中通常會涉及到較多的地質元素，通過在地質勘查中使用原子吸收光譜儀可掌握地質中存在的元素類型，尤其是一些稀有金屬元素的測定，可為其礦產開采提供參考。有研究證實了原子吸收光譜儀在金、銀、鉬、錫等方面均有較好的應用價值。原子吸收光譜儀能夠為地質行業金屬元素的分析發揮輔助作用。

5 結束語

原子吸收光譜儀是一種重要的金屬分析儀器，其在現階段應用廣泛，掌握儀器的檢測原理、常見故障、故障原因與應對措施等，能夠保證原子吸收光譜儀的科學使用，保證其檢測靈敏度、準確度。實際應用期間可根據不同行業特點，應用原子吸收光譜儀同時使用其他方法作為參照，便于進一步對原子吸收光譜儀的具體應用價值做出評價。

參考文獻：

[1]李雷.火焰原子吸收分光光度計的方法及應用[J].化工管理，2020（03）：186.

[2]李春林.原子吸收光譜儀常見故障的排除[J].科技創新與應用，2018（09）：92-93.

[3]胡博珂，王亞.淺談原子吸收光譜儀使用時常見的問題[J].科技風，2019（36）：133.

[4]周道志，曾鳳仙.原子吸收光譜法測定蔬菜中鐵、銅的含量[J].食品安全導刊，2018（27）：110-111.