Vad är AAS/Atomabsorptionsspektroskopi?

Atomabsorptionsspektroskopi är en instrumentell analysteknik för snabb analys av spårmetaller.Den bygger på elementspecifik våglängdsabsorption av ljus från grundstadsatomer i en flamma eller elektrotermisk grafitugn.

Det har enorma tillämpningar vid analys av spårmetaller i jord, sjöar, floder, hav och dricksvatten, läkemedel, livsmedel och drycker, geologiska och mineralogiska prover, petroleumprodukter, biologiska vätskor och prover samt kriminalteknisk analys. Det är vanligt att få resultat i ppm-nivåer och en högre känslighet på ppb-nivåer när vi använder grafitugnsförstoftning.

Varför inte börja med en kort video?

En illustrerad video kommer att skildra de förändringar som sker när ett prov som innehåller en spårmetall sugs in i en flamma. Sådana fysiska förändringar åtföljs av förändringar i absorptionen av ljus från atomer i grundtillstånd och mätning av absorptionssignalen för kvantitativa uppskattningar illustreras i videon.

Användningsområden för atomabsorptionsspektroskopi

Atomabsorptionsspektroskopi ger kostnadseffektiva och genomförbara lösningar för analys av spårmängder av metaller i hela spektrumet av naturliga och konstgjorda material, t.ex. geologiska prover, miljöprover, biologiska prover, jordbruksprodukter och jordar, läkemedel, livsmedel och dricksvatten.

Tekniken ger fördelar i fråga om snabbhet, känslighet och precision jämfört med de klassiska gravimetriska metoderna. Införandet av tillbehör som grafitugn, flödesinjektionsanalys och förbättringar när det gäller att undertrycka matrisinterferenser har ytterligare bidragit till att förbättra känsligheten och selektiviteten för analyter i komplexa matriser.

Atomabsorptionsspektroskopitillämpningar inom miljö, dricksvatten, gruvdrift och mineralogi, oceanografiska studier, jord, läkemedel, livsmedel, leksaker, rättsmedicinska utredningar är av stor betydelse.

Listan är oändlig och närvaron eller frånvaron av spårmetaller är en faktor som inte kan förbises vid utvärdering av materialens egenskaper eller vid oro för människors hälsa och säkerhet.

De kemiska tekniker som används för analys av spårmetaller har utvecklats från enkla gravimetriska metoder till mycket sofistikerade tidssparande instrumentella tekniker. Atomabsorptionsspektroskopi är en populär teknik som innebär måttliga investeringar och överkomliga driftskostnader.

Dessa egenskaper tillsammans med en hög grad av noggrannhet och precision i resultaten har bidragit till den utbredda förekomsten av atomabsorptionsspektrometrar i universitetslaboratorier, industrilaboratorier och laboratorier för tillsynsorgan över hela världen.

Principen för atomabsorptionsspektroskopi

Atomabsorptionsspektroskopi (AAS) bygger på principen att fria atomer i grundtillstånd kan absorbera ljus av en viss våglängd. Dessa mycket specifika våglängder ger tekniken en utmärkt specificitet och detektionsgränser i AAS-analysen. Absorptionen för varje grundämne är specifik, inga andra grundämnen absorberar denna våglängd. Typiska tillämpningar av AAS är –

• Kvantitativa metallkoncentrationer i lösning
• Analys av bly i målarfärg
• Övervakning av spårmetaller i industriella avloppsvatten
• Spårelement i produkter/råvaror tillsammans med ICP-…MS
• Analys av tillsatser och renhet i stål och andra metallegeringar
• Analys av föroreningar på låg nivå

Flera analystekniker har tillämpats för detektion och kvantitativ uppskattning av spårmetaller i olika typer av matriser. Klassiska tekniker baserade på gravimetri och titrimetri gav god noggrannhet men var tidskrävande.

Den ökande efterfrågan på höghastighetsanalyser ledde till införandet av instrumentella metoder som jonselektiva elektroder, UV-VIS-spektroskopiska tekniker, atomabsorptionsspektroskopi, ICP – OES och ICP – MS. Valet av teknik beror på den erforderliga detektionsnivån, den tillgängliga provmängden och framför allt på den tillgängliga budgeten. Ämnet behandlas till viss del i artikeln vilken teknik för elementaranalys är rätt för mig.

Atomabsorptionsspektroskopi är en instrumentell analysteknik till måttligt pris som ger en hög grad av noggrannhet och precision i resultaten. På grund av dess höga analysgenomströmning finner den sin givna plats i universitetslaboratorier, laboratorier för kontroll av föroreningar och laboratorier för kvalitetskontroll inom industrin.

Denna artikel belyser några områden där medvetenhet om att arbeta med en atomabsorptionsspektrometer kommer att visa sig vara en tillgång för att förbättra din yrkesmässiga utveckling.

Om du är engagerad i någon av de verksamheter eller områden som diskuteras i artikeln eller vill hamna inom sådana områden, kommer du att vinna på att uppgradera dina kunskaper och tekniska färdigheter om denna teknik.

Atomabsorptionsspektroskopitillämpningar

Brytning och geologi – Elementsammansättningen hos mineraler och bergarter ger värdefull information om den kommersiella genomförbarheten av gruvdrift i utforskade områden. Efter gruvdrift måste malmer och mineraler testas med avseende på sammansättning för att förädlingsverksamheten ska bli effektiv. På samma sätt är spårmetallanalyser av stort värde vid prospektering efter olje- och vattenfyndigheter.

Gemstenar graderas också utifrån förekomsten av vissa spårmetaller. Elementsammansättningen av arkeologiska artefakter är till hjälp för att spåra deras ursprung.

Miljöövervakning – Miljöövervakning för spårmetallkontaminering av industriutsläpp, hav, floder och sjöar är viktig för att fastställa säkerheten hos vatten för dricksvatten och kommersiell användning. Det är viktigt att fastställa om sådana prover ligger inom de säkerhetsgränser som fastställts av tillsynsmyndigheter. Miljöövervakning spelar också en viktig roll vid utvärderingen och genomförbarheten av en plats för etablering av kommersiella projekt.

Materialutveckling – Vanliga materialegenskaper som hårdhet, sprödhet, kornstorlek, kristallinitet och amorf natur påverkas i hög grad av sammansättning och spårmetaller. Spårmetallanalys kan ge användbar information om prestandaegenskaperna hos sådana material.

Läkemedel – Spårmetallanalys spelar en viktig roll för utveckling av formuleringar, katalysatoreffektivitet och doseringsgränser. De flesta grundämnen har en fördelaktig roll upp till vissa föreskrivna gränser, men om dessa gränser överskrids är effekterna skadliga.

Livsmedel och drycker – I syntetiskt bearbetade livsmedel sker metallupptagning på grund av kontakt med bearbetningsutrustning och katalytiska omvandlingar. Konsumenternas medvetenhet om livsmedelssäkerhet ökar för varje dag som går, så tillverkarna måste se till att spårmetallerna inte överskrider de tillåtna gränsvärdena, vilket kräver rigorös kvalitetskontroll med hjälp av atomabsorptionsspektroskopi och andra sofistikerade instrument.

Olja och petroleum – Både ätliga oljor och mineraloljor måste raffineras innan de konsumeras. Sådan raffinering kan omfatta såväl destillation som katalytisk raffinering. Upptag av metaller under sådana processer kan leda till försämrade prestanda eller konsumentrisker. Spårmetallanalys av motorolja ger användbar diagnostisk information om slitage av motordelar.

Lantbruk – Spårmetallsammansättningen i jordar utöver deras sura eller basiska natur är väsentlig för att fastställa deras produktivitet och näringsvärde. Spårmetallsammansättningen hos växter (blad, stammar och rötter) ger en rättvisande bild av hur upptaget av mineraler fördelas under olika tillväxtförhållanden

Forensics – Spårmetallanalyser ger värdefull information om prover som maginnehåll vid matförgiftning, färgspåner, fibrer och hårstrån som samlats in från en brottsplats.

Typer av atomabsorptionsspektroskopi

Nuförtiden är system för atomabsorptionsspektrometri (AAS) relativt billiga instrument. Vissa har också kapacitet för flera (få) element. Det finns olika typer av AAS-system – flammsystem (F AAS), system för kall ånga (CV AAS), hydridgenererande system (HG AAS) och grafitugnssystem (GF-AAS).

Instrumentering av AAS

Atomizer

Provet måste först atomiseras för att kunna studeras. Atomisering är ett viktigt steg i AAS eftersom det hjälper till att bestämma avläsningens känslighet. En effektiv atomiserare skapar ett stort antal homogena fria atomer. Även om det finns många olika typer av atomiserare, är det bara två som vanligtvis används: Det finns en strålningskälla som bestrålar det atomiserade provet. Provet absorberar en del av strålningen och resten passerar genom spektrometern till en detektor. Det finns två kategorier av strålningskällor: Linjekällor och Kontinuumskällor. Linjekällor exciterar analyten och avger därmed sitt eget linjespektrum. Kontinuumskällor har strålning som sprider sig över ett bredare spektrum av våglängder.

Spektrometer

Spektrometrar används för att skilja mellan olika typer av våglängder av ljus innan de passerar till detektorn. Spektrometern i AAS kan vara antingen enkelstrålande eller dubbelstrålande.

Spektrometrar med enkelstråle kräver att strålningen passerar direkt genom det atomiserade provet. Medan dubbelstrålspektrometrar kräver två ljusstrålar – en stråle som passerar direkt genom provet och en annan som inte passerar genom provet alls.

Lärande av atomabsorptionsspektroskopi

Förståelse av grunderna och driften av atomabsorptionsspektroskopi är ett karriärmål för varje spårmetallanalytiker. Dagens spårmetallanalytiker har inte råd att vara okunnig om denna väletablerade teknik.

Medvetenheten om och behovet av att testa material fanns redan i antiken och har vuxit i takt med den mänskliga civilisationens tillväxt. Idag kan man inte föreställa sig någon konstgjord produkt, vare sig det är en verktygsmaskin, en glasdekoration, en livsmedelsprodukt, ett läkemedel, ett plastföremål eller för den delen någon annan produkt, som inte har genomgått kvalitetskontroll med hjälp av analytisk teknik i något skede av tillverkningen.

Till och med våra naturresurser som vatten, luft, livsmedelskorn, frukt och grönsaker certifieras för mänsklig konsumtion efter att ha genomgått laboratorietestning.

Analys av spårmetaller fick betydelse i och med att metallernas tidsålder inleddes. Redan på den tiden var det allmänt känt att sammansättningen av legeringar har betydelse för egenskaperna hos de metaller som ska användas för utveckling av vapen för krigföring, jakt, redskap, förvaring av livsmedel och dricksvatten.

Effekten av växtbaserade läkemedel baserade på gamla system som Ayurveda, Unani och Siddha är beroende av förekomsten av spårmetaller eller deras oxider felaktiga mängder. Ett överskott av sådana komponenter kan vara förödande för konsumenten.

Kunskap om AAS, dess potentiella tillämpningar och operativa aspekter är en tillgång för varje analytisk forskare. Certifikatkursen i atomabsorptionsspektroskopi är utformad med den arbetande kemistens krav i åtanke.

AAS-programmet vid Lab Training är utformat för att ge en inblick i grunderna, drift och underhållsexponering för att säkerställa en problemfri drift av systemet.

De studerande får ytterligare fördelar av att förstå arbetsplatsmiljön genom interaktion med våra tekniska experter. Kursen lägger också tonvikt på grundläggande laboratorieprocedurer som ofta förbises i universitetets läroplan.

Programmet är fördelaktigt för nyutexaminerade som ser fram emot en karriär inom industriell kvalitetskontroll och forskningslaboratorier och även för yrkesverksamma som får en möjlighet att uppgradera sina färdigheter och sin medvetenhet om framstegen inom tekniken.

Programmet är interaktivt till sin natur med frågesportssessioner mellan de olika modulerna. Efter avslutat program delas ett intyg om deltagande ut och hjälp och vägledning vid placering ges till önskvärda deltagare.

Glossar över AAS-termer

Gloslistan kommer att hjälpa dig att förstå terminologin om du inte redan är bekant med tekniken.

.

.

Atomabsorptionsspektroskopi	Studie av elementspecifik ljusabsorption av atomer i grundtillstånd för uppskattning av koncentrationen av elementet i provlösningen.
Atomisering	Process för reducering av provet till atomer i grundtillstånd genom tillförsel av värme med hjälp av en låga eller en grafitugn.
Atom	Den minsta partikeln av ett grundämne eller en förening. Den består av en central kärna som innehåller neutrala partiklar som kallas neutroner och positivt laddade protoner. Elektronerna kretsar kring den centrala kärnan i skal med olika energinivåer. Antalet elektroner är lika med antalet protoner i den neutrala atomen.
Atomemissionsspektroskopi	Kvalitativ identifiering och kvantifiering av grundämne genom emission av karakteristisk våglängd ljus vid excitering av ett grundämne med hjälp av en låga eller plasma
Atomfluorescensspektroskopi	Mätning av ljus som emitteras vid sönderfall av grundämnen från exciterade tillstånd.Mätningen görs i en vinkel mot den optiska strålgången så att detektorn endast ser fluorescensen i flamman och inte det infallande ljuset från lampan.
Absorbans	Mängden eller fraktionen av det infallande ljuset som absorberas av atomer i grundtillstånd. Den är direkt proportionell mot antalet atomer i grundtillstånd i strålbanan och även mot den optiska banlängden hos flamman i enlighet med Beer Lamberts lag om ljusabsorption
Absorbansenhet	en kvot mellan intensiteten hos det överförda flytet och intensiteten hos det infallande ljuset. Det är en enhet mindre kvantitet men uttrycks vanligen i absorptionsenheter (EU)
Aspiration	förluster vid reducering av en flytande provström till fina droppar för införande i lågan
Acetylen	Gemensam gas som bränsle för att stödja förbränning av lågan.Ger temperaturer i intervallet 2150-23000C
Argon	Gas som vanligen används som fyllnadsgas i hålkatodlampor och som provbärare vid analys i grafitugn
Luft	Används som oxidationsmedel i kombination med acetylen som bränslegas för att stödja lågan
Luftkompressor	Anordning för tillförsel av luft till atomabsorptionsspektrometern. Oljelös luftkompressor är att föredra eftersom föroreningar från olja därigenom undviks
Brännare	En komponent i AAS-systemet som består av en solid metallkropp med en slits på den platta övre ytan för att ge den flamma som krävs för atomisering. av provet
Flaskvinkel	Det är snittvinkeln på ett mekaniskt linjärt galler där infallsvinkeln är lika med reflektionsvinkeln så att ljusintensiteten är störst med minimal förlust på grund av diffraktion. För ökad effektivitet används dubbla blazed ratings som ger större ljusgenomströmning över spektrometerns våglängdsområde
Bakgrund	allt annat främmande ljus än det överförda ljuset som når detektorn	. och påverkar signalabsorptionen
Bakgrundskorrigering	Metoder som tillämpas för att minska effekterna av bakgrunden på signalen
Koncentration	Mängden grundämne som finns i en enhetsvolym av lösning.Uttrycks vanligen som ppm (mg/lit) eller ppb (μg/lit)
Karakteristisk koncentration	Koncentration av ett grundämne uttryckt i mg/lit som krävs för att producera en absorbanssignal på 1 % eller 0,004 absorbans. Kunskap om karakteristisk koncentration hjälper till att förutsäga det koncentrationsområde som krävs för att producera optimala absorbansnivåer för analys
Kollimation	Kondensering av ljusstrålen enligt storlekskraven
Katod	En elektrod inuti lampan som är tillverkad av den rena metall vars analys krävs i provlösningen
Chopper	En halvt genomskinlig halvt ogenomskinlig skiva som roterar i strålbanan för att dela upp strålen så att den växelvis tillåter. genom provet eller runt det för att ge effektiv dubbelstrålning
Kall kvicksilveranalysator	Analysator för kvicksilver utan att använda en uppvärmd provcell, eftersom kvicksilver är det enda grundämne som existerar som vätska vid rumstemperatur. temperatur
Deuteriumkällor	En bredbandig ljuskälla som ger bakgrundskorrigering vid flamanalys
Detektor	En komponent i systemet som registrerar intensiteten hos det överförda ljuset. Fotomultiplikatorrör är den vanligaste detektorn i AAS
Double beam system	Optiskt arrangemang som växelvis låter ljusstrålen passera genom provet och runda det som en referensstråle.
Desolvering	Från provdroppar genom värme inne i flamman
Avgasventilationssystem	En anordning för. avlägsnande av heta frätande förbränningsgaser och ångor från lågan
Elektrode/urladdningslampa	En lampa som används för analys av flyktiga grundämnen.Det är en ljuskälla med hög energi som har en längre livslängd än motsvarande hålkatodlampor.
Excitation	Excitering av en atom i grundtillstånd till högre energitillstånd med hjälp av elektromagnetisk strålning
End Cap	Avtagbart lock på sprutkammaren som tjänar till att föra in prov. in i sprutkammaren och även håller nebulisatorn
Flow spoiler	En anordning i sprutkammaren som används för att avlägsna stora droppar av provet
Flame	Flammanläggningssystem som använder en låga. Vanligtvis luft – acetylengasblandning eller lustgas – acetylen för förbränning vid högre temperaturer
Flashback	Flammens omvända rörelse inne i brännaren mot sprutkammaren på grund av större andel oxidationsmedel eller till och med rent syre i flamman. Det resulterar ofta i en högljudd explosion och skador på sprutkammaren
Furnace	Ett grafitrör som är ungefär en cm långt med ett hål i toppen för förstoftning av provet med hjälp av elektrisk uppvärmning av röret
FIAS	Flödeinsprutningsanalyssystem för automatiserad analys med hydrid. generering
Grafitugn	samma som ugn
Ristning	En anordning för spridning av ljus som används i monokromator
Hålig katodlampa	En ljuskälla som används för AAS-analys och som är specifik för den metall som ska analyseras i provet. För vissa grundämnen används också multielement-hålkatodläger
Hydridgenereringsteknik	Används för analys av flyktiga hydridbildande grundämnen som As, Bi, Ge, Pb, Sb, Se, Sn, Te.
Integreringspärla	En anordning inuti sprutkammaren för avlägsnande av stora droppar från provströmmen
Interferens	Effekter som resulterar i variationer i resultaten på grund av spektrala eller icke-spektrala effekter.spektrala eller icke-spektrala interferenser
L’vov-plattform	liten plattform tillverkad av fast pyrolytiskt belagd grafit som placeras längst ner i grafitröret. Provet placeras i en fördjupning i plattformen. Tillåter jämn uppvärmning och fördröjer atomiseringen tills stabila temperaturförhållanden råder i ugnen
Monokromator	En anordning som används för spridning av infallande ljus med hjälp av ett prisma eller ett galler, reflekterande speglar och en kombination av in- och utgångsslitsar för isolering av önskad våglängd och kollimering av ljusstrålen
Mirrors	Ljusreflekterande komponent i monokromatorn med en aluminium- eller guldbelagd yta för att minska korrosionen. skador och ge hög reflektivitet
MHS	Kvicksilverhydridsystem för analys av flyktiga grundämnen genom hydridbildning
Matrixinterferens	Interferens som uppstår på grund av skillnader i parametrar såsom viskositet, ytspänning mellan prov och standardlösningar
Mikrovågsreaktionssystem	Automatiserad nedbrytning av prover i slutna rör med hjälp av ljudvågor. Det ger fördelar när det gäller snabbhet i f uppslutningen, kostnad och frihet från giftiga ångor
Matrixmodifierare	Substans som används för att minska kemiska interferenser
Nebulisator	En anordning för att framställa en aerosol av ett prov i sprutkammaren
Orificiell öppning	Kanalisationsöppning med liten borrning
Polykromatisk	En ljusspridningsanordning som använder en rad detektorer för samtidig detektering av beståndsdelar i ett prov
Fotomultiplikatorrörsdetektor	En detektionsanordning som används i AAS och som förstärker strömmen som produceras genom att fotonerna träffar en ljuskänslig yta
Prisma	Ett ljusspridande element
Kvarts	Ett UV-transparent material som används för att tillverka slutfönster för hålkatodlampor och grafitrör
Slitbredd	Bredd på monokromatorns in- och utgångsspalt uttryckt i millimeter
STPF	Stabiliserad temperatur Plattformsugn är en kombination av instrument- och analysfaktorer för att ge hög noggrannhet i resultaten
Transversal uppvärmning	Uppvärmning av grafitugnen vinkelrätt mot dess axel för att ge en jämn uppvärmning av grafitröret längs dess längd
UV-område	Våglängdsområde 180 – 350 nm. De flesta grundämnen har specifika absorptionsband i detta område
Zeeman-bakgrundskorrigering	Avancerad bakgrundskorrigering som används vid analys av grafitugnar och som innebär att man applicerar ett magnetfält vinkelrätt mot grafitugnen. Effektiv för bakgrundskorrigering av komplexa matriser.

Uppdatera dina begrepp genom att registrera dig för den kostnadsfria kursen som ger dig en introduktion till tekniken och till och med förbereder dig för en intervju om du ansöker om ett jobb i laboratoriet som är utrustat med AAS-system.

Anslut dig nu!

Vill du läsa alla AAS:s kostnadsfria kursmoduler redan nu? Här finns alla länkar till alla moduler för dig!