Co to jest AAS/Atomowa Spektroskopia Absorpcyjna?

Atomowa Spektroskopia Absorpcyjna jest techniką analizy instrumentalnej do szybkiej analizy metali śladowych. Opiera się na absorpcji światła o określonej długości fali przez atomy w stanie podstawowym w płomieniu lub elektrotermicznym piecu grafitowym.

Znajduje ogromne zastosowanie w analizie metali śladowych w glebach, jeziorach, rzekach, oceanach i wodzie pitnej, farmaceutykach, żywności i napojach, próbkach geologicznych i mineralogicznych, produktach naftowych, płynach biologicznych i próbkach oraz analizie sądowej. Powszechne jest uzyskiwanie wyników w ppm poziomach i wyższej czułości ppb poziomach, gdy używamy atomizacji pieca grafitowego.

Dlaczego nie zacząć od krótkiego filmu?

Zilustrowany film przedstawi zmiany, które zachodzą, gdy próbka zawierająca metal śladowy jest aspirowana do płomienia. Takim zmianom fizycznym towarzyszą zmiany w absorpcji światła przez atomy w stanie podstawowym, a pomiar sygnału absorpcji dla oszacowań ilościowych jest zilustrowany w filmie.

Usługi Atomowej Spektroskopii Absorpcyjnej

Atomowa Spektroskopia Absorpcyjna dostarcza opłacalnych rozwiązań dla analizy śladowych ilości metali w całym zakresie materiałów naturalnych i wytworzonych przez człowieka, takich jak próbki geologiczne, próbki środowiskowe, próbki biologiczne, produkty rolne i gleby, farmaceutyki, żywność i woda pitna.

Technika ta ma zalety szybkości, czułości i precyzji w porównaniu z klasycznymi metodami grawimetrycznymi. Wprowadzenie akcesoriów, takich jak piec grafitowy, analiza z wtryskiem przepływowym i ulepszenia w tłumieniu zakłóceń matrycy przyczyniły się do poprawy czułości i selektywności analitów w złożonych matrycach.

Atomowa spektroskopia absorpcyjna ma ogromne znaczenie w dziedzinie środowiska, wody pitnej, górnictwa i mineralogii, badań oceanograficznych, gleb, farmaceutyków, żywności, zabawek, dochodzeń sądowych.

Lista jest nieskończona i obecność lub brak metali śladowych jest czynnikiem, który nie może być pominięty do oceny właściwości materiałów lub obaw dotyczących zdrowia ludzkiego i bezpieczeństwa.

Techniki chemiczne stosowane do analizy metali śladowych ewoluowały od prostych metod grawimetrycznych do wysoce zaawansowanych technik instrumentalnych oszczędzających czas. Atomowa spektroskopia absorpcyjna jest popularną techniką, która obejmuje umiarkowane inwestycje i przystępne koszty operacyjne.

Te cechy w połączeniu z wysokim stopniem dokładności i precyzji wyników przyczyniły się do powszechnej obecności spektrometrów absorpcji atomowej w laboratoriach uczelni, laboratoriach przemysłowych i laboratoriach organów regulacyjnych na całym świecie.

Zasada atomowej spektroskopii absorpcyjnej

Atomowa spektroskopia absorpcyjna (AAS) opiera się na zasadzie, że wolne atomy w stanie podstawowym mogą absorbować światło o określonej długości fali. Te bardzo specyficzne długości fal dają tej technice doskonałą specyficzność i granice wykrywalności w analizie AAS. Absorpcja dla każdego pierwiastka jest specyficzna, żadne inne pierwiastki nie absorbują tej długości fali. Typowe zastosowania AAS obejmują –

• Ilościowe stężenia metali w roztworze
• Analiza ołowiu w farbie
• Monitorowanie metali śladowych w strumieniach ścieków przemysłowych
• Pierwiastki śladowe w produktach/surowcach wraz z ICP-MS
• Analiza dodatków i czystości w stalach i innych stopach metali
• Analiza niskopoziomowych zanieczyszczeń

Do wykrywania i ilościowego szacowania metali śladowych w różnego rodzaju matrycach zastosowano wiele technik analitycznych. Klasyczne techniki oparte na grawimetrii i titrymetrii zapewniały dobrą dokładność, ale były czasochłonne.

Wzrastające zapotrzebowanie na szybkie analizy doprowadziło do wprowadzenia metod instrumentalnych, takich jak elektrody jonoselektywne, techniki spektroskopowe UV-VIS, atomowa spektroskopia absorpcyjna, ICP – OES i ICP – MS. Wybór techniki zależy od wymaganego poziomu detekcji, dostępnej ilości próbki i co najważniejsze dostępnego budżetu. Temat ten jest w pewnym stopniu pokryty w artykule, która technika analizy elementarnej jest odpowiednia dla mnie.

Atomowa Spektroskopia Absorpcyjna jest umiarkowanie kosztowną techniką analizy instrumentalnej, która zapewnia wysoki stopień dokładności i precyzji wyników. Ze względu na wysoką wydajność analizy, znajduje ona swoje miejsce w laboratoriach uniwersyteckich, laboratoriach kontroli zanieczyszczeń i przemysłowych laboratoriach kontroli jakości.

Ten artykuł podkreśla niektóre obszary, w których świadomość pracy z Atomowym Spektrometrem Absorpcyjnym okaże się być atutem w zwiększaniu Twojego rozwoju zawodowego.

W przypadku, gdy jesteś zaangażowany w żadnej z działalności lub obszarów omówionych w artykule lub chcesz wylądować w takich obszarach, będzie stać zyskać poprzez up-gradation wiedzy i umiejętności technicznych na tej technice.

Atomowa spektroskopia absorpcyjna Aplikacje

Górnictwo i geologia – Skład pierwiastkowy minerałów i skał dostarczają cennych informacji na temat komercyjnej wykonalności prowadzenia działalności górniczej w obszarach badanych. Po wydobyciu, rudy i minerały muszą być badane pod kątem składu dla efektywności operacji rafinacji. Podobnie, analiza metali śladowych ma wielką wartość w poszukiwaniu złóż ropy naftowej i wody.

Kamienie szlachetne są również klasyfikowane na podstawie obecności niektórych metali śladowych. Skład pierwiastkowy artefaktów archeologicznych jest pomocny w śledzeniu ich źródła.

Monitorowanie środowiska – Monitorowanie środowiska pod kątem zanieczyszczenia metalami śladowymi ścieków przemysłowych, oceanów, rzek i jezior jest ważne dla ustalenia bezpieczeństwa wody do picia i użytku komercyjnego. Ważne jest, aby ustalić, czy takie próbki są w granicach bezpieczeństwa określonych przez organy regulacyjne. Monitorowanie środowiska odgrywa również znaczącą rolę w ocenie i wykonalności witryny do tworzenia projektów komercyjnych.

Rozwój materiałów – Wspólne właściwości materiałów, takich jak twardość, kruchość, wielkość ziarna, krystaliczność i bezpostaciowy charakter są znacznie pod wpływem składu i metali śladowych. Analiza metali śladowych może dostarczyć użytecznych informacji na temat właściwości użytkowych takich materiałów.

Farmaceutyki – Analiza metali śladowych odgrywa ważną rolę w rozwoju formuły, wydajności katalizatora i limitów dawkowania. Większość pierwiastków odgrywa korzystną rolę do pewnych zalecanych limitów, ale powyżej tych limitów efekty są szkodliwe.

Żywność i napoje – W syntetycznej przetworzonej żywności, wychwyt metali ma miejsce z powodu kontaktu z urządzeniami do przetwarzania i konwersji katalitycznych. Świadomość konsumentów w zakresie bezpieczeństwa żywności rośnie z dnia na dzień, więc producenci muszą zapewnić, że metale śladowe nie przekraczają dopuszczalnych limitów, a to wymaga rygorystycznej kontroli jakości poprzez spektroskopię absorpcji atomowej i inne zaawansowane instrumenty.

Oliwa i ropa naftowa – Zarówno oleje jadalne, jak i mineralne wymagają rafinacji przed spożyciem. Taka operacja rafinacji może obejmować destylację, jak również rafinację katalityczną. Pobór metali podczas takich operacji może prowadzić do pogorszenia wydajności lub zagrożenia dla konsumenta. Analiza metali śladowych w oleju silnikowym dostarcza użytecznych informacji diagnostycznych na temat zużycia części silnika.

Rolnictwo – Skład metali śladowych w glebach, oprócz ich kwasowego lub zasadowego charakteru, jest niezbędny do ustalenia ich produktywności i wartości odżywczej. Skład metali śladowych w roślinach (liściach, łodygach i korzeniach) daje dobre pojęcie o tym, jak pobieranie minerałów jest dystrybuowane w różnych warunkach wzrostu

Leśnictwo – Analiza metali śladowych dostarcza cennych informacji na temat próbek takich jak zawartość żołądka w przypadku zatrucia pokarmowego, odpryski farby, włókna i pasma włosów zebrane z miejsca przestępstwa.

Typy atomowej spektroskopii absorpcyjnej

Współcześnie, systemy atomowej spektrometrii absorpcyjnej (AAS) są stosunkowo niedrogimi instrumentami. Niektóre z nich posiadają również możliwość pomiaru wielu (kilku) pierwiastków. Istnieją różne typy AAS – systemy płomieniowe (F AAS), zimnych par (CV AAS), hydrodynamiczne (HG AAS) i systemy z piecem grafitowym (GF-AAS).

Instrumenty AAS

Atomizer

Próbka, aby mogła być badana, musi być najpierw rozpylona. Atomizacja jest ważnym krokiem w AAS, ponieważ pomaga w określeniu czułości odczytu. Efektywny atomizer tworzy dużą liczbę jednorodnych, wolnych atomów. Chociaż istnieje wiele rodzajów atomizerów, tylko dwa są powszechnie stosowane: Atomizery płomieniowe i elektrotermiczne.

Źródło promieniowania

Jest źródło promieniowania, które napromieniowuje rozpyloną próbkę. Próbka absorbuje część promieniowania, a reszta przechodzi przez spektrometr do detektora. Źródła promieniowania należą do dwóch kategorii: Źródła liniowe i Źródła kontinuum. Źródła liniowe wzbudzają analit i w ten sposób emitują jego własne widmo liniowe. Źródła continuum mają promieniowanie, które rozprzestrzenia się w szerszym zakresie długości fal.

Spektrometr

Spektrometry są używane do rozróżniania różnych rodzajów długości fal światła, zanim przejdą do detektora. Spektrometr w AAS może być jednowiązkowy lub dwuwiązkowy.

Spektrometry jednowiązkowe wymagają, aby promieniowanie przechodziło bezpośrednio przez rozpyloną próbkę. Natomiast spektrometry dwuwiązkowe wymagają dwóch wiązek światła – jednej wiązki, która przechodzi bezpośrednio przez próbkę i drugiej, która w ogóle nie przechodzi przez próbkę.

Nauka atomowej spektroskopii absorpcyjnej

Zrozumienie podstaw i działania atomowej spektroskopii absorpcyjnej jest celem kariery każdego analityka metali śladowych. Dzisiejszy analityk metali śladowych nie może sobie pozwolić na ignorancję tej dobrze ugruntowanej techniki.

Świadomość i potrzeba testowania materiałów istniała nawet w czasach starożytnych i wzrosła, aby utrzymać swoje tempo wraz z rozwojem ludzkiej cywilizacji. Dziś nie można sobie wyobrazić żadnego produktu wytworzonego przez człowieka, czy to obrabiarki, szklane elementy dekoracyjne, produkty spożywcze, farmaceutyczne, wyroby z tworzyw sztucznych lub w tej sprawie każdy inny produkt, który nie przeszedł kontroli jakości przy użyciu technik analitycznych na pewnym etapie jego produkcji.

Nawet nasze zasoby naturalne, takie jak woda, powietrze, ziarna żywności, owoce i warzywa są certyfikowane do spożycia przez ludzi po przejściu badań laboratoryjnych.

Analiza metali śladowych zyskał znaczenie na początku wieku metali. Nawet w tych czasach, to było powszechnie wiadomo, że skład stopów ma wpływ na właściwości metali, które mają być wykorzystywane do rozwoju broni do działań wojennych, polowania, narzędzia, przechowywania żywności i wody pitnej.

Skuteczność leków ziołowych opartych na starożytnych systemów, takich jak Ayurveda, Unani i Siddha zależy od obecności metali śladowych lub ich tlenków nieprawidłowe ilości. Nadmiar takich składników może mieć katastrofalne skutki dla konsumenta.

Znajomość AAS, jej potencjalnych zastosowań i aspektów operacyjnych jest atutem każdego naukowca analitycznego. Kurs certyfikacyjny w zakresie Atomowej Spektroskopii Absorpcyjnej jest zaprojektowany z uwzględnieniem wymagań pracujących chemików.

Program AAS w Lab Training jest zaprojektowany tak, aby zapewnić wgląd w podstawy, operacje i ekspozycję na konserwację w celu zapewnienia bezproblemowego działania systemu.

Uczący się otrzymują dodatkowe korzyści ze zrozumienia środowiska pracy poprzez interakcję z naszymi ekspertami technicznymi. Kurs kładzie również nacisk na podstawowe procedury laboratoryjne, które często są pomijane w programie nauczania na uniwersytecie.

Program jest korzystny dla świeżych absolwentów, którzy oczekują kariery w przemysłowej kontroli jakości i laboratoriach badawczych, a także dla pracujących profesjonalistów, którzy otrzymują możliwość aktualizacji swoich umiejętności i świadomości postępów w technice.

Program jest interaktywny w naturze z sesjami quizów pomiędzy różnymi modułami. Po ukończeniu programu przyznawany jest certyfikat uczestnictwa, a pożądani uczestnicy otrzymują pomoc i wskazówki dotyczące stażu.

Słowniczek terminów AAS

Słowniczek pomoże Ci zrozumieć terminologię w przypadku, gdy nie jesteś jeszcze zaznajomiony z tą techniką.

.

.

.

.

Atomowa spektroskopia absorpcyjna	Badanie specyficznej dla danego pierwiastka absorpcji światła przez atomy w stanie podstawowym w celu oszacowania stężenia pierwiastka w roztworze próbki.
Atomizacja	Proces redukcji próbki do atomów stanu podstawowego przez zastosowanie ciepła za pomocą płomienia lub pieca grafitowego.
Atom	Najmniejsza cząsteczka pierwiastka lub związku. Składa się z centralnego jądra zawierającego neutralne cząstki zwane neutronami i dodatnio naładowane protony. Elektrony krążą wokół centralnego jądra w powłokach o różnych poziomach energetycznych. Liczba elektronów jest równa liczbie protonów w neutralnym atomie.
Atomowa spektroskopia emisyjna	Ilościowa identyfikacja i kwantyfikacja pierwiastka przez emisję charakterystycznej długości fali światła przy wzbudzeniu pierwiastka za pomocą płomienia lub plazmy
Atomowa spektroskopia fluorescencyjna	Pomiar światła emitowanego przy rozpadzie pierwiastków ze stanów wzbudzonych.Pomiar jest wykonywany pod kątem do toru wiązki optycznej, tak że detektor widzi tylko fluorescencję w płomieniu, a nie przypadkowe światło z lampy.
Absorbancja	Ilość lub ułamek padającego światła pochłanianego przez atomy w stanie podstawowym. Jest ona wprost proporcjonalna do liczby atomów stanu podstawowego w torze wiązki, a także do długości drogi optycznej płomienia zgodnie z prawem Beera Lamberta pochłaniania światła
Jednostka absorbancji	Stosunek natężenia światła przechodzącego do natężenia światła padającego. Jest to jednostka mniejsza, ale powszechnie wyrażana w jednostkach absorbancji (EU)
Aspiracja	straty redukcji strumienia próbki ciekłej do drobnych kropel w celu wprowadzenia do płomienia
Acetylen	Powszechnie stosowany gaz jako paliwo podtrzymujące spalanie płomienia.Zapewnia temperatury w zakresie 2150-23000C
Argon	Gaz używany powszechnie jako gaz wypełniający w lampach z katodą wnękową i jako nośnik próbek w analizie w piecu grafitowym
Air	Gaz używany jako utleniacz w połączeniu z acetylenem jako gaz paliwowy do podtrzymywania płomienia
Gaz używany powszechnie jako gaz wypełniający w lampach z katodą wnękową i jako nośnik próbek w analizie w piecu grafitowym	Używane jako utleniacz w połączeniu z acetylenem jako gazem paliwowym do podtrzymywania płomienia
Sprężarka powietrza	Urządzenie do dostarczania powietrza do spektrometru absorpcji atomowej. Preferowana jest bezolejowa sprężarka powietrza, ponieważ unika się w ten sposób zanieczyszczenia olejem
Palnik	Komponent systemu AAS wykonany z litego metalu, posiadający szczelinę na górnej płaskiej powierzchni w celu dostarczenia płomienia wymaganego do rozpylenia próbki próbki
Kąt żarzenia	Jest to kąt cięcia mechanicznie regulowanej kraty, przy którym kąt padania jest równy kątowi odbicia, tak że natężenie światła jest największe przy minimalnej stracie spowodowanej dyfrakcją. W celu uzyskania większej wydajności stosuje się podwójnie żłobkowane oceny, które zapewniają większą przepustowość światła w zakresie długości fal spektrometru
Tło	każde obce światło inne niż światło przechodzące, które dociera do detektora i wpływa na absorpcję sygnału
Korekcja tła	Środki stosowane w celu zmniejszenia wpływu tła na sygnał
Stężenie	Ilość pierwiastka obecnego w jednostkowej objętości roztworu.Zwykle wyrażane jako ppm (mg/lit) lub ppb (μg/lit)
Stężenie charakterystyczne	Stężenie pierwiastka wyrażone w mg/lit wymagane do wytworzenia 1% sygnału absorbancji lub 0,004 sygnału absorbancji. Znajomość stężenia charakterystycznego pomaga przewidzieć zakres stężeń wymaganych do wytworzenia optymalnych poziomów absorbancji do analizy
Kolimacja	Kondensacja wiązki światła zgodnie z wymaganiami dotyczącymi rozmiaru
Katoda	Elektroda wewnątrz lampy wykonana z czystego metalu, którego analiza jest wymagana w roztworze próbki
Chopper	Półprzezroczysty, półprzezroczysty, półprzezroczysty dysk, który obraca się w torze wiązki, aby rozdzielić wiązkę tak, aby na przemian umożliwić jej przejście przez próbkę lub wokół niej w celu uzyskania efektywnej wydajności podwójnej wiązki
Analizator rtęci w zimnych parach	Analizator fo rtęci bez użycia ogrzewanej komory próbki, ponieważ rtęć jest jedynym pierwiastkiem, który istnieje jako ciecz w temperaturze pokojowej temperatura
Źródła deuteru	Szerokopasmowe źródło światła zapewniające korekcję tła w analizie płomieniowej
Detektor	Komponent układu, który rejestruje natężenie przepuszczonego światła. Rurka fotopowielacza jest powszechnie stosowanym detektorem w AAS
System podwójnej wiązki	Układ optyczny, który na przemian pozwala wiązce światła przechodzić przez próbkę i okrążać ją jako wiązkę odniesienia.
Rozpuszczanie	Kropelek próbki przez ciepło wewnątrz płomienia
Układ wentylacji wyciągowej	Zespół do usuwania gorących korozyjnych gazów spalinowych i oparów powstających w płomieniu
Lampa elektrodowo-wyładowcza	Lampa stosowana do analizy pierwiastków lotnych.Jest to źródło światła o wysokiej energii, które ma dłuższą żywotność niż odpowiednie lampy z katodą wnękową.
Eksplozja	Eksplozja atomu w stanie podstawowym do wyższych stanów energetycznych za pomocą promieniowania elektromagnetycznego
Końcówka	Zdejmowana pokrywa komory rozpylającej, która służy do wprowadzania próbki do komory rozpylającej, a także przytrzymuje nebulizator
Spojler przepływu	Urządzenie wewnątrz komory rozpylającej używane do usuwania dużych kropel próbki
Płomień	System atomizacji wykorzystujący płomień. Najczęściej jest to mieszanka gazowa powietrze – acetylen lub podtlenek azotu – acetylen do spalania w wyższej temperaturze
Flashback	Odwrotny ruch płomienia wewnątrz palnika w kierunku komory natryskowej spowodowany większą zawartością utleniacza lub nawet czystego tlenu w płomieniu. Często prowadzi to do głośnej eksplozji i uszkodzenia komory natryskowej
Piec	Rurka grafitowa o długości około cm z otworem na górze do rozpylania próbki za pomocą elektrycznego ogrzewania rurki
FIAS	System analizy z wtryskiem przepływowym do zautomatyzowanej analizy wykorzystującej generowanie wodorków generacji
Piec grafitowy	taki sam jak piec
Kratownica	Urządzenie rozpraszające światło stosowane w monochromator
Lampa z pustą katodą	Źródło światła stosowane w analizie AAS, które jest specyficzne dla metalu, który ma być analizowany w próbce. W przypadku niektórych pierwiastków stosuje się również wieloelementowe obozy z pustą katodą
Technika generacji wodorków	Używana do analizy lotnych pierwiastków tworzących wodorki, takich jak As, Bi, Ge, Pb, Sb, Se, Sn, Te.
Kulka uderzeniowa	Urządzenie wewnątrz komory rozpylania do usuwania kropel o dużych rozmiarach ze strumienia próbki
Interferencja	Efekty powodujące zróżnicowanie wyników z powodu interferencji spektralnych lub nieinterferencje spektralne
Platforma L’vov	mała platforma wykonana z litego grafitu pokrytego pirolitycznie, która jest umieszczona na dole wewnątrz rurki grafitowej. Próbka jest umieszczana we wgłębieniu w platformie. Umożliwia równomierne nagrzewanie i opóźnia atomizację do momentu osiągnięcia stabilnych warunków temperaturowych wewnątrz pieca
Monochromator	Urządzenie służące do rozpraszania padającego światła za pomocą pryzmatu lub siatki, zwierciadeł odbijających oraz kombinacji szczelin wejściowych i wyjściowych do izolacji wymaganej długości fali i kolimacji wiązki światła
Zwierciadła	Odbijający światło element monochromatora z powierzchnią pokrytą aluminium lub złotem w celu zmniejszenia uszkodzenia i zapewnia wysoką refleksyjność
MHS	System wodorkowy rtęci do analizy pierwiastków lotnych poprzez tworzenie wodorków
Interferencja matrycowa	Interferencja wynikająca z różnic w parametrach takich jak lepkość, napięcie powierzchniowe pomiędzy próbką a roztworami wzorcowymi
System reakcji mikrofalowej	Automatyczne trawienie próbek w zamkniętych probówkach przy użyciu fal dźwiękowych. Jego zaletą jest szybkość trawienia, koszty i brak toksycznych oparów
Modyfikator matrycy	Substancja stosowana do redukcji zakłóceń chemicznych
Nebulizator	Urządzenie do wytwarzania aerozolu próbki wewnątrz komory rozpylającej
Odpromiennik	Otwór rurowy o małym otworze
Polichromatyczny	Urządzenie do rozpraszania światła wykorzystujące układ detektorów do jednoczesnego wykrywania elementów w próbce
Detektor fotopowielacza	Urządzenie detekcyjne stosowane w AAS, które wzmacnia prąd wytwarzany przez uderzenie fotonów w powierzchnię światłoczułą
Pryzmat	element rozpraszający światło
Kwarc	Materiał przezroczysty dla promieniowania UV, stosowany do produkcji lamp z katodą wnękową i okien końcowych lamp grafitowych
Szerokość światła	Szerokość szczelin wejściowych i wyjściowych monochromatora wyrażona w milimetrach
STPF	Temperatura ustabilizowana Piec platformowy to połączenie czynników instrumentalnych i analitycznych zapewniające wysoką dokładność wyników
Ogrzewanie poprzeczne	Ogrzewanie pieca grafitowego prostopadle do jego osi w celu zapewnienia równomiernego nagrzewania rury grafitowej wzdłuż jej długości
Zakres UV	Zakres długości fali 180 – 350 nm. Większość pierwiastków ma określone pasma absorpcji w tym zakresie
Zeemanowska korekcja tła	Zaawansowana korekcja tła stosowana w analizie pieca grafitowego, polegająca na zastosowaniu pola magnetycznego prostopadłego do pieca grafitowego. Skuteczna do korekcji tła złożonych matryc.

Odśwież swoje koncepcje rejestrując się w darmowym kursie, który zapewni Ci wprowadzenie do techniki, a nawet przygotuje Cię do rozmowy kwalifikacyjnej, jeśli starasz się o pracę w laboratorium wyposażonym w systemy AAS.

Zapisz się teraz!

Chcesz przeczytać wszystkie moduły darmowego kursu AAS już teraz? Tutaj są wszystkie linki do wszystkich modułów dla Ciebie!