元素分析中原子熒光得到廣泛應用
原子熒光光譜(AFS)的基本原理是:基態原子(一般為氣態)吸收合適的特性頻率的輻射而被激發至高能態,激發態原子在去激發過程中以光輻射的形式發射出特征波長的熒光,根據其特征及強度,確定化學元素及含量,實際分析中使用共振能級躍遷,即共振熒光檢測。
氫 化物發生—原子熒光光譜分析技術能將分析元素與大量的基體分離,其基體干擾主要產生在氫化物發生階段,基體干擾小,并且還能將分析元素充分富集,提高了進 樣效率,進一步增加了方法靈敏度,從而推動了儀器的商品化和市場化。在分析領域中,原子熒光的儀器設備和應用技術我國都處于世界領先地位,氫化物發生—原 子熒光光譜儀也是我國率先推出的成品儀器。目前在國內已廣泛應用于氫化發生的11 個元素:砷、硒、汞、鎘、鉛、銻、鉍、鋅、碲、錫、鍺的測定。檢出限(μg/L):As、Se、Pb、Bi、Te、Sn、Sb < 0.01;Hg、Cd < 0.001;Zn < 1.0;Ge < 0.05。
原子吸收測定汞時,水分在213.7 nm 也有較大的吸收而產生干擾,加上汞的原子化溫度很低,所以原子吸收法測定汞靈敏度差。砷、硒、銻、鉍、碲等半導體元素采用原子吸收分光光度法測定效果也不 理想,而原子熒光可以和原子吸收互補,勝任上述元素的測定。因此《環境空氣 汞的測定巰基棉富集- 冷原子熒光分光光度法》(HJ542-2009)和《水質 汞的測定冷原子熒光法》(HJ/T341-2007)均采用該方法測定汞。此外,水利部也頒布了《測定砷、硒、汞、鉛等的一系列原子熒光標準方法》 (SL327.1~4-2005)。
由于熒光強度在一定條件下與激發輻射強度呈正比,要獲得低檢出限,需要高強度光源。最初常用的空心陰極 燈由于能量低而被淘汰,取而代之的是高壓氙燈和一系列的高強度空心陰極燈,并以大的占空比脈沖供電,以提高發射強度。現在商品化的儀器大多采用高強度空心 陰極燈。儀器的自動進樣器能夠實現樣品自動稀釋功能。全封閉反應系統采用高效旋流式反應分離裝置,使反應更完全,產生的廢氣及樣品稀釋等步驟產生的有害氣 體由儀器統一排出。氣液隔離裝置消除了氣泡對原子化器的影響。多通道設計能夠實現三元素或雙元素同時測定,大大節省了分析人員的分析時間,提高了工作效 率。
原子熒光分光光度法在我國發展了十幾年,已經相對成熟,并得到廣泛的應用和認可。目前北京海光、北京吉天、北京普析通用、江蘇天瑞、北京金索坤和北京北分瑞利等儀器公司都成功推出了自主研發的產品,可以說原子熒光分光光度計已經是幾種無機元素分析必備的儀器之一。
ICP-MS 逐漸進入實驗室
ICP-MS 是一種將等離子體(ICP)技術和質譜(MS)結合在一起的分析儀器。被分析樣品通常以水溶液的氣溶膠形式進入由射頻能量激發的等離子體中心區,等離子體 的高溫(7000K)使樣品去溶劑化、汽化解離和電離,部分等離子體經過不同的壓力區進入質譜真空系統,正離子被拉出并按照質荷比分離測定。
以ICP 作為離子源的ICP-MS 已發展了近30 年,形成了各類的ICPMS。按照質量篩選器的不同將ICP-MS 分為:四級桿ICP-MS、高分辨ICP-MS(磁質譜)、ICP-TOF-MS(飛行時間質譜)。其中應用最成熟、最廣泛的是四級桿質譜,占據整個 ICP-MS 市場的90% 左右。ICP/MS 的四級桿質譜和有機分析四級桿質譜沒有本質的不同,只是掃描元素的質量數范圍需要從6 amu 到260 amu,而不是有機分析掃描的幾十到上千amu。
與傳統的無機分析方法相比,ICP-MS 具有元素分析最寬的動態線性范圍、極低的檢出限、分析精密度高、干擾小、分析速度快以及可同時分析多種元素。比ICP-AES、AAS 和AFS 更具優勢,但是單機價格高,運成本高,使其在短期內難以撼動原子吸收,原子熒光和發射光譜的統治地位。