1.3.1.1. Nguyên tắc của phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS
Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử dựa trên sự hấp thụ chọn lọc các bức xạ cộng hưởng của nguyên tử ở trạng thái tự do của nguyên tố cần xác định. Đối với mỗi nguyên tố vạch cộng hưởng thường là vạch quang phổ nhạy nhất của phổ phát xạ nguyên tử của chính nguyên tử đó. Như vậy để thu được phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố nào đó cần phải thực hiện các quá trình sau:
Thực hiện quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu tạo ra các đơn nguyên tử. Điều này được thực hiện ở nhiệt độ cao nhờ nguồn nhiệt là ngọn lửa đèn khí: phun dung dịch chứa chất phân tích ở trạng thái aerosol vào ngọn lửa đèn khí. Hoặc bằng phương pháp không ngọn lửa: nhờ tác dụng nhiệt của lò graphite.
Trong điều kiện nhiệt độ không quá cao (15000C ÷ 30000C) đa số các nguyên tử tạo thành ở trạng thái cơ bản. Đám hơi đơn nguyên tử này chính là môi trường hấp thụ bức xạ và sinh ra phổ hấp thụ nguyên tử.
Chiếu chùm tia bức xạ đặc trưng của của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên tử vừa được điều chế. Chùm tia bức xạ này được phát ra từ đèn cathode rỗng (đèn HCl) hay đèn phóng điện không điện cực (EDL) làm chính từ nguyên tố cần xác định. Do các nguyên tử tự do có thể hấp thụ các bức xạ cộng hưởng nên cường độ của chùm bức xạ đi qua mẫu giảm. Sự hấp thụ này tuân theo định luật Lamber − Beer − Bouger:
N l I I A l . . lg 0 A: Độ hấp thu
I0λ, Ilλ: Cường độ bức xạ trước và sau khi bị các nguyên tử hấp thụ tại bước sóng λ
ε: Hệ số hấp thu nguyên tử tùy thuộc vào từng nguyên tố tại bước sóng λ
l: Độ dày lớp hơi nguyên tử
N: Nồng độ nguyên tử chất phân tích trong lớp hơi
Hình 1.10. Quá trình đo mẫu
Ứng dụng này áp dụng trong nhiều đối tượng, riêng đối với đất, thực phẩm… chỉ khác trong công đọan lấy mẫu, bảo quản mẫu, xử lý mẫu…
1.3.1.2. Ứng dụng của phương pháp AAS
Phương pháp phân tích phổ hấp thu nguyên tử được ứng dụng để phân tích thành phần định lượng các nguyên tố, đặc biệt với các chất có nồng độ rất thấp trong mẫu phân tích. Với các phương pháp hấp thụ nguyên tử, ta có thể xác định được hơn 70 nguyên tố (K, Na, Mg, Ni, V, Pb, Ag, Hg, Cd, Cu, Zn…) trong các mẫu hợp chất khác nhau. Có thể áp dụng phương pháp hấp thụ nguyên tử để xác định các nguyên tố trong các mẫu nước, các sản phẩm hợp kim, các sản phẩm hóa chất vô cơ, quặng, hợp chất silicat, các đối tượng sinh học và trong các vật liệu, hóa chất hữu cơ, dầu mỏ.
AAS có thể dùng trong y học, phân tích kim loại ở trong các chất lỏng sinh học như máu và nước tiểu.
AAS có thể xác định lượng xúc tác (kim loại) cần sử dụng trong quá trình sản xuất dược phẩm.
Trong công nghiệp, AAS được sử dụng rộng rãi để kiểm tra các nguyên tố chính được thay thế và các chất độc (như trong bê tông, thành phần chính là Ca, mức Pb đo được cần phải thấp do nó rất độc).
AAS xác định được hàm lượng kim loại như vàng ở trong đá, từ đó thấy dược mỏ nào có giá trị để có thể chiêt tách vàng từ đá…
Có thể phân tích chính xác hàm lượng của các nguyên tố độc hại như As, Hg, Bs và nguyên tố vi lượng như Se trong các dạng mẫu: nước, thực phẩm, mẫu nông sản, dược, mỹ phẩm, hóa chất, mẫu sinh học và trong các môi trường khác…