连续光源原吸发展前景

关于连续光源原子吸收的发展前景

91年美国光谱物理学家Heiftje对原子吸收分析技术的发展进行了总结，把以下一些大事归纳为原子吸收的里程碑

原子吸收光谱技术的发展

年代研究者研究内容

1953 Walsh 原子吸收第一个专利

1954 Brodye 用原子吸收进行Li同位素分析

1959 L’vov 第一篇石墨炉AA的报告（俄文）

1962 Amos & Willims N2O-C2H2 火焰的使用

1962 D2灯背景校正用于原子吸收

1968 Massmann 石墨炉用于原子吸收

1969 Holak 氢化物发生用于原子吸收

1971 Hadeishi 塞曼效应用于AA背景校正

1977 恒温石墨炉商品化

1983 Smith & Haifitye S-H法背景校正用于AA

1986 L’vov 发表“石墨炉原子吸收绝对分析”。

从表中所列的事件可以看出其主线只有两条，一是原子化器的进展，一是背景校正技术的发展和应用，所有这些实际是基于A.walsh关于原子吸收的第一篇论文，即：使用锐线光源，用峰值吸收代替积分吸收，基态原子的浓度和它对特征辐射的吸收，符合吸收定律。在Heiftje发表这篇文章以后，许多研究工作者进行了不断的努力。在仪器技术上值得关注的有：横向加热石墨炉，纵向塞曼效应背景校正，以及如Analyt700、800型和日立Z2000的一些改进，实现了“实时双光束”，“同时”背景校正等，但这些都没有离开上述发展的内容。因此，在那时，我们曾经提出原子吸收光谱技术成熟了，其基本标志就是：

原子吸收分光光度法成熟的标志

1．基本理论的成熟：L`vov“绝对分析”的发表

2．各种商品原子化器的完善

3．背景校正技术的应用

4．仪器自动化.微机应用和智能化的发展

人们也一直致力于多元素测定，因为，原子吸收最大的缺陷之一就是分析速度。出现过一些商品仪器，其中包括：

日本日立公司的Z-9000四通道石墨炉原子吸收；

美国热电公司的AAScam800原子吸收；

美国瓦里安公司的Spectra220FS；

美国珀金-埃尔默公司的SIMA6000；

还有Leemam公司的Analgt16等。

其中日立是使用传统光学系统，四个通道。热电，瓦里安和Leemam公司具体使用快速的光增扫描系统。珀金-埃尔默则使用高分弁中阶梯光栅二维色散单色器，结合CCD检测。然而它们都使用的是锐线光源。并且，日立，珀金-埃尔默和热电早已停产。而瓦里安的22 0FS与人们期望的多元素测定仪器差距还很远。

从上世纪70年代起J.M.Harnly和T.C.O’Haver持续不断的研究连续光源原子吸收。今年，德国耶拿分析仪器有限股份公司推出了第一台商品化连续光源原子吸收ContrAA，其工作是与德国H.Becker-Ross柏林研究小组合作的结果。这是一个极好的消息，许多分析工作者都十分关注这台仪器。

连续光源AA，如同该公司的介绍一样，需要解决的技术问题很多。

1、高强度的稳定的连续光源。Hot.Spot；

{contrAA 采用特制的高聚焦短弧氙灯作为连续光源(Hot-Spot Xe Lamp)(此灯好像是Ham amatsu公司为耶拿公司定制的)，该灯是一个气体放电光源，灯内充有高压氙气，在高频高电压激发下形成高聚焦弧光放电，辐射出从紫外线到近红外的强连续光谱。能量比一般氙灯大10-100 倍，电极距离＜1mm，发光点只有200μm, 发光点温度10000KT。}

2、高分弁的中阶梯光栅双单色器以及计算机控制；

3、高性能CCD检测器。

{contrAA 采用了最新一代的高性能CCD 线阵检测器（512 点阵）(Backside Thinned C

CD)，该检测器进一步提高了量子效率，读数速度比以往光谱仪CCD 提高一个数量级，51 2 个感光点同时检测１－２ｎｍ波段内的全部精细光谱信息，由很多个感光点的信号描绘一个吸收信号的轮廓，并能同时测定特征吸收和背景信号，得到时间-波长-信号的三维信息，将所有背景信号（包括特征谱线干扰和连续背景）同时扣除，实现了实时背景校正。}

这种检测器还降低了噪声，提高信噪比，使检出限优于普通原子吸收光谱仪

除了上述三个条件外，为了解决光谱线的识别问题，仪器使用附加光源，用Ne谱线对全波段进行波长校正。

为了保证中阶梯光栅单色器的分弁力，在单色器的进口狭缝处装有检测器，利用计算机控制，不断对氙灯的成象进行调整。等等…。

由于以上一些条件和技术，实现了多元素测定。

应该说AAS使用连续光源, 根本上改变了原来原子吸收分光光度法的原理, 已经不是A.Wa lsh的基于锐线光源的仪器结构了，除了分析速度快以外，还有如下优点：

1、由于使用了高强度的光源，已经超过了通常的锐线光源。大多数元素得到了很低的检出限。

2、使用锐线光源时，由于谱线变宽（特别是吸收线的压力变宽）和位移，吸收线和空心阴极灯发射的谱线中心波长不一致，这是原子吸收测量偏离吸收定律的根本原因。在连续光源情况下，直接观察的是吸收线，这个问题不存在，使原子吸收的线性范围从2个数量级提高到5-6个数量级，还可以同时观察不同灵敏度的分析线，以适应更大的测定浓度范围。

3、有可能测量那些不能制作空心阴极灯的元素（例如：放射性元素）。包括同位素分析。

4、由于其光学高分弁性,可以在十分邻近的波长观察分子吸收和光散射进行背景校正，又能实现传统仪器的双光束效果。

由于是单一光源，背景校正时的观察空间是一致的，由于快速的电子扫描，可以认为背景校正是同时的，并由于氙灯极高的分光谱强度，使得CSAAS系统能得到准确，高精密度的背景校正。

5、有可能用CSAAS系统进行光谱干扰的研究以及背景衰减的研究，并利用分子吸收进行非金属元素的测定，有可能利用ICP-OES的数据处理方法解决一些原子吸收中无法解决的

光谱线重迭干扰（例如213.9cm铁对锌的光谱干扰）。

6、有可能对原子化器进行进一步的研究，包括利用双线法测量石墨炉的气相温度，进而研究原子化机理和共存物的干扰机理。

CSAAS商品仪器已经问世，用石墨炉原子化器的CSAAS系统还未出现。可能是应用上的问题，各元素测定条件加热参数等如何选取等还未解决。但许多工作都成为可能，可以说它还“不够成熟”，还有很大的发展余地，还有很多工作可做，甚至是实现针对不同待测元素组合，不同基体情况下仪器条件的最佳化。其他应用的研究工作也很多，可能还会有相应软件的发展。W.Savin在描述塞曼效应时说过一句名言：“塞曼法的出现又激发起人们对高强度空心阴极灯的兴趣。“同样，我们可以设想随着CSAAS商品仪器的完善，人们又会反过来进一步研究新型原子化器，或许原子吸收将有一个发展期，使原子吸收成为更快速，更灵敏，更少基体干扰的分析手段，在此基础上逐步更加成熟。

*文中{}的文字引自于耶纳公司的资料。

1．在去年三月份，我正好到耶拿公司的优伯林根开发实验室，在那里我看到了ContrAA 的样机，实验的数据非常好，只是有些关键技术不能顺利交流。在这个实验室里进行这项实验的是中国学者郭铁铮，是我的好朋友（难兄难弟）中国科技大学1967年毕业生。

2．耶拿公司的许拉德先生原来在帕金-埃尔默公司西德分部工作，与中国比较友好，当然，也很关心中国市场。在帕金-埃尔默公司工作期间推动了北京地质仪器厂与帕金-埃尔默公司生产P-E2100原子吸收的合作，促成一些中国访问学者到帕金-埃尔默公司工作，其中有方肇伦院士，国家地质试验测试中心主任尹明研究员等。

3．据了解，耶拿公司已经在中国天津售出了第一台ContrAA，大概三个月内到货，我也很想先去看看新的仪器，多做一些了解，特别是仪器技术，应用技术。我猜想也许该仪器的应用软件应该是“开放“式的，因为，许多条件和以前的原子吸收不一样了，更重要的是高分辨的利用。国家地质试验测试中心有意与耶纳合作，开发ContrAA的应用及软件工作。4．另外，耶拿公司好像有意与国内企业合作。我想这对国内企业是有利的，耶拿公司也

应该给国内用户更多实惠才是。

关于连续光源原子吸收技术的“成熟“我在介绍时有过说明，“成熟“是相对的。它的成功，包含了现今诸多科学成果，经过多年的众多学者的努力，解决了许多关键技术，它也是“逐步“得来的。商品仪器的出现就是成熟的开始。我也提到，它将使许多过去为之望洋兴叹的事成为“可能“，其应用前景很广。我过去对其成功也估计过低，那是因为看文献太少了。

至于我国发展连续光谱原子吸收，我在给发改委的一个报告中提到：对于国内分析仪器行业，首先要解决的是“基础”，第二是解决“量大面广“，有条件的，要突出自有知识产权，“要有所为，有所不为”。在这台仪器中，如果光源，中阶梯光栅，高性能CCD都是进口，搞出来的仪器无法推广，意义就小了。我们有过这类“科研”和“产品“，有过先例。我的看法不一定对，另外可能已经脱离了本论坛主题了。杨啸涛

关于塞曼背景校正与连续光源背景校正：

不是属于偏爱，我喜欢前者，我到北京是因为我们部里组织原子吸收攻关，那时就是要设计制造塞曼原子吸收。与北京地质仪器厂（现在是海光公司）的同仁一起完成了商品塞曼原子吸收，其中火焰塞曼仪器一直延续生产至今，有很好的销售业绩和很广的用户群。当然，都是恒定磁场置于原子化器的方式。

无论是实践和理论，塞曼效应作为原子吸收的背景校正，其优越性是明显的。

我在〈原子吸收分析中的背景吸收及其校正〉一书中用一张表比较了各种背景校正的性能，虽然，后来还出现过一些背景校正新技术，但那是也都以预测，所以还是比较全面的，后来被许多书和文章引用。分析化学手册第三分册（这本书较新），引用了这张表。

实际上，最重要的恰恰是：氘灯在进行背景校正时，被观察到的波长与测定原子吸收（HCL）的波长不一致，相对于原子吸收线，前者是宽带的。因此，在遇到复杂基体时，有可能产生背景校正过度，带来了光谱干扰，得到的结果不可信，有时甚至不能测定。，关于这点，有很多文献报导，我在那小书里写了一章。无怪乎W.Slavin写道“除了最简单的情况，任何时候都用塞曼背景校正”，他还说：“塞曼背景校正的出现为石墨炉基体改进技术带来了十分广阔的前景。”因为，在使用各种改进剂时不须考虑它会不会带来光谱干扰。

他是学者，并不因为P-E公司也出氘灯仪器而违背科学。当然，氘灯仪器不是不能用，但必须在分析时注意上述问题。

关于火焰塞曼，我也喜欢推荐。火焰用塞曼背景校正可能就其校正能力而言，被认为是“不

必”。但它有附加的好处。可以减小燃气助燃气比例发生变化，或者吸喷有机试剂带来的基线漂移，用于一些特殊样品的直接测定和有机试剂萃取直接测定。另外，如同双光束仪器一样有长时间基线稳定性。这对分析量大的单位尤其合适。所以我也经常说笑话：“聪明人用火焰塞曼”。用惯了的人还不愿意放弃继续使用。

无论如何，塞曼给了你一个准确的分析结果，这一点完全可以抵消其灵敏度等的损失。

据了解，北京瑞利和广东分析测试中心正在开发火焰石墨炉两用的塞曼背景校正仪器，快检定了。据我的了解，该仪器将在国内市场上能与国外同类仪器有一争。

引自仪器信息网《论坛》