原子吸收光谱仪背景校正方式及性能比较

原子吸收光谱仪背景校正方式及性能比较

青岛食品李国栋

近年来, 国内原子吸收光谱分析技术发展很快, 已成为各个领域检验工作的重要手段。如何使用好原子吸收光谱仪器, 使其在检测工作中发挥更大的效能, 这是从事原子吸收光谱分析的广大分析工作者努力探求的目标。在原子吸收使用过程中, 背景校正技术的应用对分析准确度的提高起着很重要的作用。

背景吸收干扰是原子化过程中,因样品基体物质产生的分子吸收和光散射而

产生的。背景吸收干扰一般采用扣背景的方式加以校正。目前购买的商品原子吸收光谱仪具有不同方式的扣背景性能,采用最多的是氘灯校正、塞曼效应和自吸收校正三种。不同扣背景方式的工作原理和适用范围区别较大。

原子吸收光谱法中扣除背景方法通常有三大类：连续光源校正背景，塞曼效应校正背景，空心阴极灯自吸效应校正背景。

(1)连续光源校正背景。当待测元素波长在紫外波段(180-400nm)，采用氘灯或氘空心阴极灯。波长在可见光及近红外波段时采用钨或碘钨灯，是现代AAS仪器应用较广泛的一种校正背景方法，最常见的是氘灯连续光源背景校正。其原理是用待测元素空心阴极灯的辐射作样品光束，测量总的吸收信号，用连续光光源的辐射作参比光束并视为纯背景吸收，光辐射交替通过原子化器，两次所测吸收值相减因而使背景得到校正，这种方法有时产生背景校正不足或过度。两种光源光强度要匹配，光斑要重合一致，但近年使用氘空心阴极灯可以克服这类不足之处。

(2)塞曼Zeeman效应校正背景是利用光源在磁场作用下产生谱线分裂的现象

校正背景。这种背景校正可有多种方法：可将磁场施加于空心阴极灯，可将磁场施加于原子化器，可利用横向效应，也可利用其纵向效应，可用恒定磁场，也可用交变磁场，交变磁场可分固定磁场和可变磁场强度。一般用2磁场Zeeman背景校正，近年也有3磁场Zeeman背景校正。Zee-man校正背景在GFAAS用得比较多，FAAS用得比较少。塞曼效应扣背景适合全波段的元素分析,操作简单且扣背景能力强，测定结果稳定可靠。不足之处为：灵敏度也有所下降，个别元素谱线分裂不好。

(3)自吸(收)效应校正背景，又称S-H法校正背景。其原理是以低电流脉冲供电(峰值电流60mA)于空心阴极灯使其发射锐线光谱，并测得原子吸收和背景吸收

总吸收值，以短时高电流脉冲供电(峰值电流约600mA )于空心阴极灯使其发射谱线产生自吸(收)效应，而原子蒸气不为吸收，其测得吸收值视为背景吸收值，将两值相减得到背景校正后吸收值。这种方法简单和成本低，能校正某些结构背景与原子谱线重叠干扰，可进行全波段190-900nm背景校正，校正精密度高，但不是所有空心阴极灯都产生自吸，有些元素如AL,CA,V等灵敏度下降。强脉冲影响空心阴极灯寿命。自吸法校正背景虽然适用的范围较广(全波段分析),但测定的灵敏度较低,不宜低灵敏度元素的分析，扣背景能力很有限。此外,此法受电压波动影响较大,结果稳定性较差,该法一般作为其他校正法的补充，这里不做讨论。

氘灯连续光源背景校正和塞曼效应背景校正的性能比较：

一、波长范围

( 1) 氘灯背景校正波长要在350nm 以下, 否则, 氘灯的光谱带会变得很弱。

( 2) 塞曼背景校正波长在190—900nm 之间, 适用于整个光谱范围。

二、测量信号的漂移

( 1) 氘灯背景校正如采用单光束, 基线漂移增加。

( 2) 塞曼背景校正相当于双光束, 基线在很长的测定时间内可保持稳定。三、对测定灵敏度的影响

( 1) 氘灯背景校正没有损失。

( 2) 塞曼背景校正有灵敏度损失, 在交流磁场下的灵敏度损失不大。

四、背景校正能力

( 1) 氘灯背景校正对于火焰法一般不高的基体背景扣除来说, 大多数情况下是有效的, 但对于含复杂基体的样品分析来说, 由于基体产生很大的非特征吸收, 氘灯背景校正方法显得不够理想,导致了基线的扭曲。

( 2) 塞曼背景校正对被测对象处于极低的浓度, 背景很高的样品效果较好,

它比较彻底的解决了氘灯扣不了的光谱线重叠和结构背景两大问题。在实际的样品分析中, 塞曼背景校正对于在有很高的非特征吸收时具有极佳的准确的校正

能力, 对于诸如Pb, Cd等相对易挥发的元素测定,在这一背景校正系统中收效最

为显著, 另一方面, 对于所有元素来说, 较好的背景校正可以使原子吸收分析的样品前期处理工作降至最低程度。

五、对光谱干扰的校正结果

( 1) 氘灯背景校正的光谱干扰增加。

( 2) 塞曼背景校正: 扣除背景的光谱干扰不存在, 并且有可能消除一些邻近线的光谱干扰。

六、两种校正技术对分析线的要求

( 1) 氘灯背景校正大部分用共振线, 同于普通原子吸收。

( 2) 塞曼背景校正根据分裂情况的不同, 在考虑信噪比及校准曲线的线性范围情况时, 可考虑使用不同于普通原子吸收的共振线。

在我们日常实验中也遇到过这两种背景校正方式对实验结果产生影响的案例。实验内容如下：

样品：干笋衣；待测元素：铅；仪器：岛津7000（氘灯扣背景），PE AA-800（塞曼扣背景），ICP-MS（PE 300X）。样品经微波消解后，超纯水定容至25ml，岛津仪器测得结果为0.28mg/kg，PE石墨炉测得结果为1.1mg/kg，ICP-MS测得结果为1.1mg/kg。

在分析中发现,有时同一样品溶液采用不同种扣背景方式测得的分析结果不

能重现,用同一种扣背景方式测定不同类型样品,有些样品的标准加入回收率结果也不理想(回收率<80%)。因此说明,不同扣背景方式的试验方法存在着适用范围和分析条件等方面的技术要求,对自吸扣背景、氘灯扣背景和塞曼扣背景方式的试验方法进行比较分析,有利于选择更合理的分析方法以消除各种复杂样品中的背景干扰。