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火焰光度計(jì)

火焰光度計(jì)是以發(fā)射光譜為基本原理的一種分析儀器。包括:氣體和火焰燃燒部分、光學(xué)部分、光電轉(zhuǎn)換器及檢測(cè)記錄部分。其過(guò)程是由霧化器將試樣噴入火焰,激發(fā)發(fā)光,經(jīng)分光后由檢測(cè)器測(cè)量發(fā)射強(qiáng)度,后者與試樣中待測(cè)元素含量成正比。如:將食鹽置于火焰光度計(jì)中時(shí),火焰呈黃色,這是由于食鹽中的鈉原子外層電子吸收火焰的熱能,而躍遷到受激能級(jí),再由受激能級(jí)恢復(fù)到正常狀態(tài)時(shí),電子就要釋放能量。這種能量的表征式發(fā)射出鈉原子所特有波長(zhǎng)的光譜線環(huán)色光譜。利用火焰的熱能使某元素的原子激發(fā)發(fā)光,并用儀器檢測(cè)其光譜能量的強(qiáng)弱,進(jìn)而判斷物質(zhì)中某元素含量的高低,這類儀器稱之為火焰光度計(jì)。如今較為先進(jìn)的火焰光度計(jì)可同時(shí)進(jìn)行多元素的同時(shí)分析檢測(cè),內(nèi)置空壓機(jī)一體化設(shè)計(jì),并帶有軟件記錄。
火焰光度計(jì)
工作原理
火焰光度法是按羅馬金公式進(jìn)行定量分析的,即I=aXc的b次方,式中I為譜線的強(qiáng)度,c是待測(cè)元素的含量,d是與待測(cè)元素的蒸發(fā)、激發(fā)條件有關(guān)的常數(shù);b為自吸系數(shù),因?yàn)橛没鹧孀骷ぐl(fā)光源,其溫度可通過(guò)控制空氣與燃?xì)獾牧髁恳员3址(wěn)定,又因采用液體試樣,試樣組分的影響較少,故在各次測(cè)定中a是個(gè)較穩(wěn)定的常數(shù),一般由于試樣濃度較低,自吸可忽略不計(jì),于是I=λc,并可用相對(duì)強(qiáng)度的測(cè)量方法進(jìn)行分析。

進(jìn)行火焰光度分析時(shí),把待測(cè)液用霧化器使之變成溶膠導(dǎo)入火焰中,待測(cè)元素因熱離解生成基態(tài)原子,在火焰中被激發(fā)而產(chǎn)生光譜,經(jīng)單色器分解成單色光后通過(guò)光電系統(tǒng)測(cè)量,由于火焰的濕度比較低,因此只能激發(fā)少數(shù)的元素,而且所得的光譜比較簡(jiǎn)單,干擾較小,火焰光度法特別適用于較易激發(fā)的堿金屬及堿土金屬的測(cè)定。

在測(cè)定中為了穩(wěn)定火焰和排除一些元素的干擾,常在測(cè)定液中加入"緩沖劑",如K, Ca, Mg 同時(shí)存在彼此間對(duì)測(cè)定有影響,如果把這三種元素配成飽和溶液為"緩沖劑",在試液中加到一定量時(shí),則產(chǎn)生的影響是單一恒定值,可作本底扣除,測(cè)鈉時(shí),大量的HCO32-存在可使結(jié)果偏低,可用鹽酸酸化試液后加熱除去。

應(yīng)用舉例
一、鈉的檢測(cè):

1、檢測(cè)生松油中的鈉含量;2、檢測(cè)土壤中可交換的鈉含量;3、檢測(cè)燃油(原油、汽油、柴油)中的鈉含量;4、檢測(cè)玻璃樣品中的鈉含量;5、檢測(cè)稻草、草料中的鈉含量;

二、鈉和的檢測(cè):

1、檢測(cè)硅酸鹽, 無(wú)機(jī)礦,金屬礦中的鈉和鉀含量;2、檢測(cè)果汁中的鈉和鉀含量;

三、鉀的檢測(cè):

1、檢測(cè)肥料中的鉀含量;2、檢測(cè)植物樣品中的鉀含量; 3、檢測(cè)土壤中可利用的鉀含量;4、檢測(cè)樹脂混合物中的鉀含量;5、檢測(cè)玻璃樣品中的鉀含量;

四、鋰的檢測(cè):

檢測(cè)潤(rùn)滑油、油脂中的鋰含量;

五、的檢測(cè):

1、檢測(cè)啤酒中的鈣含量;2、檢測(cè)生物液體中的鈣含量;3、評(píng)估奶中的鈣含量;4、鈣含量的最簡(jiǎn)單火焰光度測(cè)量;5、檢測(cè)果汁中的鈣含量;6、檢測(cè)餅干、硬面包中的鈣含量;

六、鋇的檢測(cè):

鋇含量的最簡(jiǎn)單火焰光度測(cè)量;

七、堿基金屬的檢測(cè):

檢測(cè)水泥中的堿基金屬含量

八、硫酸鹽的檢測(cè):

硫酸鹽的最簡(jiǎn)單火焰光度測(cè)量;

影響因素
燈電流

火焰原子吸收分光光度計(jì)使用光源大都是空心陰極燈,空心陰極燈操作參數(shù)只有一個(gè)燈電流。燈電流大小決定著燈輻射強(qiáng)度。 在一定范圍內(nèi)增大燈電流可以增大輻射強(qiáng)度,同時(shí)燈穩(wěn)定性和信噪比也增大,但是儀器靈敏度降低。如果燈電流過(guò)大,會(huì)導(dǎo)致燈本身發(fā)生自蝕現(xiàn)象而縮短燈使用壽命;會(huì)放電不正常,使燈輻射強(qiáng)度不穩(wěn)定。 相反,在一定范圍內(nèi)降低燈電流可以降低輻射強(qiáng)度,儀器靈敏度提高,但燈穩(wěn)定性和信噪比下降。如果燈電流過(guò)低,又會(huì)使燈輻射強(qiáng)度減弱,導(dǎo)致穩(wěn)定性和信噪比嚴(yán)重下降以至不能使用。 因此,在具體檢測(cè)工作中,如被測(cè)樣濃度高時(shí),則使用較大燈電流,以獲得較好穩(wěn)定性;如被測(cè)樣濃度低時(shí),則在保證穩(wěn)定性滿足要求的前提下,使用較低的燈電流,以獲得較好的靈敏度。

霧化器

霧化器作用是將試液霧化。它是原子吸收分光光度計(jì)重要部件,其性能對(duì)測(cè)定靈敏度、精密度和化學(xué)干擾等產(chǎn)生顯著影響。 霧化器噴霧越穩(wěn)定,霧滴越微小均勻,霧化效率也就越高,相應(yīng)靈敏度越高,精密度越好,化學(xué)干擾越小。 霧化器調(diào)節(jié)目前都是通過(guò)人工調(diào)節(jié)撞擊球和毛細(xì)管之間相對(duì)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。檢測(cè)人員應(yīng)將霧化器調(diào)節(jié)到霧滴細(xì)小而均勻,最好是霧滴在撞擊球周圍均勻分布,如果實(shí)在實(shí)現(xiàn)不了,霧滴以撞擊球?yàn)橹行膶?duì)稱分布也可以。

提升量

提升量大小影響到靈敏度高低。過(guò)高或過(guò)低的提升量會(huì)使霧化器霧化不穩(wěn)定。每個(gè)廠家儀器提升量范圍各不相同,各自有一定變化范圍。 增大提升量辦法有: (1) 增大助燃?xì)饬髁。這樣增大負(fù)壓使提升量增大。 (2)縮短進(jìn)樣管長(zhǎng)度?s短進(jìn)樣管長(zhǎng)度使管阻力減小,使試液流量增大。相反,如想降低提升量,則可以減小助燃?xì)饬髁炕蚣娱L(zhǎng)進(jìn)樣管長(zhǎng)度。

分析線

每種元素的分析線有很多條,通常共振線靈敏度最高,經(jīng)常被用來(lái)作為分析線,但測(cè)量較高濃度樣品時(shí),就要選擇此靈敏線。 例如測(cè)鈉用a=589.0nm作為分析線,較高濃度時(shí)使用330.0nm作為分析線。

燃燒器位置

調(diào)節(jié)燃燒器高度和前后位置,使來(lái)自空心陰極燈光束通過(guò)自由電子濃度最大火焰區(qū),此時(shí)靈敏度最高,穩(wěn)定性最好。 若不需要高靈敏度時(shí),如測(cè)定高濃度試液時(shí),可通過(guò)旋轉(zhuǎn)燃燒器角度來(lái)降低靈敏度,以便有利于檢測(cè)。

火焰

火焰類型和狀態(tài)對(duì)靈敏度高低起著重要作用,應(yīng)根據(jù)被測(cè)元素特性去選擇不同火焰。 目前火焰按類型分有空氣——?dú)浠鹧妗⒖諝狻胰不鹧、一氧化氮——乙炔火焰?空氣——?dú)浠鹧娴幕鹧鏈囟容^低,用于測(cè)定火焰中容易原子化的元素如砷、硒等; 空氣——乙炔火焰屬于中溫火焰,用于測(cè)定火焰中較難離解的元素如、鈣、、、鉛、錳等; 一氧化氮——乙炔火焰屬于高溫火焰,用于測(cè)定火焰中難于離解的元素如釩、等。 火焰按狀態(tài)分有貧焰、化學(xué)計(jì)量焰、富焰。 貧焰是指使用過(guò)量氧化劑時(shí)的火焰,由于大量冷的氧化劑帶走火焰中的熱量,這種火焰溫度較低,又由于氧化劑充分,燃燒完全,火焰具有氧化性氣氛,所以這種火焰適用于堿金屬元素的測(cè)定。 化學(xué)計(jì)量焰是按化學(xué)計(jì)量關(guān)系計(jì)算的燃料和氧化劑比率燃燒的火焰,它具有溫度高、干擾少、穩(wěn)定、背景低等特點(diǎn),除堿金屬和易形成難離解氧化物的元素,大多數(shù)常見元素常用這種火焰。 富焰是便用過(guò)量燃料的火焰,由于燃燒不完全,火焰具有較強(qiáng)的還原氣氛,所以,這種火焰具有還原性,適用于測(cè)定較易于形成難熔氧化物的元素如鉬、稀土元素等。

狹縫

當(dāng)被測(cè)元素?zé)o鄰近干擾線時(shí),如鉀、鈉等,可采用較大的狹縫。當(dāng)被測(cè)元素有鄰近干擾線時(shí),如鈣、鐵、鎂等,可采用較小的狹縫。 上述影響靈敏度的幾個(gè)因素是對(duì)立統(tǒng)一的。在具體的檢測(cè)工作中,檢測(cè)人員應(yīng)將幾個(gè)因素統(tǒng)籌考慮,根據(jù)儀器和被測(cè)樣的情況去調(diào)節(jié)幾個(gè)因素以達(dá)到最好的工作狀態(tài)。

區(qū)別
火焰光度計(jì)是利用原子發(fā)射原理,把相應(yīng)的物質(zhì)原子化(固體配成溶液,如:用酸溶解。液體高溫,氣體用在放電情況下激發(fā)),激發(fā)的電子處于高能級(jí),不穩(wěn)定會(huì)躍遷回基態(tài),不同的原子電子能級(jí)不同,躍遷時(shí)會(huì)發(fā)出不同波長(zhǎng)的光波,通過(guò)分析光波就知道是什么原子了。同理也可以分析光波的強(qiáng)度,判斷該原子的含量。如:FPT-640火焰光度計(jì)(一般出廠配的是鉀鈉檢測(cè)器)用于分析血液中的鉀鈉,也用于硅酸工業(yè)的分析。紫外-可見分光光度計(jì)是利用吸收原理,紫外區(qū)(200-400)一般用于分析有機(jī)物,一些特定的官能團(tuán)會(huì)有吸收(分子吸收),經(jīng)常用來(lái)測(cè)防腐劑含量,一般是用波長(zhǎng)的最大吸收測(cè),但是有多種物質(zhì)吸收時(shí),經(jīng)常用是全掃單樣品,然后測(cè)復(fù)合樣,取多點(diǎn)計(jì)算,可以知道不同物質(zhì)含量(這是一個(gè)老師的碩士論文哦);可見區(qū)(400-760)一般用于分析離子,就和一般分光光度計(jì)一樣了如:721型。
影響分析
火焰光度分析-影響因素1

一、激發(fā)條件:

1、火焰溫度:溫度過(guò)低靈敏度下降,溫度太高則堿金屬電離嚴(yán)重,影響

測(cè)量的線性關(guān)系。

影響火焰溫度的因素:

燃?xì)夥N類:采用丙烷-空氣、丁烷-空氣或液化石油氣-空氣等低溫火

焰(約1900℃)較為合適和方便

燃?xì)馀c助燃?xì)獗壤?保持適當(dāng)

試樣溶液抽吸量:過(guò)大時(shí)會(huì)使火焰溫度下降

2、氣體壓力:測(cè)定時(shí)氣體壓力需保持恒定。

3、噴霧器:噴霧器不清潔,易造成試液霧化不良,測(cè)定時(shí)一定要求試液清亮,并隨時(shí)用水或乙醇清洗噴霧器。

4、液面高度:液面高度變化,會(huì)引起激發(fā)后的元素濃度有變化,測(cè)定時(shí)需保持試驗(yàn)高度一致。

火焰光度分析-影響因素2

二、試樣的種類和組成

1、元素的電離和自吸收可導(dǎo)致校正曲線彎曲,線性范圍縮小。如鉀在高濃度時(shí)自吸收嚴(yán)重,使校正曲線向橫坐標(biāo)方向彎曲;在低濃度時(shí)則由于電離增加,輻射增強(qiáng),校正曲線向縱坐標(biāo)方向彎曲。

2、試樣中共存離子對(duì)測(cè)定有影響,如堿金屬共存時(shí)譜線增強(qiáng),使結(jié)果偏高。

3、試樣的物理性能應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)溶液的組成一致

火焰光度分析-影響因素3

三、儀器質(zhì)量

1、單色器的選擇性:濾光片質(zhì)量好,可減少共存物質(zhì)的干擾。

2、周圍環(huán)境對(duì)儀器的影響。

3、光電池使用過(guò)久產(chǎn)生疲勞。

如何選擇
熱分析儀是一種利用程序控制溫度的狀態(tài)下,測(cè)量物質(zhì)的物理性質(zhì)和溫度的關(guān)系一類的儀器。目前已經(jīng)被廣泛得應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)等許多領(lǐng)域中。大多數(shù)客戶在選擇熱分析儀的時(shí)候比較茫然,不知道如何選擇適合自己的型號(hào)。下面我們來(lái)簡(jiǎn)單介紹下熱分析儀的一些參數(shù)。

首先我們知道,熱分析儀是測(cè)量物質(zhì)的許多理化性質(zhì)與溫度之間的一些關(guān)系。那么它能達(dá)到的溫度是我們最為關(guān)心的一個(gè)方面。市場(chǎng)上的熱分析儀大多數(shù)都在1000多攝氏度左右。但是在這上面也有區(qū)別。如對(duì)應(yīng)不同材質(zhì)的待測(cè)物品時(shí),所需要的溫度也是不一樣的。眾所周知,玻璃的材質(zhì)大多數(shù)為二氧化硅,其熔點(diǎn)一般在1200℃左右。因此就需要1250℃左右甚至更高的。但是對(duì)于一些相對(duì)溫度需求比較低的,如一些碳酸鈣,硫酸鈣的巖石之類,大多數(shù)溫度在800℃左右,選用1000℃的即可。

其次,需要選擇的是哪種類型。市場(chǎng)上大致可分為三種:差熱型,熱重型,綜合型。其中差熱型可以對(duì)熱差溫度,靈敏性,量程等一些參數(shù)經(jīng)行測(cè)量。熱重型則可以對(duì)熱重溫度,靈敏性,量程等經(jīng)行一些測(cè)量。綜合型則綜合了以上兩種的全部性能,能夠分別對(duì)熱重差熱進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量樣品一些不同的性能時(shí),需要選擇不同類型的儀器,以及考慮性價(jià)比。相對(duì)來(lái)說(shuō),綜合型的性價(jià)比當(dāng)然最高,也是許多客戶的首選。其他一些如分析法,則是相對(duì)應(yīng)其差熱型,熱重型來(lái)說(shuō)。差熱型一般DTA型的分析法,熱重型則是TG-DTG型。

其他一些影響較小的參數(shù)如尺寸,重量等,則可以對(duì)應(yīng)客戶自己需要來(lái)選擇,一般來(lái)說(shuō)當(dāng)然是越輕越小,方便移動(dòng)優(yōu)先。以上便是關(guān)于熱分析儀的一些個(gè)人見解,歡迎討論。

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