原吸 ICP在技術(shù)和使用上的一些比較

一、原子吸收光譜儀在地質(zhì)樣品分析中的應(yīng)用

1）火焰類型火焰法可測(cè)元素70余種(主要是一些金屬元素)

銀（Ag），金（Au），鋅（Zn），鎘（Cd），鋰（Li），鈉（Na），銣（Rb），銫（Cs），Be，鎂（Mg），鉀(K)，鈣（Ca），鍶（Sr），鋇（Ba）,鈧（Sc）,鑭（La）,釔（Y）,鈦（Ti）,鋯（Zr）,鉿（Hf）,釩（V）,鈮（Nb）,鉭（Ta）,鉻（Cr）,鉬（Mo）,鎢（W）,錳（Mn）,锝（Tc）,錸（Re）,鐵（Fe）,釕（Ru）,鋨（Os）,鈷（Co）,銠（Rh），銥（lr），鎳（Ni），鈀（Pd），鉑（Pt），銅（Cu），汞（Hg），硼（B），鋁（Al），鎵（Ga），銦（In），鉈（Tl），硅（Si），鍺（Ge），錫（Sn），鉛（Pb），磷（P），砷（As），銻（Sb），鉍（Bi），硒（Se），碲（Te），鈰（Ce），釷（Th），鐠（Pr），釹（Nd），釤（Sm），銪（Eu），釓（Gd），鋱（Tb），鏑（Dy），鈥（Ho），鉺（Er），銩（Tm），鐿（Yb），镥（Lu），鈾（U）我們常測(cè)定的元素為金（Au）、銀（Ag）、銅(Cu)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、錳(Mn)、鎘(Cd)。

為了提高測(cè)定的靈敏度，獲得重現(xiàn)性好和準(zhǔn)確高的分析結(jié)果，一般應(yīng)對(duì)測(cè)定條件進(jìn)行化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)選擇它的燈電流、狹縫寬度、燃燒器高度、燃?xì)饧爸細(xì)饬髁俊⒎e分時(shí)間等。下面是部分原子吸收儀器（火焰）的測(cè)定條件優(yōu)化統(tǒng)計(jì)：

Z-5000型原子吸收光譜儀(火焰部分)測(cè)定條件優(yōu)化結(jié)果表

測(cè)定

項(xiàng)目 燈電流

（mA） 乙炔流量

(L/min) 空氣壓力

(KPa) 狹縫寬度

(nm) 燃燒器高度(mm) 積分時(shí)間

(s)

Au 5 1.8 140 1.3 5 3

Ag 8 2.0 160 1.3 5 2

Z-8000型原子吸收光譜儀(火焰部分)測(cè)定條件優(yōu)化結(jié)果表

測(cè)定

項(xiàng)目 燈電流

（mA） 燃?xì)饬髁?/p>

(kg/cm2) 空氣流量

(kg/cm2)

Cu 5 0.3 1.6

Pb 5 0.2 1.4

Zn 10 0.3 1.4

Cd 5 0.2 1.4

錦州環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站的張為人等

2）石墨爐類型石墨爐法可測(cè)元素60余種（比火焰法少，也主要是一些金屬元素）

鉑（Pt），銅（Cu），銀（Ag），金（Au），鋅（Zn），鋰（Li），鈉（Na），鉀（K）,銣（Rb），銫（Cs），鈹（Be），鎂（Mg），鈣（Ca），鍶（Sr），鋇（Ba）,鈧（Sc）,釔（Y）,鑭（La）,鈦（Ti）,釩（V）,鉻（Cr）,鉬（Mo）,錳（Mn）,锝（Tc）,錸（Re）,鐵（Fe）,釕（Ru）,鋨（Os）,鈷（Co）,銠（Rh）,銥（lr），鎳（Ni），鈀（Pd），鎘（Cd），汞（Hg），硼（B），鋁（Al），鎵（Ga），銦（In），鉈（Tl），硅（Si），鍺（Ge），錫（Sn），鉛（Pb），磷（P），砷（As），銻（Sb），鉍（Bi），硒（Se），碲（Te），鐠（Pr），釹（Nd），釤（Sm），銪（Eu），釓（Gd），鋱（Tb），鏑（Dy），鈥（Ho），鉺（Er），銩（Tm），鐿（Yb），镥（Lu），鈾（U）

同樣，為了提高測(cè)定的靈敏度，獲得重現(xiàn)性好和準(zhǔn)確高的分析結(jié)果，也應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得測(cè)定元素升溫程序的優(yōu)化條件。下面是部分原子吸收儀器（石墨爐部分）的測(cè)定條件優(yōu)化統(tǒng)計(jì)：

原子吸收光譜儀(石墨爐部分)測(cè)定條件優(yōu)化結(jié)果表

儀器

型號(hào) 項(xiàng)目 程序 干燥 灰化 原子化 清除

日立Z-5000 Au 溫度/℃ 100-105 105-300 2200 2400

時(shí)間/s 35 20 3 4

日立Z-2000 Au 溫度/℃ 80-140 300-400 2400 2700

時(shí)間/s 40 10 5 4

美國(guó)SOLAARM-6 Au 溫度/℃ 100 750 1600 2200

時(shí)間/s 15 10 1.5 2

日立Z-8100 Au 溫度/℃ 200 500 2400

時(shí)間/s 20 20 6

美國(guó)PE5100 Ag 溫度/℃ 120 650 1800 2650

時(shí)間/s 20 30 4 5

2、三支隊(duì)的李勇3、物化探所張勤等4、甘肅有色地質(zhì)測(cè)試中心劉菊琴等5、北京礦冶研究總院李華昌等關(guān)于原子吸收測(cè)定條件優(yōu)化的文獻(xiàn)還有很多，在這里就不一一列舉了。

五、原子吸收光譜儀的發(fā)展趨勢(shì)由于原子吸收是單元素單獨(dú)測(cè)量，不能多元素同時(shí)測(cè)定。所以在測(cè)定多元素時(shí)所用時(shí)間較長(zhǎng)，加上單元素空心陰極燈在測(cè)定時(shí)的預(yù)熱時(shí)間，造成測(cè)定效率比較低。隨著儀器技術(shù)的發(fā)展，如果能突破存在的缺陷，其發(fā)展前景仍是十分廣闊的。我們可以預(yù)測(cè)，原子吸收將有以下幾個(gè)方面的發(fā)展趨勢(shì)：

（1）儀器小型化、多功能化。集成電路的發(fā)展為小型化奠定了基礎(chǔ)，用戶對(duì)儀器多功能化的需求成為其發(fā)展的動(dòng)力。

（2）儀器自動(dòng)化、智能化。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和數(shù)學(xué)方法的運(yùn)用、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展使之成為可能。人工對(duì)儀器的干預(yù)將可能越來(lái)越少。如化學(xué)計(jì)量學(xué)方法在AAS中的應(yīng)用將為解決干擾和多元素同時(shí)測(cè)定等問(wèn)題提供一條新途徑。

（3）儀器聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展，將能進(jìn)一步拓寬AAS分析領(lǐng)域，提高分析速度、靈敏度和選擇性。FI在線分離富集技術(shù)、原子捕集技術(shù)、與色譜儀聯(lián)用等均有較好的發(fā)展前景。

（4）脈沖進(jìn)樣技術(shù)因其取樣量少而特別適于少量樣品及高鹽分樣品分析，可減少基體效應(yīng)，并擴(kuò)大線性范圍。懸浮液進(jìn)樣法免去了試樣分解過(guò)程，可減少元素的污染與損失，提高分析速度和效率。但如何將這些技術(shù)推廣應(yīng)用需研究實(shí)用的進(jìn)樣裝置。

（5）激光是原子熒光光譜分析的理想激發(fā)光源。理論技術(shù)結(jié)果表明原子熒光光譜分析以激光作為激發(fā)光源時(shí)具有探測(cè)單個(gè)原子的能力，其靈敏度比空心陰極燈或無(wú)極放電燈作激發(fā)光源的靈敏度高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。激光也可作為原子吸收光譜分析光源。研究更簡(jiǎn)單和低成本的激光光源是今后應(yīng)努力的方向。目前，而德國(guó)耶拿公司的contrAA原子吸收光譜儀采用了連續(xù)光源法，利用一個(gè)高能量的氙燈，不用預(yù)熱并且可液體及直接固體進(jìn)樣分析，采用了氫化物發(fā)生器與聯(lián)用技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，原子吸收光譜儀的各項(xiàng)功能將越來(lái)越完善。

六、原子吸收光譜儀的應(yīng)用前景說(shuō)到原子吸收光譜儀的應(yīng)用前景，我們不得不說(shuō)說(shuō)ICP分析技術(shù)。不僅僅是因?yàn)镮CP技術(shù)（特別是ICP-MS出現(xiàn)以來(lái)）是比較熱門的話題，而且在我所的日常分析測(cè)試中，ICP技術(shù)和AAS技術(shù)經(jīng)常測(cè)定某些相同的元素，如既可以用AAS法也可以用ICP法測(cè)定Ag、Cu、Pb、Zn、Co、Ni等。下面我分別從四個(gè)方面來(lái)介紹一下原子吸收儀器與ICP分析儀器的區(qū)別及各自優(yōu)勢(shì)。

1、檢出限 FAAS的檢出限為10-6級(jí)，石墨爐GFAAS的檢出限為10-9級(jí)，ICP-AES大部份元素的檢出限為10-6級(jí)，ICP-MS的檢出限給人極深刻的印象，其溶液的檢出限大部份為10-12級(jí)（實(shí)際的檢出限不可能優(yōu)于你實(shí)驗(yàn)室的清潔條件），必須指出：ICP-MS的10-12級(jí)檢出限是針對(duì)溶液中溶解物質(zhì)很少的單純?nèi)芤憾缘模羯婕肮腆w中濃度的檢出限，由于ICP-MS的耐鹽量較差，ICP-MS檢出限的優(yōu)點(diǎn)會(huì)變差多達(dá)50倍，一些普通的輕元素（如S、 Ca、 Fe、K、 Se）在ICP-MS中有嚴(yán)重的干擾，也將惡化其檢出限。但不管如何，對(duì)ICP-MS來(lái)說(shuō)：高基體濃度會(huì)導(dǎo)致許多問(wèn)題，而這些問(wèn)題的最好解決方案是稀釋，正由于這個(gè)原因，ICP-MS應(yīng)用的主要領(lǐng)域在痕量/超痕量分析。在常規(guī)工作中，ICP-AES可分析10%總固體溶解量TDS的溶液，甚至可以高至30%的鹽溶液，在短時(shí)期內(nèi)ICP-MS可分析0.5%的溶液。當(dāng)原始樣品是固體時(shí)，與ICP-AES，GFAAS相比，ICP-MS需要更高倍數(shù)的稀釋，其折算到原始固體樣品中的檢出限顯示不出很大優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)象也就不令人驚奇了。

2、樣品分析能力FAAS的分析速度為每個(gè)樣品0.5分鐘左右，分析速度是最快的，但只能是一個(gè)元素一個(gè)元素地測(cè)，它的檢測(cè)范圍一般為0.10-20×10-6。GFAAS的分析速度為每個(gè)樣品需3-4分鐘，它也只能是一個(gè)元素一個(gè)元素地測(cè)，它的檢測(cè)范圍一般為0.03-50×10-9。但石墨爐使用的是惰性氣體（相對(duì)安全），所以晚上可以自動(dòng)工作，這樣保證對(duì)樣品的分析能力。ICP-AES的分析速度取決于是采用全譜直讀型還是單道掃描型，每個(gè)樣品所需的時(shí)間為2或6分鐘，全譜直讀型較快，一般為2分鐘測(cè)定一個(gè)樣品，它可以同時(shí)測(cè)定多個(gè)元素，它的檢測(cè)范圍一般為10-6-10-2。ICP-MS的分析時(shí)間為每個(gè)樣品小于5分鐘，在某些分析情況下只需2分鐘，它也可以同時(shí)測(cè)定多個(gè)元素，它的檢測(cè)范圍一般為10-12-10-9。

下面根據(jù)溶液的濃度舉例如下，以供參考：

a．每個(gè)樣品測(cè)定1-3個(gè)元素，元素濃度為10-9級(jí)，如果被測(cè)元素要求能滿足的情況下，GFAAS是最合適的。

b．每個(gè)樣品測(cè)定1-3個(gè)元素，元素濃度為10-6級(jí)，F(xiàn)AAS是最合適的

c.每個(gè)樣品5-20個(gè)元素，含量為10-6至10-2，ICP-AES是最合適的。

d．每個(gè)樣品需測(cè)4個(gè)以上的元素，在10-9及10-12含量，而且樣品的量也相當(dāng)大，ICP-MS是較合適的。

3、儀器使用方面 在日常工作中，從自動(dòng)化來(lái)講，GFAAS、ICP-AES是最成熟的，可由技術(shù)不熟練的人員來(lái)應(yīng)用專家制定的方法進(jìn)行工作。ICP-MS的操作直到現(xiàn)在仍較為復(fù)雜，自1993年以來(lái)，盡管在計(jì)算機(jī)控制和智能化軟件方面有很大的進(jìn)步，但在常規(guī)分析前仍需由技術(shù)人員進(jìn)行精密調(diào)整，ICP-MS的方法研究也是很復(fù)雜及耗時(shí)的工作。GFAAS的常規(guī)工作雖然是比較容易的，但制定方法仍需要相當(dāng)熟練的技術(shù)。FAAS由于使用的是乙炔氣體，所以使用的時(shí)候必需有人看管。而ICP-MS，ICP-AES，和GFAAS，由于現(xiàn)代化的自動(dòng)化設(shè)計(jì)以及使用惰性氣體的安全性，可以整夜無(wú)人看管工作。

4、運(yùn)行的費(fèi)用 ICP-MS開(kāi)機(jī)工作的費(fèi)用要高于ICP-AES，因?yàn)镮CP-MS的一些部件有一定的使用壽命而且需要更換，這些部件包括了渦輪分子泵、取樣錐和截取錐以及檢測(cè)器。對(duì)于ICP-MS和ICP-AES來(lái)講，霧化器與炬管的壽命是相同的。如果實(shí)驗(yàn)室選用了ICP-AES來(lái)取代ICP-MS，那么實(shí)驗(yàn)室最好能配備GFAAS。GFAAS應(yīng)計(jì)算其石墨管的費(fèi)用。 大概的估計(jì)ICP-AES是GFAAS的兩倍，而ICP-MS是ICP-AES的兩倍，也就是說(shuō)ICP-MS是GFAAS費(fèi)用的4倍。同時(shí)考慮到超痕量分析需要一個(gè)干凈的實(shí)驗(yàn)室和超純的化學(xué)試劑，這些的費(fèi)用不便宜。按費(fèi)用從少到多排列為FAAS→GFAAS→ICP-AES→ICP-MS。總的來(lái)說(shuō)，ICP的優(yōu)點(diǎn)是線性范圍寬，可多元素同時(shí)測(cè)定，優(yōu)勢(shì)在于效率，但成本高，一般情況下準(zhǔn)確度不如AAS法好(百分含量除外，由于AAS測(cè)定百分含量需要稀釋)。而AAS的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)單，分析方法成熟，石墨爐的檢出限低，但一個(gè)元素一個(gè)元素地等，影響分析速度。

下表是AAS、ICP-AES、ICP-MS三種技術(shù)的分析性能的簡(jiǎn)單比較：

AAS與ICP-MS、ICP-AES分析性能的比較表.

方法類型 ICP AAS

ICP-MS ICP-AES GF-AAS F-AAS

檢出限級(jí)別 10-12 10-6 10-9 10-6

精密度(短期) 1~3% 0.3~2% 1~5% 0.1~2%

可測(cè)元素 >75 >73 >50 >68

分析能力 高 高 低 中等

耐鹽耐酸性 差(需稀釋)好 稍差 好

無(wú)人控制操作 能 能 能 不能

運(yùn)行費(fèi)用 高 中上 中等 低

可以說(shuō)，AAS與ICP技術(shù)是相互補(bǔ)充的，沒(méi)有一種技術(shù)能滿足所有的分析要求，只有某一種技術(shù)稍優(yōu)于另一種技術(shù)的地方。我認(rèn)為從使用者的角度來(lái)看，最主要的是根據(jù)自己的分析目的和實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模及人員素質(zhì)情況選擇適合本單位用的儀器，而不是說(shuō)越高檔就越好。當(dāng)然對(duì)于一些科研項(xiàng)目(特別是尋找一些化探異常)，ICP-MS是必需的。

下面是針對(duì)不同實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)模提出的一些儀器配套建議：

一般實(shí)驗(yàn)室： AAS（主要指?jìng)€(gè)體實(shí)驗(yàn)室）

單位實(shí)驗(yàn)室： AAS+ ICP-AES+XRF

科研實(shí)驗(yàn)室： AAS+ ICP-AES+ ICP-MS+XRF

至于哪個(gè)好用,哪個(gè)廠家的好,這個(gè)不好回答,要看你們的實(shí)際檢測(cè)要求,不是一個(gè)兩個(gè)指標(biāo)的對(duì)比,是全方面的,總體來(lái)說(shuō),進(jìn)口的性能方面要好一些,他們的加工制造水平要強(qiáng)于國(guó)內(nèi),但他們的價(jià)格也要貴不少,維護(hù)費(fèi)用也不低,還是那句話,最合適的才是最好的.