原子吸收光谱法干扰及消除方法篇

原子吸收光谱法的主要干扰有物理干扰、化学干扰、电离干扰、光谱干扰和背景干扰等。

一、物理干扰

     物理干扰是指试液与标准溶液物理性质有差异而产生的干扰。如粘度、表面张力或溶液的密度等的变化，影响样品的雾化和气溶胶到达火焰传送等引起原子吸收强度的变化而引起的干扰。

    消除办法：配制与被测试样组成相近的标准溶液或采用标准加入法。若试样溶液的浓度高，还可采用稀释法。

二、化学干扰

   化学干扰是由于被测元素原子与共存组份发生化学反应生成稳定的化合物，影响被测元素的原子化，而引起的干扰。

消除化学干扰的方法：

（1）选择合适的原子化方法

     提高原子化温度，减小化学干扰。使用高温火焰或提高石墨炉原子化温度，可使难离解的化合物分解。

     采用还原性强的火焰与石墨炉原子化法，可使难离解的氧化物还原、分解。

（2）加入释放剂

      释放剂的作用是释放剂与干扰物质能生成比被测元素更稳定的化合物，使被测元素释放出来。

     例如，磷酸根干扰钙的测定，可在试液中加入镧、锶盐，镧、锶与磷酸根首先生成比钙更稳定的磷酸盐，就相当于把钙释放出来。

（3）加入保护剂

    保护剂作用是它可与被测元素生成易分解的或更稳定的配合物，防止被测元素与干扰组份生成难离解的化合物。保护剂一般是有机配合剂。例如，EDTA、8-羟基喹啉。

（4）加入基体改进剂

    对于石墨炉原子化法，在试样中加入基体改进剂，使其在干燥或灰化阶段与试样发生化学变化，其结果可以增加基体的挥发性或改变被测元素的挥发性，以消除干扰。

三、电离干扰

     在高温条件下，原子会电离，使基态原子数减少，吸光度下降，这种干扰称为电离干扰。

     消除电离干扰的方法是加入过量的消电离剂。消电离剂是比被测元素电离电位低的元素，相同条件下消电离剂首先电离，产生大量的电子，抑制被测元素的电离。

     例如，测钙时可加入过量的KCl溶液消除电离干扰。钙的电离电位为6.1eV，钾的电离电位为4.3eV。由于K电离产生大量电子，使钙离子得到电子而生成原子。

四、光谱干扰

（1）吸收线重叠

     共存元素吸收线与被测元素分析线波长很接近时，两谱线重叠或部分重叠，会使结果偏高。

（2）光谱通带内存在的非吸收线

非吸收线可能是被测元素的其它共振线与非共振线，也可能是光源中杂质的谱线。一般通过减小狭缝宽度与灯电流或另选谱线消除非吸收线干扰。

（3）原子化器内直流发射干扰

五、背景干扰

       背景干扰也是一种光谱干扰。分子吸收与光散射是形成光谱背景的主要因素。

1. 分子吸收与光散射

    分子吸收是指在原子化过程中生成的分子对辐射的吸收。分子吸收是带状光谱，会在一定的波长范围内形成干扰。例如，碱金属卤化物在紫外区有吸收；不同的无机酸会产生不同的影响，在波长小于250nm时，H2SO4 和 H3PO4有很强的吸收带，而HNO3和HCl的吸收很小。因此，原子吸收光谱分析中多用HNO3和HCl配制溶液。

     光散射是指原子化过程中产生的微小的固体颗粒使光发生散射，造成透过光减小，吸收值增加。

2. 背景校正方法

     一般采用仪器校正背景方法，有邻近非共振线、连续光源、Zeeman效应等校正方法。

（1）邻近非共振线校正法    背景吸收是宽带吸收。分析线测量是原子吸收与背景吸收的总吸光度AT， AT在分析线邻近选一条非共振线，非共振线不会产生共振吸收，此时测出的吸收为背景吸收AB 。两次测量吸光度相减，所得吸光度值即为扣除背景后的原子吸收吸光度值A。

                            AT  = A +  AB

                          A = AT - AB = kc

     本法适用于分析线附近背景吸收变化不大的情况，否则准确度较差。

（2）连续光源背景校正法

    目前原子吸收分光光度计上一般都配有连续光源自动扣除背景装备。连续光源用氘灯在紫外区；碘钨灯、氙灯 在可见区扣除背景。

     氘灯产生的连续光谱进入单色器狭缝，通常比原子吸收线 宽度大一百倍左右。氘灯对原子吸收的信号为空心阴极灯原子信号的0.5%以下。由此，可以认为氘灯测出的主要是背景吸收信号，空心阴极灯测的是原子吸收和背景信号，二者相减得原子吸收值。氘灯校正法已广泛应用于商品原子吸收光谱仪器中，氘灯校正的波长和原子吸收波长相同，校正效果显然比非共振线法好。

氘灯校正背景是商品仪器使用最普通的技术，为了提高背景扣除能力，从电路和光路设计上都有许多改进，自动化程度越来越高。

    此法的缺点在于氘灯是一种气体放电灯，而空极阴极灯属于空极阴极溅射放电灯。两者放电性质不同，能量分布不同，光斑大小不同，再加上不易使两个灯的光斑完全重叠。急剧的原子化，又引起石墨炉中原子和分子浓度在时间和空间上分布不均匀，因而造成背景扣除的误差。

（3）Zeeman效应背景校正法

     Zeeman效应 是指在磁场作用下简并的谱线发生分裂的现象。Zeeman效应分为正常Zeeman效应 和反常Zeeman效应 。

在正常Zeeman效应中，每条谱线分裂为三条分线，中间一条为p组分，其频率不受磁场的影响；其它两条称为s±组分，其频率与磁场强度成正比。在反常Zeeman效应中，每条谱线分裂为三条分线或更多条分线，这是由谱线本身的性质所决定的。反常Zeeman效应是原子谱线分裂的普遍现象，而正常Zeeman效应仅仅是假定电子自旋动量矩为零，原子只有轨道动量矩时所有的特殊现象。

     利用塞曼效应校正背景的方法可分为两大类：光源调制法和吸收线调制法。

     由于施加磁场的方式不同，每一类又可分为若干小类。

① 光源调制法

     这种方法是将磁场加在光源上，使共振发射线发生塞曼分裂。此法亦分为：

光束方向平行于磁场的方法（ ±s旋转检偏器调制法）

     这一方法又称为同位素位移塞曼原子吸收法，是在同位素光源上施加一个永久磁场，使光源发射线发生塞曼分裂。经磁场分裂后的±s圆偏振光，用1/4延迟板变为相位不相同的两直线偏振光，再用旋转式偏转检偏器将s+ 与 s-组分分开，让±s组分中之一组分位于共振吸收线中心，作为测量光束，另一组分位于远离吸收线中心位置，作为参比光束。

光束方向垂直于磁场的方式（ p、±s旋转检偏器调制法）

    在光源上施加一个永久磁场，光源共振发射线分裂为p、±s组分，三组分同时通过试样原子蒸气时p组分为试样原子蒸气和背景吸收，±s组分仅为背景吸收。用旋转检偏器将p、±s两相互垂直的直线偏振化组分分开，交替地送到检测系统，即得到校正了背景的试样原子吸收信号。

②  吸收线调制法

    这类方法是在原子化器上施加磁场，使吸收线发生塞曼效应。

p‖与p^偏振交替调制方式

    此法是在原子化器上施加一个永久磁场，其方向与光束垂直，使吸收线分裂为p 、s+和 s-组分， p 组分平行于磁场方向， ±s组分垂直于磁场方向。光源发射线通过检偏器后变成偏振光，其偏振化方向一时刻平行于磁场方向为p‖光束，另一时刻垂直于磁场方向为p^光束。吸收线p 组分与平行于磁场方向的发射线p‖成分方向一致，产生吸收，由于背景吸收没有方向性，因此测得的是原子吸收和背景吸收。

    当垂直于磁场方向的光束p^成分通过原子蒸气时，因与吸收线p 组分偏振方向不同，不产生原子吸收，但与背景产生吸收，因为背景吸收与发射线偏振方向无关。以p‖为测量光束， p^为参比光束，所测得信号差，则为经过背景校正后的“净吸光度”。

吸收线磁场调制方式

     一交变磁场（方向与光束垂直）置于原子化器，用磁场对原子化过程中的原子吸收线进行调制。无磁场（H=0）时，原子吸收线不发生Zeeman分裂，有磁场（H=HMAX）时，原子吸收线分裂为p和±s组分。在光路中放置一个偏光元件，只允许光源辐射光中与磁场方向垂直的偏振光成分通过。在H=0时，与通常原子吸收一样，测量原子吸收和背景吸收；在H=HMAX时，原子吸收线发生Zeeman分裂，其p组分与光源辐射的偏振光波长一致，但偏振方向正交，故不发生吸收，此时测量的为背景吸收。两者之差为校正了背景的净吸收信号。