浅谈原子吸收光谱仪的工作原理

李文涛

摘 要：原子吸收光谱仪主要用于不同金属元素的测定，因而在食品安全、医疗卫生、地质勘查等方面均有较高的应用价值。本文主要探讨原子吸收光谱仪的工作原理，全文从原子吸收光谱仪应用原理、原子吸收光谱仪应用特点、原子吸收光谱仪常见故障及其处理、原子吸收光谱仪实际应用等方面展开分析，旨在为原子吸收光谱仪的实际应用与管理提供依据。

关键词：原子吸收光谱仪;工作原理;常见故障;应用分析

常言道：“世界是物质的，物质是运动的，运动是有规律的，规律是可以认识的，认识是发展变化的”。物质是由原子构成的，而原子在不断的运动中，通过吸收能量或者辐射能量能够表现出其内部运动以及规律，根据原子波长顺序排列形成的原子电磁辐射即就是原子光谱。根据原子电磁辐射规律特性逐步研发出原子吸收光谱仪。原子吸收光谱仪是一种现代分析仪器，其分析对象为各类金属元素。近年来，原子吸收光谱仪在多个行业领域得到应用，且取得了较好效果。本文主要对原子吸收光谱仪的工作原理及其相关内容加以分析。

1 原子吸收光谱仪应用原理

1.1 基本组成

原子吸收光谱仪的组成包括光源、原子化系统、分光系统以及检测系统，其中光源主要选择无极放电灯或者空心阴极灯;原子化器也有不同类型，如火焰原子化器、石墨炉原子化器、阴极溅射原子化器等;分光系统则由凹面反射镜、色散元件构成;检测系统则包括检测器、放大器、对数转换器、电脑等。图1所示为原子吸收光谱仪结构示意图。

1.2 原子吸收光谱仪工作原理

对待测原子使用相同的气态原子予以辐射，原子通过光谱并完成其他原子的吸收。原子检测前通过使用热解石墨炉对其加热，使其达到原子化，并以基态原子蒸汽形式呈现，空心阴极灯能够发射具有特征的待测原子，原子蒸汽可选择性吸收与之相应的原子，原子吸收后通过分光系统的区分以及检测器的检测，可以确定出辐射过程中的减弱程度，也就是确定原子吸收期间的吸光度。一定范围内，原子的吸收强度（即吸光度）同样品中待测元素浓度存在正比关系，这种关系可用郎伯-比耳定律表示，即A= -lg I/Io=-lgT=K×C×L，其中I表示透射光强度，Io是发射光强度，T是透射比，L是光通过原子化器光程，每一个原子吸收光谱仪的L值是确定的，C是被测样品得浓度，A=KC。通过上述过程实现定量分析，为不通过元素测定提供依据[1]。

2 原子吸收光谱仪应用特点

原子吸收光谱仪在实际应用期间具有较多优点，主要包括：较高的灵敏度。火焰原子吸收分光光度法有较高的灵敏度，该原子吸收光谱法能够完成原子总数中超过99%的基态原子测定，相应的提高了测定的灵敏度与准确度;较好的精密度。原子吸收光谱仪测定期间受到温度影响很小，且能够重复操作，整个测定期间的稳定性与重现性均良好，保证了较好的精密度，通常仪器检测相对标准偏差在1%-2%;操作简单。光源能够发出与待测元素相关的特征性入射光，基态原子测定期间不同元素之间干扰很小，能够在同一溶液中完成多种元素的直接测定[2];检测速度较快，原子吸收光谱仪有较高的准确度，通常对一个元素的测定时间在几十秒到几分钟之间;应用范围较广。目前原子吸收光谱仪在多个行业领域均有应用。比如环境保护、食品安全、地质勘探、化学加工等。有研究证实目前原子吸收光谱仪能够完成约70种微量金属元素的测定，同时还能间接完成部分非金属元素的测定。

3 原子吸收光谱仪常见故障及其处理

原子吸收光谱仪虽然应用广泛，但是在实际使用过程中也会出现不同故障，造成仪器无法使用，在此以WFX-320原子吸收光谱仪为例，对常见故障与处理方法做出分析。

3.1 燃烧器回火问题

操作人员在点火过程中如果没有严格按照程序操作，则可能出现燃烧器回火问题，此外，废液排放管如果安装不合理也会出现燃烧器回火问题。

针对燃烧器回火问题，需要严格按照点火程序进行规范操作，检查废液排放管，确保其水封性良好，必要时可对废液排放管予以重新安装;当供气管道以及邻近物因为回火发生燃烧，需要通过二氧化碳灭火器及时完成灭火处理。如果上述操作后仍然存在燃烧器回火问题，则需要联系厂家进行处理。

3.2 空心阴极灯电流过大降低测量灵敏度

原子吸收光谱仪在使用期间必须要有空心阴极灯作为光源，也是完成整个检测的基础，正常情况下空心阴极灯电流范围在3-20mA，电流过小的情况下，光源辐射强度会下降，整个光源发射稳定性会受到影响。电流过大的情况下，阴极表面溅射强度会增加，无形中提高了原子蒸气密度，出现自吸现象，不仅会缩短光源寿命，同时整个仪器检测灵敏度会下降。

针对空心阴极灯电流过大降低测量灵敏度问题，保证放电稳定、光强输出合理的情况下，工作电流应以低电流为主;明确不同空心阴极灯的最大工作电流，以此为基础确定出合适的工作电流，必要时可通过多次试验确定出最佳电流参数。

3.3 燃烧缝与光轴偏离引起灵敏度下降

原子吸收光谱仪在使用期間需要定期进行燃烧器的清洗与调整，这样可保证整个仪器工作的合理性，上述清洗以及调整过程会引起燃烧缝同光轴之间出现偏离，此时原子蒸汽中照射范围会受到影响，整个仪器检测灵敏度会下降，影响到实际检测结果。

针对燃烧缝与光轴偏离引起灵敏度下降问题，可在不点火的情况下使用铜灯照亮，并在吸收蒸馏水同时逐步调整燃烧头，确保最小标准的仪器透过率以及最大标准的背景吸光度;找到仪器自带光轴校准器，将其置于燃烧缝中，再次进行燃烧器位置、光轴的调整，通过上述两次调整，消除燃烧器与光轴出现的偏离问题[3]。

4 原子吸收光谱仪的实际应用

4.1 原子吸收光谱仪在食品安全中的应用

食品安全关乎千家万户，重金属超标是最常见的食品安全问题。原子吸收光谱仪能够对食品中的某些金属元素作出测定，并将其与食品标准数据加以对比，进而确定出不同食品是否有重金属超标问题。

周道志等对蔬菜中铁、铜含量使用原子吸收光谱法测定并作出分析，通过对大白菜、菠菜、花菜、西红柿等样品中铁元素、铜元素测定，研究认为原子吸收光谱仪能够用于蔬菜中铁、铜含量水平测定，蔬菜中铁、铜含量正常，没有出现超标问题[4]。

4.2 原子吸收光谱仪在地质勘查中的应用

地质勘查中通常会涉及到较多的地质元素，通过在地质勘查中使用原子吸收光谱仪可掌握地质中存在的元素类型，尤其是一些稀有金属元素的测定，可为其矿产开采提供参考。有研究证实了原子吸收光谱仪在金、银、钼、锡等方面均有较好的应用价值。原子吸收光谱仪能够为地质行业金属元素的分析发挥辅助作用。

5 结束语

原子吸收光谱仪是一种重要的金属分析仪器，其在现阶段应用广泛，掌握仪器的检测原理、常见故障、故障原因与应对措施等，能够保证原子吸收光谱仪的科学使用，保证其检测灵敏度、准确度。实际应用期间可根据不同行业特点，应用原子吸收光谱仪同时使用其他方法作为参照，便于进一步对原子吸收光谱仪的具体应用价值做出评价。

参考文献：

[1]李雷.火焰原子吸收分光光度计的方法及应用[J].化工管理，2020（03）：186.

[2]李春林.原子吸收光谱仪常见故障的排除[J].科技创新与应用，2018（09）：92-93.

[3]胡博珂，王亚.浅谈原子吸收光谱仪使用时常见的问题[J].科技风，2019（36）：133.

[4]周道志，曾凤仙.原子吸收光谱法测定蔬菜中铁、铜的含量[J].食品安全导刊，2018（27）：110-111.