專利名稱：一種原子吸收的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于分析化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種原子吸收的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
原子吸收光譜法是一種應(yīng)用廣泛分析手段，主要用于微量或痕量金屬元素分析。 現(xiàn)有的商品原子吸收分光光度計(jì)主要是采用火焰原子化器或電熱原子化器實(shí)現(xiàn)測(cè)定元素的原子化，所以只能預(yù)先將固體試樣制成溶液，或者將固體試樣粉碎成細(xì)小的顆粒才能進(jìn)行原子吸收測(cè)定。輝光放電是一種低壓氣體放電現(xiàn)象，以高壓直流電維持輝光放電時(shí)，陰極上發(fā)生陰極濺射效應(yīng)，陰極材料的原子從材料表面逸出，可以形成基態(tài)原子、激發(fā)態(tài)原子或離子。 根據(jù)這種原理研制的輝光放電裝置，已經(jīng)作為發(fā)射光譜儀的光源和輝光質(zhì)譜儀的離子化源獲得廣泛的應(yīng)用。利用輝光放電的陰極濺射效應(yīng)產(chǎn)生基態(tài)原子的現(xiàn)象，已經(jīng)研制了輝光放電原子化器，成功地應(yīng)用于塊狀導(dǎo)體試樣的原子化。原子吸收分析是使特定波長(zhǎng)的光通過(guò)原子蒸汽，通過(guò)測(cè)量透過(guò)原子蒸汽后光的衰減程度實(shí)現(xiàn)定量分析?，F(xiàn)有的原子吸收儀器主要采用火焰原子化器和電熱原子化器，在原子化器中沒(méi)有試樣的狀態(tài)下測(cè)量光源的發(fā)光強(qiáng)度計(jì)作I，然后使試樣在原子化器中實(shí)現(xiàn)原子化，并測(cè)量此時(shí)透射光的強(qiáng)度計(jì)作Ii,對(duì)兩者的比值取對(duì)數(shù)作為吸光度A Ik= (log(I/ Ii)) Io預(yù)先測(cè)量含量已知的試樣，建立試樣含量與吸光度的函數(shù)關(guān)系，利用該函數(shù)關(guān)系根據(jù)試樣產(chǎn)生的吸光度計(jì)算試樣中測(cè)定元素的含量。

發(fā)明內(nèi)容
采用輝光放電原子化，試樣(即放電的陰極)濺射出的原子以基態(tài)原子、激發(fā)態(tài)原子和離子等多種形態(tài)共存。此時(shí)，被測(cè)元素的激發(fā)態(tài)原子的發(fā)光完全與原子吸收測(cè)定該元素所用的光源的波長(zhǎng)一致，采用傳統(tǒng)的原子吸收測(cè)量方式不能準(zhǔn)確測(cè)量光源發(fā)光透過(guò)輝光原子化器前后的變化。為了實(shí)現(xiàn)輝光原子化原子吸收的準(zhǔn)確測(cè)量，本發(fā)明提出一種使用輝光原子化器測(cè)量原子吸收的測(cè)量方法，成功地解決了這一問(wèn)題。本發(fā)明提供的一種原子吸收的測(cè)量方法，該方法通過(guò)校正輝光原子化器中被測(cè)元素的發(fā)光進(jìn)行原子吸收測(cè)量的方法，包括如下步驟輝光原子化器和光源采用不同頻率的脈沖供電；分別采集光源發(fā)光的信號(hào)Ιο、輝光放電脈沖的發(fā)光信號(hào)Ie和光源發(fā)光脈沖與輝光放電發(fā)光脈沖重疊時(shí)的信號(hào)ΙΗ，則校正輝光發(fā)光信號(hào)后的光源透射光信號(hào)為IH-Ie，計(jì)算輝光原子化器中被測(cè)元素產(chǎn)生的吸光度A = IogIcZ(I11-Ie),根據(jù)吸光度與被測(cè)元素含量的函數(shù)關(guān)系和試樣的吸光度計(jì)算出被測(cè)元素的含量。采用分別在輝光原子化器供電脈沖、光源供電脈沖以及兩者重疊的供電脈沖下采集光電信號(hào)，用以獲得校正輝光發(fā)光信號(hào)后的光源透射光信號(hào)。輝光原子化器和光源可采用直流脈沖供電。輝光原子化器電源的頻率比光源的供電頻率高，每隔一定的間隔有一個(gè)光源的脈沖與輝光的的脈沖完全重疊或部分重疊，例如輝光原子化器電源的頻率是所說(shuō)光源脈沖發(fā)光頻率2倍，輝光原子化器電源的脈沖寬度與空心陰極燈電源的脈沖寬度相同或者不相同，輝光原子化器電源的脈沖寬度可以大于光源脈沖的寬度，也可小于光源脈沖的寬度；比如可采用輝光原子化器電源的相鄰的兩個(gè)脈沖中的一個(gè)與光源脈沖同步，同步的兩個(gè)脈沖完全重疊或部分重疊，相鄰的另一個(gè)脈沖與光源脈沖完全不重疊。采用門(mén)電路技術(shù)分別采集光源發(fā)光的信號(hào)Itl、輝光電源脈沖的信號(hào)Ie和光源脈沖與輝光電源脈沖重疊時(shí)的信號(hào)IH。校正輝光原子化器發(fā)光后計(jì)算吸光度，預(yù)先測(cè)定已知含量的樣品，建立試樣中被測(cè)元素含量與吸光度A的函數(shù)關(guān)系，通過(guò)測(cè)量含量已知的試樣的吸光度，建立吸光度與被測(cè)元素含量間的函數(shù)關(guān)系；測(cè)量試樣中未知含量的被測(cè)元素的吸光度，根據(jù)吸光度與被測(cè)元素含量間的函數(shù)關(guān)系計(jì)算試樣中被測(cè)元素含量的測(cè)量方法。所述輝光放電原子化器置于光源光路上。所述輝光放電原子化器是實(shí)現(xiàn)試樣中被測(cè)元素的原子化的裝置。所述輝光放電原子化器包括兩側(cè)具有能使光透過(guò)的石英窗的帶真空系統(tǒng)的腔體、 具有一個(gè)陽(yáng)極和一個(gè)以導(dǎo)電試樣充當(dāng)?shù)年帢O，由電源維持陰極與陽(yáng)極間放電，實(shí)現(xiàn)試樣中被測(cè)元素的原子化的裝置。所述光源可以是空心陰極燈、無(wú)電極放電燈等線光源，也可以是經(jīng)過(guò)機(jī)械調(diào)制的白熾發(fā)光的連續(xù)光源。本發(fā)明的有益效果為采用本發(fā)明的原子吸收測(cè)量方法能夠準(zhǔn)確測(cè)量光源發(fā)光透過(guò)輝光原子化器前后的變化，實(shí)現(xiàn)正確的原子吸收測(cè)量。采用本發(fā)明的原子吸收測(cè)量方法可準(zhǔn)確計(jì)算出樣品中被測(cè)元素的含量。


圖1是輝光原子化器供電脈沖的頻率及分時(shí)采樣示意圖；圖2輝光放電原子化器示意圖；圖3是輝光放電原子化器側(cè)視圖示意圖；圖4是輝光放電原子化器側(cè)視圖示意圖(帶密封罩)；圖中標(biāo)號(hào)1.中空腔體；2.石英窗片；3.安裝底座；4抽氣口 ；5真空計(jì)接口 ；6.進(jìn)氣口 ；7.陽(yáng)極(接正電源)；8試樣(接負(fù)電源)；9.空心陰極燈光束；10.試樣平臺(tái)；11.密封圈；12.密封罩；13.電接點(diǎn)；14.導(dǎo)通孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明方法所用的輝光放電原子化器如圖2所示，側(cè)視圖如圖3或圖4所示，其包括一個(gè)中空腔體1，其上設(shè)置一個(gè)能與真空泵連接的抽氣口 4、一個(gè)能與真空計(jì)連接的真空計(jì)接口 5和一個(gè)能與供氣管路連接的進(jìn)氣口 6 ；兩個(gè)透明石英窗片2，其封接在所述中空腔體1的兩端；一個(gè)陽(yáng)極7，其貫通所述中空腔體1內(nèi)外并與所述中空腔體1絕緣封接，該陽(yáng)極7 與電源的正極相連；
一個(gè)安裝底座3，其與所述中空腔體1下側(cè)相連；一個(gè)試樣平臺(tái)10，其設(shè)置于所述中空腔體1的上方并與所述中空腔體1封接，該試樣平臺(tái)10的中心有一個(gè)導(dǎo)通孔14作為連通所述中空腔體1內(nèi)外的通道；試樣8置于所述試樣平臺(tái)10上，覆蓋在所述導(dǎo)通孔14上，所述試樣8通過(guò)所述導(dǎo)通孔14與所述中空腔體1內(nèi)的空間連通；在所述試樣8與所述試樣平臺(tái)10之間設(shè)置“0”型密封圈11使試樣8的放電表面部分與大氣隔絕，所述試樣8與電源負(fù)極相連；或者用帶有“0”型密封圈11的密封罩12將試樣8罩于所述密封罩12內(nèi)，使試樣8與大氣隔絕，所述試樣8與所述密封罩12接觸，所述密封罩12與電源的負(fù)極連接。由所述電源維持陰極與陽(yáng)極間放電，實(shí)現(xiàn)試樣中被測(cè)元素的原子化。將所述輝光放電原子化器置于光源光路上進(jìn)行原子吸收測(cè)量。本發(fā)明采用以空心陰極燈作光源的原子吸收分光光度計(jì)和輝光放電原子化器進(jìn)行原子吸收測(cè)量。為了避免輝光放電時(shí)被測(cè)定元素的激發(fā)發(fā)光對(duì)原子吸收測(cè)量的影響，采用直流脈沖供電方式的空心陰極燈，同時(shí)采用直流脈沖電源驅(qū)動(dòng)輝光原子化器，采取在不同相位上分時(shí)采樣技術(shù)，測(cè)量作為光源的空心陰極燈的發(fā)光與輝光放電發(fā)光兩者的強(qiáng)度值之和，再測(cè)定輝光放電的發(fā)光強(qiáng)度，從前者的測(cè)量值中扣除后者，作為空心陰極燈光源透過(guò)輝光原子化器后的光強(qiáng)度，將空心陰極燈通過(guò)未發(fā)生輝光放電的輝光原子化器時(shí)(輝光原子化器斷電狀態(tài))與該空心陰極燈光源透過(guò)輝光原子化器工作狀態(tài)的光強(qiáng)度的比值取對(duì)數(shù)獲得輝光原子化器中被測(cè)元素產(chǎn)生的吸光度。本實(shí)施例使用直流方波脈沖電源驅(qū)動(dòng)空心陰極燈，如圖1所示。空心陰極燈與供電脈沖同步發(fā)出脈沖光，每隔一定的間隔有一個(gè)光源的脈沖與輝光的的脈沖完全重疊。輝光原子化器的工作狀態(tài)，由陰極濺射作用產(chǎn)生被分析元素的基態(tài)原子，與此同時(shí)一部分被測(cè)元素的原子被激發(fā)發(fā)光。由于該發(fā)光的波長(zhǎng)與空心陰極燈光源發(fā)光的波長(zhǎng)相同，因輝光原子化器中被測(cè)元素的發(fā)光與之重疊而不能準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)元素的基態(tài)原子對(duì)光源發(fā)光的吸收程度。為了扣除輝光原子化器中被測(cè)元素的發(fā)光，本實(shí)施例采用直流脈沖電源驅(qū)動(dòng)輝光原子化器。如圖1所示，輝光原子化器供電脈沖的頻率是空心陰極燈電源脈沖的2倍，脈沖寬度小于空心陰極燈電源的脈沖寬度。相鄰的兩個(gè)脈沖分別處于與空心陰極燈的脈沖完全重疊和完全不重疊的狀態(tài)。為了分別采集單獨(dú)的空心陰極燈的光電信號(hào)、單獨(dú)的輝光原子化器中被測(cè)元素的發(fā)光的光電信號(hào)以及空心陰極燈與輝光發(fā)光重疊時(shí)的光電信號(hào)，采用時(shí)間分辨采樣技術(shù)。 采樣門(mén)脈沖的相位如圖1所示，T1時(shí)刻只有空心陰極燈發(fā)光，此時(shí)采集到的是單獨(dú)的空心陰極燈發(fā)光的信號(hào)，記作Itl ;T2時(shí)刻輝光原子化器的發(fā)光與空心陰極燈的發(fā)光信號(hào)重疊，采集到的是空心陰極燈發(fā)光被測(cè)定元素吸收之后的透射光與輝光原子化器中被測(cè)元素發(fā)光之和，記作Ih ；T3時(shí)刻只有輝光原子化器中被測(cè)元素的發(fā)光，此時(shí)采集到的輝光原子化器中的發(fā)光的信號(hào)，記作Ie。從Ih中減去Ie即是空心陰極燈通過(guò)輝光原子化器被測(cè)定元素吸收后的透射光，記作Ii，即Ii = IH-IG，對(duì)(I0Ai)的值取對(duì)數(shù)，Iog(IcZIi) = A，得到輝光原子化器中測(cè)定元素產(chǎn)生的吸光度A。吸光度A與空心陰極燈光束通過(guò)的區(qū)域的被測(cè)元素的原子密度具有正比例關(guān)系，預(yù)先測(cè)定已知含量的樣品，建立試樣中被測(cè)元素含量與吸光度A 的函數(shù)關(guān)系，根據(jù)未知樣品產(chǎn)生的吸光度A即可計(jì)算出未知樣品中被測(cè)元素的含量。
權(quán)利要求
1.一種原子吸收的測(cè)量方法，其特征在于該方法通過(guò)校正輝光原子化器中被測(cè)元素的發(fā)光進(jìn)行原子吸收測(cè)量的方法，包括如下步驟輝光原子化器和光源采用不同頻率的脈沖供電；分別采集光源發(fā)光的信號(hào)Ιο、輝光放電脈沖的發(fā)光信號(hào)Ie和光源發(fā)光脈沖與輝光放電發(fā)光脈沖重疊時(shí)的信號(hào)ΙΗ，則校正輝光發(fā)光信號(hào)后的光源透射光信號(hào)為I11-Ie，計(jì)算輝光原子化器中被測(cè)元素產(chǎn)生的吸光度A = IogItl/(I11-Ie)，根據(jù)吸光度與被測(cè)元素含量的函數(shù)關(guān)系和試樣的吸光度計(jì)算出被測(cè)元素的含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于采用分別在輝光原子化器供電脈沖、光源供電脈沖以及兩者重疊供電脈沖下的光電信號(hào)，校正輝光發(fā)光信號(hào)，用以得到光源透射光信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于輝光原子化器和光源采用直流脈沖供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于輝光原子化器電源的頻率比光源的供電頻率高，每隔一定的間隔有一個(gè)光源的脈沖與輝光的的脈沖完全重疊或部分重疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于輝光原子化器電源的脈沖寬度與光源的脈沖寬度相同或不相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于采用門(mén)電路技術(shù)分別采集光源發(fā)光的信號(hào)Itl、輝光電源脈沖的信號(hào)Ie和光源脈沖與輝光電源脈沖重疊時(shí)的信號(hào)ΙΗ。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述輝光放電原子化器置于光源光路上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述輝光放電原子化器是實(shí)現(xiàn)試樣中被測(cè)元素的原子化的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述輝光放電原子化器包括兩側(cè)具有能使光透過(guò)的石英窗的帶真空系統(tǒng)的腔體、具有一個(gè)陽(yáng)極和一個(gè)以導(dǎo)電試樣充當(dāng)?shù)年帢O，由電源維持陰極與陽(yáng)極間放電，實(shí)現(xiàn)試樣中被測(cè)元素的原子化的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述光源為空心陰極燈、無(wú)電極放電燈等線光源，或者是經(jīng)過(guò)機(jī)械調(diào)制的白熾發(fā)光的連續(xù)光源。
全文摘要
本發(fā)明屬于分析化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域原子吸收分析的一種原子吸收的測(cè)量方法。該方法通過(guò)校正輝光原子化器中被測(cè)元素的發(fā)光進(jìn)行原子吸收測(cè)量的方法，該方法包括如下步驟輝光原子化器和光源采用不同頻率的脈沖供電；分別采集光源發(fā)光的信號(hào)I0、輝光放電脈沖發(fā)光的信號(hào)IG和光源發(fā)光脈沖與輝光放電發(fā)光脈沖重疊時(shí)的信號(hào)IH，則校正輝光發(fā)光信號(hào)后的光源透射光信號(hào)為IH-IG，計(jì)算輝光原子化器中被測(cè)元素產(chǎn)生的吸光度A＝log I0/(IH-IG)，根據(jù)吸光度與被測(cè)元素含量的函數(shù)關(guān)系和試樣的吸光度計(jì)算出被測(cè)元素的含量。采用本發(fā)明的原子吸收測(cè)量方法準(zhǔn)確測(cè)量了光源發(fā)光透過(guò)輝光原子化器前后的變化，可準(zhǔn)確計(jì)算出樣品中被測(cè)元素的含量。
文檔編號(hào)G01N21/31GK102539351SQ201010621260
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者宋雅東, 李繼東, 蘇延靜, 鄭永章, 陳輝 申請(qǐng)人:北京普析通用儀器有限責(zé)任公司, 北京有色金屬研究總院