Atomik absorpsiyon spektroskopisi - Atomic absorption spectroscopy - Wikipedia

Alev atomik absorpsiyon spektroskopi aleti
Atomik absorpsiyon spektroskopisi için çözümler hazırlayan bir bilim adamı, AAS'nin alevli atomizer kapak kapısının cam penceresine yansıyor

Atomik absorpsiyon spektroskopisi (AAS) ve atomik emisyon spektroskopisi (AES), gaz halindeki serbest atomlar tarafından optik radyasyonun (ışık) absorpsiyonunu kullanarak kimyasal elementlerin kantitatif tayini için spektroanalitik bir prosedürdür. Atomik absorpsiyon spektroskopisi, ışığın serbest metalik iyonlar tarafından absorbe edilmesine dayanır.

Analitik kimyada teknik, analiz edilecek bir numunedeki belirli bir elementin (analit) konsantrasyonunu belirlemek için kullanılır. AAS, çözeltideki 70'den fazla farklı elementi belirlemek için veya elektrotermal buharlaştırma yoluyla doğrudan katı numunelerde kullanılabilir,[kaynak belirtilmeli ] ve kullanılır farmakoloji, biyofizik,arkeoloji ve toksikoloji Araştırma.

Atomik emisyon spektroskopisi ilk olarak analitik bir teknik olarak kullanılmış ve temel ilkeler 19. yüzyılın ikinci yarısında kurulmuştur. Robert Wilhelm Bunsen ve Gustav Robert Kirchhoff, her iki profesör de Heidelberg Üniversitesi, Almanya.[1]

Modern AAS formu, 1950'lerde Avustralyalı kimyagerlerden oluşan bir ekip tarafından büyük ölçüde geliştirildi. Onlar tarafından yönetildi Sör Alan Walsh -de Commonwealth Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Organizasyonu (CSIRO), Kimya Fiziği Bölümü, Melbourne, Avustralya.[2][3]

Atomik absorpsiyon spektrometresi, tam kan, plazma, idrar, tükürük, beyin dokusu, karaciğer, saç, kas dokusu gibi biyolojik sıvılar ve dokulardaki metallerin klinik analizi gibi kimyanın farklı alanlarında birçok kullanıma sahiptir.Atomik absorpsiyon spektrometresi, nitel ve nicel analiz.

Prensipler

Teknik, içindeki belirli analitlerin konsantrasyonunu değerlendirmek için bir numunenin atomik absorpsiyon spektrumunu kullanır. Ölçülen absorbans ile analit konsantrasyonu arasındaki ilişkiyi kurmak için bilinen analit içeriğine sahip standartlar gerektirir ve bu nedenle Beer-Lambert yasası.

Enstrümantasyon

Atomik absorpsiyon spektrometresi blok diyagramı

Bir numuneyi atomik bileşenleri için analiz etmek için atomize edilmesi gerekir. Günümüzde en yaygın kullanılan atomizörler alevler ve elektrotermaldir (grafit tüp) atomizörler. Atomlar daha sonra optik radyasyonla ışınlanmalıdır ve radyasyon kaynağı, elemente özgü bir hat radyasyon kaynağı veya sürekli bir radyasyon kaynağı olabilir. Radyasyon daha sonra bir monokromatör elemente özgü radyasyonu, radyasyon kaynağı tarafından yayılan ve nihayet bir detektör tarafından ölçülen diğer radyasyondan ayırmak için.

Atomizörler

Günümüzde en yaygın olarak kullanılan atomizörler (spektroskopik) alevler ve elektrotermal (grafit tüp) atomizerlerdir. Kızdırma-boşalma atomizasyonu, hidrit atomizasyonu veya soğuk buhar atomizasyonu gibi diğer atomizörler özel amaçlar için kullanılabilir.

Alev püskürtücüler

AAS'deki en eski ve en yaygın kullanılan atomizörler alevlerdir, esas olarak yaklaşık 2300 ° C'lik hava-asetilen alevi ve nitröz oksit[3] sistem (N2O) -asetilen alevi yaklaşık 2700 ° C sıcaklıkta. Son alev, ek olarak, oksijene yüksek afiniteye sahip analitler için ideal olarak uygun olan daha indirgeyici bir ortam sunar.

Propanla çalışan alev atomizeri kullanan bir laboratuvar alev fotometresi

Sıvı veya çözünmüş numuneler tipik olarak alevli atomizörlerle kullanılır. Örnek çözelti, bir pnömatik ile aspire edilir. analitik nebülizör, bir aerosol Alev gazları ile karıştırıldığı ve aleve yalnızca en ince aerosol damlacıklarının (<10 μm) gireceği şekilde koşullandırıldığı bir püskürtme odasına sokulur. Bu koşullandırma işlemi paraziti azaltır, ancak aerosol haline getirilmiş çözeltinin sadece yaklaşık% 5'i bu nedenle aleve ulaşır.

Püskürtme odasının tepesinde, yanal olarak uzun (genellikle 5-10 cm) ve yalnızca birkaç mm derinliğinde bir alev üreten bir brülör kafası bulunur. Radyasyon ışını en uzun ekseninde bu alevden geçer ve alev gazı akış hızları en yüksek serbest atom konsantrasyonunu üretmek için ayarlanabilir. Brülör yüksekliği, radyasyon ışını alevdeki en yüksek atom bulutu yoğunluğuna sahip bölgeden geçecek ve en yüksek hassasiyetle sonuçlanacak şekilde de ayarlanabilir.

Alevdeki işlemler, çözücünün buharlaştığı ve kuru numune nano parçacıklarının kaldığı desolvasyon (kurutma) aşamalarını içerir, buharlaşma Katı parçacıkların gaz halindeki moleküle dönüştürüldüğü (gaz fazına transfer), moleküllerin serbest atomlara ayrıldığı atomizasyon ve iyonlaşma burada (analit atomlarının iyonlaşma potansiyeline ve belirli bir alevde mevcut olan enerjiye bağlı olarak) atomlar kısmen gaz iyonlarına dönüştürülebilir.

Bu aşamaların her biri, faz transferinin derecesinin kalibrasyon standardındaki ve numunedeki analit için farklı olması durumunda girişim riskini içerir. İyonizasyon, ölçüm için mevcut olan atomların sayısını, yani hassasiyeti azalttığı için genellikle istenmeyen bir durumdur.

Alev AAS'de, numunenin aspire edildiği süre boyunca bir sabit durum sinyali üretilir. Bu teknik tipik olarak mg L cinsinden belirlemeler için kullanılır−1 aralık ve birkaç μg L'ye kadar uzatılabilir−1 bazı unsurlar için.

Elektrotermal atomizörler

GFAA yöntem geliştirme
Grafit tüp

Elektrotermal AAS Grafit tüp atomizörleri kullanan (ET AAS) 'ın öncülüğünü, Boris V. L’vov yaptı. Saint Petersburg Politeknik Enstitüsü Rusya,[4] 1950'lerin sonlarından beri ve Almanya Dortmund'daki Spektrokimya ve Uygulamalı Spektroskopi Enstitüsünde (ISAS) Hans Massmann tarafından paralel olarak araştırıldı.[5]

Yıllar boyunca çok çeşitli grafit tüp tasarımları kullanılmış olmasına rağmen, günümüzde boyutlar tipik olarak 20–25 mm uzunluğunda ve 5–6 mm iç çaptadır. Bu teknikle sıvı / çözünmüş, katı ve gazlı numuneler doğrudan analiz edilebilir. Ölçülen hacim (tipik olarak 10–50 μL) veya tartılmış bir katı numune kütlesi (tipik olarak yaklaşık 1 mg) grafit tüpe verilir ve bir sıcaklık programına tabi tutulur. Bu tipik olarak kurutma gibi aşamalardan oluşur - çözücü buharlaştırılır; piroliz - matris bileşenlerinin çoğu kaldırılır; atomizasyon - analit element gaz fazına salınır; ve temizleme - grafit tüpteki nihai kalıntılar yüksek sıcaklıkta çıkarılır.[kaynak belirtilmeli ]

Grafit tüpler, düşük voltajlı yüksek akımlı bir güç kaynağı kullanılarak omik dirençleriyle ısıtılır; bireysel aşamalardaki sıcaklık çok yakından kontrol edilebilir ve ayrı aşamalar arasındaki sıcaklık rampaları, numune bileşenlerinin ayrılmasını kolaylaştırır. Tüpler, enlemesine veya boylamasına ısıtılabilir, burada ilk tüpler, uzunluklarına göre daha homojen bir sıcaklık dağılımı avantajına sahiptir. Boris L’vov'un araştırmasına dayanan Walter Slavin tarafından önerilen, stabilize sıcaklık platformu fırını (STPF) kavramı, ET AAS'ı esasen parazitsiz hale getiriyor.[kaynak belirtilmeli ] Bu konseptin ana bileşenleri, atomizördeki gaz fazı sabit bir sıcaklığa ulaşana kadar atomizasyonu geciktirmek için tüp duvarı yerine grafit tüpe (L’vov platformu) yerleştirilen grafit platformundan numunenin atomizasyonudur; analiti, matris bileşenlerinin çoğunu çıkarmak için yeterli olan bir piroliz sıcaklığına stabilize etmek için bir kimyasal modifiye edicinin kullanılması; ve miktar tayini için pik yükseklik absorbansı kullanmak yerine geçici absorpsiyon sinyali süresi boyunca absorbans entegrasyonu.

ET AAS'de, alanı grafit tüpe sokulan analit kütlesi (konsantrasyonu değil) ile doğru orantılı olan bir geçici sinyal üretilir. Bu teknik, katı, sıvı veya gaz şeklindeki her tür numunenin doğrudan analiz edilebilmesi avantajına sahiptir. Duyarlılığı, alevli AAS'ninkinden 2–3 kat daha yüksektir, böylece düşük μg L'de tespitler−1 aralığı (20 μL'lik tipik bir numune hacmi için) ve ng g−1 aralığı (1 mg'lık tipik bir numune kütlesi için) gerçekleştirilebilir. Karmaşık matrislerde eser elementlerin belirlenmesi için günümüzde mevcut olan en sağlam teknik olarak ET AAS'nin olduğu düşünülebilir.[kaynak belirtilmeli ]

Özel atomizasyon teknikleri

Alev ve elektrotermal buharlaştırıcılar en yaygın atomizasyon teknikleri olsa da, özel kullanım için birkaç başka atomizasyon yöntemi kullanılmaktadır.[6][7]

Glow-deşarj atomizasyonu

Bir kızdırma-deşarj cihazı (GD), numuneyi aynı anda sokup atomize edebildiği için çok yönlü bir kaynak görevi görür. kızdırma deşarjı 1 ile 10 tor arasında düşük basınçlı bir argon gazı atmosferinde oluşur. Bu atmosferde bir çift elektrot bulunur. DC argon gazını pozitif yüklü iyonlara ve elektronlara ayırmak için 250 ila 1000 V voltaj. Elektrik alanın etkisi altındaki bu iyonlar, numuneyi içeren katot yüzeyine hızlandırılır, numuneyi bombardımana tutar ve nötr numune atomu püskürmesine neden olur. püskürtme. Bu deşarj ile üretilen atomik buhar iyonlardan, temel durum atomlarından ve uyarılmış atomların fraksiyonundan oluşur. Uyarılmış atomlar temel durumlarına geri döndüklerinde, tekniğe adını veren düşük yoğunluklu bir parıltı yayılır.

Kızdırma deşarjlı atomizör örnekleri için gereklilik, bunların elektrik iletkenleri olmasıdır. Sonuç olarak, atomizörler en yaygın olarak metallerin ve diğer iletken numunelerin analizinde kullanılır. Bununla birlikte, uygun modifikasyonlarla, sıvı numunelerin yanı sıra iletken olmayan materyalleri bir iletkenle (örn. Grafit) karıştırarak analiz etmek için kullanılabilir.

Hidrit atomizasyonu

Hidrit üretim teknikleri, belirli elementlerin çözümlerinde uzmanlaşmıştır. Teknik, arsenik, antimon, selenyum, bizmut ve kurşun içeren numunelerin gaz fazında bir atomizöre sokulması için bir yol sağlar. Bu elementlerle hidrit atomizasyonu, alternatif yöntemlere kıyasla algılama sınırlarını 10 ila 100 kat artırır. Hidrit üretimi, tamamı bir cam kapta bulunan% 1 sulu sodyum borohidrit çözeltisine numunenin asitleştirilmiş sulu bir çözeltisinin ilave edilmesiyle gerçekleşir. Oluşan reaksiyon tarafından üretilen uçucu hidrit, atomizasyon odasına inert bir gazla süpürülür ve burada ayrışır. Bu proses, analitin atomize bir formunu oluşturur ve bu daha sonra absorpsiyon veya emisyon spektrometresi ile ölçülebilir.

Soğuk buhar atomizasyonu

Soğuk buhar tekniği, ortam sıcaklığında yeterince büyük bir buhar basıncına sahip olan tek metalik element olması nedeniyle sadece civa tayini ile sınırlı bir atomizasyon yöntemidir.[kaynak belirtilmeli ] Bu nedenle numunelerdeki organik cıva bileşiklerinin belirlenmesinde ve ortamdaki dağılımında önemli bir kullanıma sahiptir. Yöntem cıvayı Hg'ye dönüştürerek başlar2+ nitrik ve sülfürik asitlerden oksidasyon, ardından Hg'de bir azalma ile2+ ile kalay (II) klorür. Cıva daha sonra reaksiyon karışımından bir inert gaz akımının fokurdatılmasıyla uzun geçişli bir soğurma tüpüne süpürülür. Konsantrasyon, bu gazın 253.7 nm'de absorbansı ölçülerek belirlenir. Bu teknik için algılama limitleri, milyarda bir parça aralığındadır ve bu da onu mükemmel bir cıva algılama atomizasyon yöntemi yapar.

İki tip brülör kullanılır: toplam tüketim brülörü ve ön karışım brülörü.

Radyasyon kaynakları

Hat kaynağı AAS (LS AAS) ve sürekli kaynak AAS (CS AAS) arasında ayrım yapmalıyız. Klasik LS AAS'de Alan Walsh tarafından önerildiği gibi,[8] AAS ölçümleri için gerekli olan yüksek spektral çözünürlük, analitin spektrumunu absorpsiyon çizgilerinden daha dar çizgiler şeklinde yayan radyasyon kaynağının kendisi tarafından sağlanır. Döteryum lambaları gibi devamlılık kaynakları yalnızca arka plan düzeltme amaçları için kullanılır. Bu tekniğin avantajı, AAS'ı ölçmek için yalnızca orta çözünürlüklü bir monokromatörün gerekli olmasıdır; ancak, belirlenmesi gereken her eleman için genellikle ayrı bir lambanın gerekli olması dezavantajına sahiptir. CS AAS'de, bunun tersine, tüm öğeler için ilgilenilen tüm spektral aralık boyunca bir sürekli spektrum yayan tek bir lamba kullanılır. Açıktır ki, daha sonra tartışılacağı gibi, bu teknik için yüksek çözünürlüklü bir monokromatör gereklidir.

İçi boş katot lambası (HCL)

İçi boş katot lambaları

İçi boş katot lambaları (HCL), LS AAS'deki en yaygın radyasyon kaynağıdır.[kaynak belirtilmeli ] Düşük basınçta argon veya neon gazı ile doldurulmuş kapalı lambanın içinde, ilgilenilen elemanı ve bir anodu içeren silindirik bir metal katot bulunur. Anot ve katot boyunca yüksek voltaj uygulanır ve bu da dolgu gazının iyonlaşmasına neden olur. Gaz iyonları katoda doğru hızlandırılır ve katoda çarpma üzerine, püskürtülen malzemenin, yani ilgili elemanın radyasyonunu yaymak için ışıma deşarjında ​​uyarılan katot malzemesini püskürtün. Vakaların çoğunda, katotun ağırlıklı olarak hedef elemanın bileşiklerinden bastırıldığı tek elemanlı lambalar kullanılır. Çok elemanlı lambalar, katotta preslenmiş hedef elemanların bileşiklerinin kombinasyonları ile mevcuttur. Çok elemanlı lambalar, tek elemanlı lambalara göre biraz daha az hassasiyet üretir ve spektral parazitleri önlemek için eleman kombinasyonlarının dikkatlice seçilmesi gerekir. Çoğu çok elemanlı lamba bir avuç elemanı birleştirir, örneğin: 2 - 8. Atomik Absorpsiyon Spektrometreleri 1-2 oyuk katot lamba pozisyonu veya otomatik çok elemanlı spektrometrelerde olabilir, tipik olarak 8-12 lamba pozisyonu mevcut olabilir .

Elektrotsuz deşarj lambaları

Elektrotsuz deşarj lambaları (EDL), düşük basınçta inert bir gaz, tipik olarak argon gazı ile birlikte bir kuvars ampul içinde bir metal veya bir tuz olarak az miktarda analit içerir. Ampul, elektromanyetik bir radyo frekansı alanı oluşturan bir bobine yerleştirilir ve bu, lambada düşük basınçlı endüktif olarak bağlı bir deşarj ile sonuçlanır. Bir EDL'den gelen emisyon, bir HCL'den daha yüksektir ve hat genişliği genellikle daha dardır, ancak EDL'ler ayrı bir güç kaynağına ihtiyaç duyar ve stabilize olmaları için daha uzun süre gerekebilir.

Döteryum lambaları

Döteryum HCL veya hatta hidrojen HCL ve döteryum deşarj lambaları LS AAS'de arka plan düzeltme amacıyla kullanılır.[9] Bu lambaların yaydığı radyasyon yoğunluğu, dalga boyu arttıkça önemli ölçüde azalır, böylece sadece 190 ile yaklaşık 320 nm arasındaki dalga boyu aralığında kullanılabilirler.

Sürekli radyasyon kaynağı olarak ksenon lamba

Süreklilik kaynakları

AAS için sürekli bir radyasyon kaynağı kullanıldığında, daha sonra tartışılacağı gibi yüksek çözünürlüklü bir monokromatör kullanmak gerekir. Ek olarak, lambanın 190 nm ila 900 nm arasındaki tüm dalga boyu aralığı boyunca tipik bir HCL'den en az bir büyüklük mertebesi üzerinde yoğunlukta radyasyon yayması gerekir. Özel bir yüksek basınçlı ksenon kısa ark lambası, bu gereksinimleri karşılamak için sıcak nokta modunda çalışmak geliştirilmiştir.

Spektrometre

Yukarıda belirtildiği gibi, LS AAS için kullanılan orta çözünürlüklü spektrometreler ile CS AAS için tasarlanmış yüksek çözünürlüklü spektrometreler arasında bir fark vardır. Spektrometre, spektral sınıflandırma cihazı (monokromatör) ve detektörü içerir.

LS AAS için spektrometreler

LS AAS'ta atomik absorpsiyonun ölçümü için gerekli olan yüksek çözünürlük, radyasyon kaynağının dar hat emisyonu ile sağlanır ve monokromatör, lambanın yaydığı diğer radyasyondan gelen analitik hattı çözmek zorundadır.[kaynak belirtilmeli ] Bu genellikle 0,2 ve 2 nm arasındaki bir bant geçişiyle, yani orta çözünürlüklü bir monokromatörle gerçekleştirilebilir. LS AAS elemanına özgü hale getirmenin bir başka özelliği, birincil radyasyonun modülasyonu ve Alan Walsh tarafından zaten öne sürüldüğü gibi aynı modülasyon frekansına ayarlanmış bir seçici amplifikatörün kullanılmasıdır. Bu şekilde, örneğin atomizer tarafından yayılan herhangi (modüle edilmemiş) radyasyon, LS AAS için zorunlu olan hariç tutulabilir. Littrow'un basit monokromatörleri veya (daha iyisi) Czerny-Turner tasarımı tipik olarak LS AAS için kullanılır. Fotomultiplikatör tüpler LS AAS'de en sık kullanılan dedektörlerdir, ancak katı hal dedektörleri daha iyi olmaları nedeniyle tercih edilebilirler. sinyal gürültü oranı.

CS AAS için Spektrometreler

AAS ölçümü için sürekli bir radyasyon kaynağı kullanıldığında, yüksek çözünürlüklü bir monokromatörle çalışmak zorunludur. Kalibrasyon grafiğinin hassasiyet ve doğrusallık kayıplarından kaçınmak için çözünürlük bir atomik absorpsiyon çizgisinin yarı genişliğine (yaklaşık 2 pm) eşit veya daha iyi olmalıdır. Yüksek çözünürlüklü (İK) CS AAS ile yapılan araştırmanın öncülüğünü ABD'deki O’Haver ve Harnly grupları gerçekleştirdi ve bunlar aynı zamanda (şimdiye kadar) bu teknik için yalnızca eşzamanlı çok elemanlı spektrometreyi geliştirdi. Ancak atılım, Almanya'nın Berlin kentindeki Becker-Ross grubunun tamamen HR-CS AAS için tasarlanmış bir spektrometre inşa etmesiyle gerçekleşti. HR-CS AAS için ilk ticari ekipman, Analytik Jena (Jena, Almanya) 21. yüzyılın başlarında, Becker-Ross ve Florek tarafından önerilen tasarıma göre. Bu spektrometreler, yüksek çözünürlük için prizma ön monokromatörlü ve ekelle ızgaralı monokromatörlü kompakt bir çift monokromatör kullanır. Doğrusal yüke bağlı cihaz Detektör olarak 200 piksellik (CCD) dizisi kullanılır. İkinci monokromatörün bir çıkış yarığı yoktur; dolayısıyla analitik çizginin her iki tarafındaki spektral ortam yüksek çözünürlükte görünür hale gelir. Atomik absorpsiyonu ölçmek için tipik olarak yalnızca 3–5 piksel kullanıldığından, diğer pikseller düzeltme amacıyla kullanılabilir. Bu düzeltmelerden biri, dalga boyundan bağımsız olan lamba titreme gürültüsü için çok düşük gürültü seviyeli ölçümlerle sonuçlanmasıdır; diğer düzeltmeler, daha sonra tartışılacağı gibi, arka plan emilimi için olanlardır.

Arka plan emilimi ve arka plan düzeltmesi

Nispeten az sayıda atomik absorpsiyon çizgisi (atomik emisyon çizgileri ile karşılaştırıldığında) ve bunların dar genişliği (birkaç pm), spektral örtüşmeyi nadir hale getirir; Bir elementten gelen absorpsiyon çizgisinin diğeriyle örtüştüğü bilinen sadece birkaç örnek vardır.[kaynak belirtilmeli ] Moleküler absorpsiyon, aksine, çok daha geniştir, bu nedenle, bazı moleküler absorpsiyon bantlarının bir atomik çizgi ile çakışması daha olasıdır. Bu tür bir absorpsiyon, numunedeki eşzamanlı elementlerin ayrışmamış moleküllerinden veya alev gazlarından kaynaklanabilir. Belirgin bir ince yapı sergileyen di-atomik moleküllerin spektrumları ile bu kadar ince yapı göstermeyen daha büyük (genellikle tri-atomik) moleküllerin spektrumlarını ayırt etmeliyiz. Özellikle ET AAS'de arka plan absorpsiyonunun başka bir kaynağı, matris piroliz aşamasında yeterince uzaklaştırılamadığında, atomizasyon aşamasında üretilen partiküllerde birincil radyasyonun saçılmasıdır.

Tüm bu fenomenler, moleküler absorpsiyon ve radyasyon saçılması, yapay olarak yüksek absorpsiyona ve numunedeki analitin konsantrasyonu veya kütlesi için uygunsuz bir şekilde yüksek (hatalı) bir hesaplamaya neden olabilir. Arka plan absorpsiyonunu düzeltmek için birkaç teknik vardır ve bunlar LS AAS ve HR-CS AAS için önemli ölçüde farklıdır.

LS AAS'de arka plan düzeltme teknikleri

LS AAS'de arka plan absorpsiyonu yalnızca enstrümantal teknikler kullanılarak düzeltilebilir ve hepsi iki ardışık ölçüme dayanır:[10] ilk olarak, toplam absorpsiyon (atomik artı arka plan), ikinci olarak, yalnızca arka plan absorpsiyonu. İki ölçümün farkı net atomik absorpsiyonu verir. Bu nedenle ve spektrometrede ek cihazların kullanılması nedeniyle, arka plan düzeltmeli sinyallerin sinyal-gürültü oranı her zaman düzeltilmemiş sinyallere kıyasla önemli ölçüde daha düşüktür. Ayrıca, LS AAS'de iki atom hattının doğrudan örtüşmesini düzeltmenin (nadir bir durum) bir yolu olmadığı da belirtilmelidir. Özünde, LS AAS'de arka plan düzeltmesi için kullanılan üç teknik vardır:

Döteryum arka plan düzeltmesi

Bu, özellikle alev AAS için en eski ve hala en yaygın kullanılan tekniktir. Bu durumda, geniş emisyonlu ayrı bir kaynak (döteryum lambası), spektrometrenin çıkış yarığının tüm genişliği boyunca arka plan emilimini ölçmek için kullanılır. Ayrı bir lambanın kullanılması, herhangi bir yapılandırılmış arka planı düzeltemeyeceği için bu tekniği en az doğru olanı yapar. Döteryum lambasının emisyon yoğunluğu çok zayıfladığından, yaklaşık 320 nm'nin üzerindeki dalga boylarında da kullanılamaz. Eski lambanın görüntüsünün analit HCL'ninki ile daha iyi uyması nedeniyle döteryum HCL kullanımı bir ark lambasına kıyasla tercih edilir.

Smith-Hieftje arka plan düzeltmesi

Bu teknik (mucitlerinin adını almıştır), yüksek akım uygulandığında HCL'den gelen emisyon hatlarının hat genişlemesi ve kendi kendini tersine çevirmesine dayanmaktadır. Toplam absorpsiyon, normal lamba akımı ile, yani dar bir emisyon hattı ile ölçülür ve orijinal dalga boyunda çok az emisyona sahip, ancak güçlü emisyona sahip olan kendi kendini tersine çeviren hat profiliyle yüksek akım darbesi uygulandıktan sonra arka plan absorpsiyonu ile ölçülür. analitik çizginin her iki tarafında. Bu tekniğin avantajı, yalnızca bir radyasyon kaynağının kullanılmasıdır; dezavantajlar arasında, yüksek akım darbelerinin lamba ömrünü kısaltması ve tekniğin yalnızca nispeten uçucu elemanlar için kullanılabilmesidir, çünkü yalnızca, dramatik hassasiyet kaybını önlemek için yeterli kendini tersine çevirme sergiler. Diğer bir problem, arka planın toplam soğurma ile aynı dalga boyunda ölçülmemesidir, bu da tekniği yapılandırılmış arka planı düzeltmek için uygunsuz kılar.

Zeeman-etkisi arka plan düzeltmesi

Ana makale: Zeeman etkisi

Absorpsiyon hattını üç bileşene, orijinal absorpsiyon çizgisiyle aynı pozisyonda kalan π bileşenine ve daha yükseğe ve aşağıya taşınan iki σ bileşenine ayırmak için atomizerde (grafit fırını) alternatif bir manyetik alan uygulanır. sırasıyla dalga boyları.[kaynak belirtilmeli ] Toplam absorpsiyon, manyetik alan olmadan ve manyetik alan açıkken arka plan absorpsiyonu olmadan ölçülür. Bu durumda π bileşeninin kaldırılması gerekir, örn. bir polarizör kullanarak ve σ bileşenleri lambanın emisyon profiliyle çakışmaz, böylece yalnızca arka plan absorpsiyonu ölçülür. Bu tekniğin avantajları, toplam ve arka plan emiliminin aynı lambanın aynı emisyon profiliyle ölçülmesidir, böylece arka plandan sorumlu molekül de etkilenmediği sürece, ince yapılı arka plan dahil her türlü arka plan doğru bir şekilde düzeltilebilir. manyetik alan tarafından ve bir polarizör olarak bir kıyıcı kullanılması, sinyal-gürültü oranını azaltır. Dezavantajları ise, absorpsiyon hattını bölmek için gereken güçlü mıknatısı çalıştırmak için gerekli olan spektrometre ve güç kaynağının artan karmaşıklığıdır.

HR-CS AAS'de arka plan düzeltme teknikleri

HR-CS AAS'de arka plan düzeltmesi, atomik absorpsiyonu ölçmek için kullanılmayan detektör piksellerinden gelen bilgiler kullanılarak yazılımda matematiksel olarak gerçekleştirilir; bu nedenle, LS AAS'ın aksine, arka plan düzeltmesi için ek bileşen gerekmez.

Düzeltme piksellerini kullanarak arka plan düzeltme

HR-CS AAS lambasında titreme gürültüsünün düzeltme pikselleri kullanılarak ortadan kaldırıldığı zaten belirtilmişti. Aslında, düzeltme için seçilen tüm piksellerde aynı ölçüde gözlemlenen radyasyon yoğunluğundaki herhangi bir artış veya azalma, düzeltme algoritması ile ortadan kaldırılır.[kaynak belirtilmeli ] Bu açıkça aynı şekilde düzeltilen radyasyon saçılması veya moleküler absorpsiyona bağlı olarak ölçülen yoğunlukta bir azalmayı da içerir. Toplam ve arka plan absorpsiyonunun ölçümü ve ikincisi için düzeltme kesinlikle eşzamanlı olduğundan (LS AAS'nin aksine), ET AAS'de gözlemlenebilecekleri gibi, arka plan absorpsiyonundaki en hızlı değişiklikler bile herhangi bir soruna neden olmaz. Ek olarak, arka plan düzeltmesi ve lamba gürültüsünün ortadan kaldırılması için aynı algoritma kullanıldığından, arka plan düzeltilmiş sinyaller, LS AAS'ın aksine, düzeltilmemiş sinyallere kıyasla çok daha iyi bir sinyal-gürültü oranı gösterir.

En küçük kareler algoritması kullanarak arka plan düzeltme

Yukarıdaki teknik, ince yapıya sahip bir arka plan için açıkça doğru olmayabilir, çünkü bu durumda absorbans, düzeltme piksellerinin her birinde farklı olacaktır. Bu durumda HR-CS AAS, arka plandan sorumlu olan molekül (ler) in düzeltme spektrumlarını ölçme ve bunları bilgisayarda saklama imkanı sunmaktadır. Bu spektrumlar daha sonra örnek spektrumun yoğunluğunu eşleştirmek için bir faktörle çarpılır ve en küçük kareler algoritması kullanılarak örnek spektrumdan piksele piksel ve spektrumdan spektrum çıkarılır. Bu karmaşık gelebilir, ancak öncelikle AAS'de kullanılan atomizörlerin sıcaklıklarında bulunabilen di-atomik moleküllerin sayısı nispeten azdır ve ikincisi, düzeltme birkaç saniye içinde bilgisayar tarafından gerçekleştirilir. Aynı algoritma aslında iki atomik absorpsiyon çizgisinin doğrudan hat örtüşmesini düzeltmek için de kullanılabilir, bu da HR-CS AAS'yi bu tür spektral girişimi düzeltebilen tek AAS tekniği yapar.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ "Robert Bunsen ve Gustav Kirchhoff". Bilim Tarihi Enstitüsü. Alındı 20 Mart 2018.
  2. ^ McCarthy, G.J. "Walsh, Alan - Biyografik giriş". Avustralya Bilim Ansiklopedisi. Alındı 22 Mayıs 2012.
  3. ^ a b Koirtyohann, S.R. (1991). "Atomik Absorpsiyon Spektrometresi Tarihi". Analitik Kimya. 63 (21): 1024A – 1031A. doi:10.1021 / ac00021a716. ISSN  0003-2700.
  4. ^ L'vov, Boris (1990). "Grafit fırınlı atomik absorpsiyon spektrometresi ile mutlak analizde son gelişmeler". Spectrochimica Acta Bölüm B: Atomik Spektroskopi. 45 (7): 633–655. Bibcode:1990AcSpe..45..633L. doi:10.1016 / 0584-8547 (90) 80046-L.
  5. ^ "Grafit Tüp Atomizörleri için Analitik Yöntemler" (PDF). agilent.com. Agilent Technologies.
  6. ^ Harvey, David (2016-05-25). "Atomik Soğurma Spektroskopisi". chem.libretexts.org. Arşivlenen orijinal 2017-10-06 tarihinde. Alındı 2017-10-06.
  7. ^ "Örnek Atomizasyon - Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi Öğrenme Modülü". blogs.maryville.edu. Alındı 2017-11-02.
  8. ^ Walsh, Alan; Becker-Ross, Helmut; Florek, Stefan; Heitmann, Uwe (19 Ocak 2006). Yüksek Çözünürlüklü Sürekli Kaynak AAS. Weinheim: Wiley ‐ VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. s. 2. ISBN  9783527307364.
  9. ^ Rakshit, Amitava. "Laboratuvar Güvenliği Temelleri: Ortak laboratuvar kuralları ve düzenlemeleri". Uluslararası Ekoloji Derneği. Intecol. Arşivlenen orijinal 27 Eylül 2016'da. Alındı 26 Eylül 2016.
  10. ^ Preedy, Victor R. (2015-04-17). Flor: Kimya, Analiz, İşlev ve Etkiler. Kraliyet Kimya Derneği. ISBN  9781782624929.

daha fazla okuma

  • B. Welz, M. Sperling (1999), Atomik Absorpsiyon Spektrometresi, Wiley-VCH, Weinheim, Almanya, ISBN  3-527-28571-7.
  • A. Walsh (1955), Atomik absorpsiyon spektrumlarının kimyasal analize uygulanmasıSpectrochim. Açta 7: 108–117.
  • J.A.C. Broekaert (1998), Alevler ve Plazmalarla Analitik Atomik Spektrometri, 3. Baskı, Wiley-VCH, Weinheim, Almanya.
  • B.V. L’vov (1984), Yirmi beş yıllık fırın atomik absorpsiyon spektroskopisiSpectrochim. Açta Bölüm B, 39: 149–157.
  • B.V. L’vov (2005), Elli yıllık atomik absorpsiyon spektrometresi; J. Anal. Chem., 60: 382-392.
  • H. Massmann (1968), Vergleich von Atomabsorption ve Atomfluoreszenz in der GraphitküvetteSpectrochim. Açta Bölüm B, 23: 215–226.
  • W. Slavin, D.C. Manning, G.R. Carnrick (1981), Stabilize sıcaklık platform fırını, İçinde. Spectrosc. 2: 137–145.
  • B. Welz, H. Becker-Ross, S. Florek, U. Heitmann (2005), Yüksek çözünürlüklü Sürekli Kaynak AAS, Wiley-VCH, Weinheim, Almanya, ISBN  3-527-30736-2.
  • H. Becker-Ross, S. Florek, U. Heitmann, R. Weisse (1996), Spektrometrenin spektral bant genişliğinin süreklilik kaynağı AAS kullanılarak duyarlılığa etkisi, Fresenius J. Anal. Chem. 355: 300–303.
  • J.M. Harnly (1986), Süreklilik kaynaklı çok elementli atomik absorpsiyon, Anal. Chem. 58: 933A-943A.
  • Skoog, Douglas (2007). Enstrümantal Analiz Prensipleri (6. baskı). Kanada: Thomson Brooks / Cole. ISBN  0-495-01201-7.