Wat is AAS/Atoomabsorptiespectroscopie?

Atoomabsorptiespectroscopie is een instrumentele analysetechniek voor snelle analyse van spoormetalen.Het is gebaseerd op elementspecifieke golflengte lichtabsorptie door atomen in de grondtoestand in de vlam of elektrothermische grafietoven.

Het vindt immense toepassingen in de analyse voor spoormetalen in de bodem, meren, rivieren, oceanen, en drinkwater, farmaceutische producten, voedingsmiddelen en dranken, geologische en mineralogische monsters, aardolieproducten, biologische vloeistoffen en specimens en forensische analyse. Het is gebruikelijk resultaten te verkrijgen in ppm-niveaus en een hogere gevoeligheid van ppb-niveaus wanneer we gebruik maken van grafietovenverstuiving.

Waarom niet beginnen met een korte video?

Een geïllustreerde video laat de veranderingen zien die plaatsvinden wanneer een monster dat een spoormetaal bevat in een vlam wordt opgezogen. Dergelijke fysische veranderingen gaan gepaard met veranderingen in de absorptie van licht door atomen in de grondtoestand en de meting van het absorptiesignaal voor kwantitatieve schattingen wordt in de video geïllustreerd.

Toepassingen van atoomabsorptiespectroscopie

Atoomabsorptiespectroscopie biedt kosteneffectieve haalbare oplossingen voor de analyse van sporen van metalen in het hele scala van natuurlijke en door de mens gemaakte materialen, zoals geologische monsters, milieumonsters, biologische specimens, landbouwproducten en bodems, geneesmiddelen, voedingsmiddelen en drinkwater.

De techniek biedt voordelen in snelheid, gevoeligheid en precisie ten opzichte van de klassieke gravimetrische methoden. De invoering van toebehoren zoals grafietoven, stroominjectieanalyse en verbeteringen in de onderdrukking van matrixinterferenties hebben verder bijgedragen tot verbetering van de gevoeligheid en selectiviteit van analyten in complexe matrices.

Atomaire Absorptiespectroscopie toepassingen op het gebied van milieu, drinkwater, mijnbouw en mineralogie, oceanografische studies, bodem, farmaceutica, voedingsmiddelen, speelgoed, forensisch onderzoek zijn van groot belang.

De lijst is eindeloos en de aan- of afwezigheid van spoormetalen is een factor die niet over het hoofd mag worden gezien bij de evaluatie van de eigenschappen van materialen of bij bezorgdheid over de gezondheid en veiligheid van de mens.

De chemische technieken die worden gebruikt voor de analyse van spoormetalen zijn geëvolueerd van eenvoudige gravimetrische methoden tot zeer geavanceerde tijdbesparende instrumentele technieken. Atoomabsorptiespectroscopie is een populaire techniek die een bescheiden investering en betaalbare operationele kosten met zich meebrengt.

Deze eigenschappen, gekoppeld aan een hoge graad van nauwkeurigheid en precisie van de resultaten, hebben bijgedragen tot de wijdverspreide aanwezigheid van atoomabsorptiespectrometers in universiteitslaboratoria, industriële laboratoria en laboratoria van regelgevende instanties over de hele wereld.

Principe van atoomabsorptiespectroscopie

Atoomabsorptiespectroscopie (AAS) is gebaseerd op het principe dat vrije atomen in de grondtoestand licht van een bepaalde golflengte kunnen absorberen. Deze zeer specifieke golflengten geven de techniek een uitstekende specificiteit en detectiegrenzen bij de AAS-analyse. De absorptie voor elk element is specifiek, geen enkel ander element absorbeert deze golflengte. Typische toepassingen van AAS zijn onder meer –

• Kwantitatieve metaalconcentraties in oplossing
• Analyse van lood in verf
• Monitoring van spoormetalen in industriële afvalwaterstromen
• Trace elements in product/grondstoffen samen met ICP-MS
• Analyse van additieven en zuiverheid in staal en andere metaallegeringen
• Analyse van verontreinigingen op laag niveau

Verschillende analysetechnieken zijn toegepast voor detectie en kwantitatieve schatting van spoormetalen in verschillende soorten matrices. Klassieke technieken op basis van gravimetrie en titrimetrie gaven een goede nauwkeurigheid maar waren tijdrovend.

De toenemende vraag naar analyses met hoge snelheid leidde tot de invoering van instrumentele methoden zoals ion-selectieve elektroden, UV-VIS-spectroscopische technieken, atoomabsorptiespectroscopie, ICP – OES en ICP – MS. De keuze van de techniek hangt af van de vereiste detectieniveaus, de beschikbare hoeveelheid monster en vooral het beschikbare budget. Het onderwerp wordt tot op zekere hoogte behandeld in het artikel Welke elementaire analysetechniek is geschikt voor mij.

Atomaire Absorptiespectroscopie is een matig geprijsde instrumentele analysetechniek die een hoge mate van nauwkeurigheid en precisie van de resultaten biedt. Wegens zijn hoge analysecapaciteit vindt het zijn rechtmatige plaats in universitaire laboratoria, verontreinigingscontrolelaboratoria en industriële kwaliteitscontrolelaboratoria.

In dit artikel worden enkele gebieden belicht waar de kennis van het werken met een atoomabsorptiespectrometer een troef zal blijken te zijn bij het verbeteren van uw professionele groei.

In het geval dat u zich bezighoudt met een van de activiteiten of gebieden besproken in het artikel of willen landen in dergelijke gebieden, zul je staan om te winnen door middel van up-gradation van uw kennis en technische vaardigheden op deze techniek.

Atomaire absorptie spectroscopie toepassingen

Mijnbouw en geologie – De elementaire samenstelling van mineralen en rotsen waardevolle informatie over de commerciële haalbaarheid van het uitvoeren van mijnbouwactiviteiten in gebieden verkend. Na de mijnbouw moeten de ertsen en mineralen op hun samenstelling worden getest om de raffinage efficiënter te laten verlopen. Evenzo is de analyse van spoormetalen van grote waarde bij de prospectie naar olie- en waterafzettingen.

Gemstones worden ook gesorteerd op basis van de aanwezigheid van bepaalde spoormetalen. Elementaire samenstelling van archeologische artefacten is nuttig bij het traceren van hun herkomst.

Milieubewaking – Milieubewaking voor verontreiniging met sporenmetalen van industrieel afvalwater, oceanen, rivieren en meren is belangrijk voor het vaststellen van de veiligheid van water voor drinkwater en commercieel gebruik. Het is belangrijk om vast te stellen of dergelijke monsters binnen de door regelgevende instanties vastgestelde veiligheidsgrenzen vallen. Milieumonitoring speelt ook een belangrijke rol bij de evaluatie en de haalbaarheid van de locatie voor het opzetten van commerciële projecten.

Materiaalontwikkeling – Gemeenschappelijke eigenschappen van materialen zoals hardheid, brosheid, korrelgrootte, kristalliniteit en amorfheid worden aanzienlijk beïnvloed door samenstelling en spoormetalen. Sporenmetaalanalyse kan nuttige informatie verschaffen over de prestatie-eigenschappen van dergelijke materialen.

Farmaceutische producten – Sporenmetaalanalyse speelt een belangrijke rol bij de formuleringsontwikkeling, de katalysatorefficiëntie en de doseringslimieten. De meeste elementen hebben een gunstige rol tot bepaalde voorgeschreven grenzen, maar boven die grenzen zijn de effecten schadelijk.

Levensmiddelen en dranken – In synthetische verwerkte levensmiddelen vindt metaalpickup plaats als gevolg van contact met verwerkingsapparatuur en katalytische omzettingen. Omdat de consument zich met de dag meer bewust wordt van de veiligheid van voedsel, moeten de fabrikanten ervoor zorgen dat de sporenmetalen de toegestane grenzen niet overschrijden en dit vereist strenge kwaliteitscontroles met behulp van atoomabsorptiespectroscopie en andere geavanceerde instrumenten.

Olie en aardolie – Zowel spijsolie als minerale olie moeten worden geraffineerd voordat zij worden geconsumeerd. Deze raffinage kan zowel distillatie als katalytische raffinage omvatten. De opname van metalen tijdens dergelijke bewerkingen kan leiden tot verslechtering van de prestaties of tot gevaren voor de consument. Sporenmetaalanalyse van motorolie levert nuttige diagnostische informatie op over de slijtage van motoronderdelen.

Landbouw – Sporenmetaalsamenstelling van bodems naast hun zure of basische aard is essentieel om hun productiviteit en voedingswaarde vast te stellen. De sporenmetaalsamenstelling van planten (bladeren, stengels en wortels) geeft een goed beeld van hoe de opname van mineralen onder verschillende groeiomstandigheden wordt verdeeld.

Forensisch onderzoek – Analyse van sporenmetalen levert waardevolle informatie op over monsters zoals maaginhoud voor voedselvergiftiging, verfspanen, vezels en haarstrengen die op de plaats van een misdrijf zijn verzameld.

Typen atoomabsorptiespectroscopie

Systemen voor atoomabsorptiespectrometrie (AAS) zijn tegenwoordig betrekkelijk goedkope instrumenten. Sommige voorspellen ook multi-(weinig) -element vermogen. Er zijn verschillende soorten AAS – Vlam (F AAS), Koude damp (CV AAS), Hydride-genererende (HG AAS), en Grafietoven (GF-AAS) systemen.

Instrumentatie van AAS

Atomisator

Het monster moet eerst worden verstoven om te kunnen worden bestudeerd. De verstuiving is een belangrijke stap in AAS als hulpmiddelen bij het bepalen van de gevoeligheid van de lezing. Een doeltreffende verstuiver creëert een groot aantal homogene vrije atomen. Hoewel er vele soorten verstuivers bestaan, worden er slechts twee algemeen gebruikt: Vlam- en elektrothermische verstuivers.

Stralingsbron

Er is een stralingsbron die het verstoven monster bestraalt. Het monster absorbeert een deel van de straling, en de rest gaat door de spectrometer naar een detector. Stralingsbronnen zijn er in twee categorieën: Lijnbronnen en continuümbronnen. Lijnbronnen exciteren de analyt en zenden zo hun eigen lijnenspectrum uit. Continuumbronnen hebben straling die zich over een breder golflengtebereik verspreidt.

Spectrometer

Spectrometers worden gebruikt om onderscheid te maken tussen verschillende soorten golflengten van licht voordat zij naar de detector gaan. De spectrometer in AAS kan zowel een single-beam als een double-beam zijn.

Spectrometers met enkelvoudige bundel vereisen dat de straling rechtstreeks door het verstoven monster gaat. Terwijl bij double-beam spectrometers twee lichtbundels nodig zijn – een straal die direct door het monster gaat, en een andere die helemaal niet door het monster gaat.

Leren van atoomabsorptiespectroscopie

Inzicht in de grondbeginselen en de werking van atoomabsorptiespectroscopie is een carrièredoelstelling van elke spoormetaalanalist. De hedendaagse spoormetaalanalist kan het zich niet veroorloven onwetend te blijven van deze gevestigde techniek.

Bewustwording en behoefte aan het testen van materialen bestond al in de oudheid en is gegroeid om gelijke tred te houden met de groei van de menselijke beschaving. Vandaag de dag kan men zich geen enkel door de mens gemaakt produkt voorstellen, of het nu een werktuig, een glazen siervoorwerp, een voedingsmiddel, een farmaceutisch produkt, een plastic produkt of wat dat betreft enig ander produkt is, dat niet in een bepaald stadium van zijn fabricage een kwaliteitscontrole met behulp van analytische technieken heeft ondergaan.

Zelfs onze natuurlijke hulpbronnen zoals water, lucht, voedselgranen, fruit en groenten zijn gecertificeerd voor menselijke consumptie nadat zij laboratoriumproeven hebben ondergaan.

Analyse van spoormetalen kreeg betekenis bij het begin van het tijdperk van de metalen. Zelfs in die tijd was het algemeen bekend dat de samenstelling van legeringen van invloed is op de eigenschappen van metalen die worden gebruikt voor de ontwikkeling van wapens voor oorlogsvoering, de jacht, werktuigen, de opslag van voedsel en drinkwater.

De werkzaamheid van kruidengeneesmiddelen op basis van oude systemen zoals Ayurveda, Unani en Siddha is afhankelijk van de aanwezigheid van spoormetalen of hun oxiden in onjuiste hoeveelheden. Een teveel aan dergelijke bestanddelen kan rampzalig zijn voor de consument.

Kennis van AAS, de mogelijke toepassingen en de operationele aspecten is een troef voor elke analytische wetenschapper. Het certificaat cursus over atoomabsorptie spectroscopie is ontworpen met de eisen van de werkende chemicus in het achterhoofd.

Het AAS-programma bij Lab Training is ontworpen om inzicht te geven in de basis, de werking en het onderhoud blootstelling aan een probleemloze werking van het systeem te garanderen.

De cursisten krijgen de extra voordelen van het begrijpen van de werkplek omgeving door interactie met onze technische experts. De cursus legt ook de nadruk op elementaire laboratorium procedures die vaak over het hoofd gezien in het universitaire curriculum.

Het programma is gunstig voor pas afgestudeerden die uitkijken naar een carrière in de industriële kwaliteitscontrole en onderzoekslaboratoria en ook voor de werkende professional die krijgt een kans om hun vaardigheden en bewustzijn van de vooruitgang in de techniek te upgraden.

Het programma is interactief van aard met quiz sessies tussen de verschillende modules. Bij voltooiing van het programma wordt een certificaat van deelname uitgereikt en wordt plaatsingsbijstand en begeleiding geboden aan verlangende deelnemers.

Glossarium van AAS-termen

Het glossarium zal u helpen de terminologie te begrijpen voor het geval u nog niet bekend bent met de techniek.

Atomaire Absorptiespectroscopie	Studie van element-specifieke lichtabsorptie door atomen in de grondtoestand voor schatting van de concentratie van het element in de monsteroplossing.
Atomisatie	Proces van reductie van een monster tot atomen in de grondtoestand door toepassing van warmte met behulp van een vlam of een grafietoven.
Atom	Het kleinste deeltje van een element of verbinding. Het bestaat uit een centrale kern met neutrale deeltjes, neutronen genaamd, en positief geladen protonen. De elektronen draaien rond de centrale kern in schillen van verschillende energieniveaus. Het aantal elektronen is gelijk aan het aantal protonen in het neutrale atoom.
Atomaire Emissiespectroscopie	Kwantitatieve identificatie en kwantificering van elementen door emissie van karakteristieke golflengte van licht bij excitatie van een element door middel van een vlam of plasma
Atomaire Fluorescentiespectroscopie	Meting van licht dat wordt uitgezonden bij verval van elementen uit aangeslagen toestanden.De meting wordt verricht onder een hoek ten opzichte van het optische straalpad, zodat de detector alleen de fluorescentie in de vlam ziet en niet het invallende licht van de lamp.
Absorbantie	De hoeveelheid of fractie van invallend licht die door de atomen in de grondtoestand wordt geabsorbeerd. Zij is recht evenredig met het aantal atomen in de grondtoestand in de bundel en ook met de optische weglengte van de vlam overeenkomstig de wet van Beer Lambert van lichtabsorptie
Absorbantie-eenheid	een verhouding van de intensiteit van de doorgelaten vlucht tot de intensiteit van het invallende licht. Het is een eenheid zonder grootheid, maar wordt gewoonlijk uitgedrukt in absorptie-eenheden (EU)
Afzuiging	verliezen bij de reductie van vloeibare monsterstroom tot fijne druppeltjes voor invoering in de vlam
Acetyleen	Gewoon gas als brandstof ter ondersteuning van de verbranding van de vlam.Zorgt voor temperaturen in het bereik 2150-23000C
Argon	Gas dat algemeen wordt gebruikt als vulgas in holle kathodelampen en als monsterdrager in grafietovenanalyses
Air	Gebruikt als oxidans in combinatie met acetyleen als brandstofgas om de vlam te ondersteunen
Luchtcompressor	Apparaat voor levering van lucht aan de atoomabsorptiespectrometer. De olie minder luchtcompressor heeft de voorkeur aangezien de verontreiniging van olie daardoor wordt vermeden
Brander	Een component van AAS-systeem dat van stevig metaallichaam wordt gemaakt dat spleet op de vlakke hoogste oppervlakte heeft om de vlam te verstrekken die voor atomisering wordt vereist
van het monster
Blaashoek	Het is de snijhoek van een mechanisch gelijnd traliewerk waarbij de invalshoek gelijk is aan de reflectiehoek zodat de lichtintensiteit het grootst is met minimaal verlies door diffractie. Voor een grotere efficiëntie worden dubbele gestraalde tralies gebruikt die een grotere lichtdoorvoer geven over het golflengtebereik van de spectrometer
Achtergrond	alle andere vreemde lichtbronnen dan het doorgelaten licht dat de detector bereikt en de signaalabsorptie beïnvloedt
Achtergrondcorrectie	Het middel dat wordt toegepast om de effecten van de achtergrond op het signaal te verminderen
Concentratie	De hoeveelheid element die aanwezig is in een volume-eenheid van een oplossing.Gewoonlijk uitgedrukt in ppm (mg/lit) of ppb (μg/lit)
Karakteristieke concentratie	Concentratie van een element uitgedrukt in mg/lit die nodig is om een extinctiesignaal van 1% of 0,004 extinctie te produceren. Kennis van de karakteristieke concentratie helpt het concentratiebereik te voorspellen dat nodig is om optimale absorptieniveaus voor analyse te produceren
Collimatie	Samentrekken van de lichtbundel volgens de vereiste grootte
Kathode	Een elektrode in de lamp, gemaakt van het zuivere metaal waarvan de analyse in de monsteroplossing vereist is
Copper	Een half doorzichtige half ondoorzichtige schijf die in de lichtbundel draait om de lichtbundel te splitsen zodat deze afwisselend door het monster of eromheen kan gaan	Een half doorzichtige half ondoorzichtige schijf die in de lichtbundel draait om de lichtbundel te splitsen zodat deze afwisselend door het monster gaat of er omheen, zodat de bundel doeltreffend dubbelstraalt
Koude-damp-kwikanalysator	Analysator voor kwik zonder gebruik te maken van een verwarmde monstercel, omdat kwik het enige element is dat als vloeistof bestaat bij kamertemperatuur
Koude-damp-kwikanalysator	Een analysator voor kwik zonder gebruik te temperatuur
Deuteriumbronnen	Een breedbandlichtbron voor achtergrondcorrectie bij vlamanalyse
Detector	Een onderdeel van het systeem dat de intensiteit van het doorgelaten licht registreert. De fotomultiplicatorbuis is de gewoonlijk gebruikte detector in AAS
Dubbelstraalsysteem	Optische opstelling die de lichtstraal afwisselend door het monster laat gaan en er als referentiestraal omheen laat gaan.
Desolvatie	Van monsterdruppels door hitte binnen de vlam
Uitlaatventilatiesysteem	Een assemblage voor verwijdering van hete corrosieve verbrandingsgassen en dampen uit de vlam
Electrode/ontladingslamp	een lamp die wordt gebruikt voor de analyse van vluchtige elementen.Het is een hoogenergetische lichtbron die een langere levensduur heeft dan overeenkomstige holle kathodelampen.
Excitatie	Excitatie van een atoom in de grondtoestand tot hogere energietoestanden door middel van elektromagnetische straling
Eindkap	Afneembaar deksel van de sproeikamer dat dient om het monster in de sproeikamer te brengen en tevens in de verstuiverkamer te brengen en tevens de vernevelaar vast te houden
Stroomspoiler	Een apparaat binnen de verstuiverkamer dat wordt gebruikt voor het verwijderen van grote druppels monster
Vlam	Een verstuivingssysteem dat gebruik maakt van een vlam. Gewoonlijk lucht – acetyleengasmengsel of distikstofoxide – acetyleen voor verbranding op hogere temperatuur
Flashback	Herwaartse beweging van vlam binnen brander naar sproeikamer toe te schrijven aan groter aandeel van oxidatiemiddel of zelfs zuivere zuurstof in vlam. Dit leidt vaak tot een luide explosie en beschadiging van de verstuiverkamer
Furnace	Een grafietbuis van ongeveer een cm lang met een gat aan de bovenkant voor verstuiving van het monster met behulp van elektrische verwarming van de buis
FIAS	Flow injection analysis system voor geautomatiseerde analyse met behulp van hydride generatie
Grafietoven	zoals oven
Grating	Een lichtverspreidend apparaat gebruikt in de monochromator
Hollow cathode lamp	Een voor AAS-analyse gebruikte lichtbron die specifiek is voor het in het monster te analyseren metaal. Voor sommige elementen worden ook holle kathodelampen met meerdere elementen gebruikt
Hydride-generatietechniek	Gebruikt voor de analyse van vluchtige hydridevormende elementen zoals As, Bi, Ge, Pb, Sb, Se, Sn, Te.
Impact bead	Een apparaat binnen de sproeikamer voor het verwijderen van grote druppels uit de monsterstroom
Interferentie	Effecten die resulteren in variatie van de resultaten ten gevolge van spectrale of niet-spectrale interferenties	Effecten die resulteren in variatie van de resultaten ten gevolge van spectrale of niet-spectrale interferenties	.spectrale interferenties
L’vov-platform	klein platform gemaakt van massief pyrolytisch gecoat grafiet dat onderaan in een grafietbuis wordt geplaatst. Het monster wordt in een holte in het platform gebracht. Maakt gelijkmatige verwarming mogelijk en vertraagt de verstuiving totdat in de oven stabiele temperatuuromstandigheden heersen
Monochromator	Een apparaat dat wordt gebruikt voor de dispersie van invallend licht met behulp van prisma’s of tralies, reflecterende spiegels en een combinatie van ingangs- en uitgangsspleten voor isolatie van de gewenste golflengte en collimatie van de lichtbundel
Spiegel	Lichtweerkaatsende component van monochromator met een aluminium of goud gecoat oppervlak om corrosie te verminderen schade te beperken en een hoge reflectiviteit te bieden
MHS	Kwikhydridesysteem voor analyse van vluchtige elementen door hydridevorming
Matrixinterferentie	Storing die optreedt door verschillen in parameters zoals viscositeit oppervlaktespanning tussen monster- en standaardoplossingen
Microwave Reaction System	Geautomatiseerde ontsluiting van monsters in gesloten buisjes met behulp van geluidsgolven. Het biedt voordelen van snelheid van ontsluiting, kosten en geen giftige dampen
Matrix modifier	Stof gebruikt voor vermindering van chemische interferenties
vernevelaar	een apparaat voor het produceren van een aërosol van een monster binnen een verstuivingskamer
Office	kleine buisopening met boring
Polychromatisch	Een lichtverspreider die gebruik maakt van een reeks detectoren voor de gelijktijdige opsporing van elementen in een monster
Photomultiplierbuisdetector	Een in AAS gebruikte opsporingsinrichting die de stroom versterkt die door de botsing van fotonen op een lichtgevoelig oppervlak wordt opgewekt
Prisma	Een lichtverspreidend element
kwarts	Een UV-transparant materiaal dat wordt gebruikt voor het maken van holle kathodelamp- en grafietbuis-eindvensters
Slitbreedte	Breedte van monochromator in- en uitgangsspleten uitgedrukt in millimeters
STPF	Gestabiliseerde temperatuur platformoven is een combinatie van instrumentele en analysefactoren voor het verschaffen van een hoge nauwkeurigheid van de resultaten
Dwarse verwarming	Het verwarmen van de grafietoven loodrecht op zijn as om een uniforme verwarming van de grafietbuis langs zijn lengte te verschaffen
UV-bereik	Golflengtebereik 180 – 350 nm. De meeste elementen hebben specifieke absorptiebanden in dit gebied
Zeeman-achtergrondcorrectie	Geavanceerde achtergrondcorrectie gebruikt in grafietovenanalyses waarbij een magnetisch veld loodrecht op de grafietoven wordt toegepast. Effectief voor achtergrondcorrectie van complexe matrices.

Opfris uw concepten door u in te schrijven voor de gratis cursus die u een inleiding geeft in de techniek en u zelfs voorbereidt op een sollicitatiegesprek als u solliciteert naar een baan in een laboratorium dat is uitgerust met AAS-systemen.

Schrijf u nu in!

Wilt u alle gratis AAS-cursusmodules nu meteen lezen? Hier zijn alle links naar alle modules voor u!