提高原子吸收分光光度计光学系统性能指标的研究

    1　概述

    原子吸收分光光度计的光学系统性能指标主要是指波长示值误差和重复性、分辨率两类指标。它们反映了此光谱仪器在静态时光学系统的光学性能。

    在我们的检定过程中,在规定的测量条件下,我们发现有些仪器的波长误差过大或分辨率不能达到规程要求。笔者从基本理论以及仪器的基本结构出发,对影响仪器的光学系统性能指标的因素进行了分析,研究,并通过大量的实践经验,提出一些改进方案。

    2　仪器光学系统原理结构分析

    仪器的光学系统主要由外光路及分光系统两部分组成。

    外光路:由空心阴极灯发射的共振线,首先经过第一透镜成像于燃烧器缝口中央正上方,而后,再经过第二级透镜成像于单色器入射狭缝上。通常,第一级大约以1:1成像,第二级将获得一个大约缩小1/2像。外光路部分特别注意应严格控制光束通过火焰中心并进入分光系统的有效光束宽度,以获得良好的录取度和避免工作曲线弯曲。

     分光系统多为像差小、结构简单、调整方便的Ebert型光栅单色器,其内部由三部分组成:狭缝机构、光栅系统、凹面反射镜机构。

    分光系统的作用:因为空心阴极灯发射的不是单一波长的光线,而测定所需要的却是某一特定波长的吸收线,所以需要有分光系统将非吸收线分离掉,使它不被接收器所接收和放大。

    光栅在分光系统中是一个十分重要的器件,它实际上是一系列平行、等宽和等间隔的多狭缝。光栅分为透射光栅和反射光栅两种。在原子吸收分光光度计中,多采用平面反射光栅。平面反射光栅是在玻璃平面上镀铝,然后在铝层上刻划出许多等间隔,等宽度的平行刻纹,光栅上每条一刻痕都相当于一个狭缝。当来自准直镜的平行光照射到上面时,产生衍射,在一块光栅上有许多平行排列的狭缝,每一狭缝可视为一个新的光源,这些新光源是从同一光源分离出来的,属相干光源,因而从光栅各狭缝衍射出来的光束之间要产生干涉。光栅光谱是单缝衍射和多缝干涉的综合。

    在原子吸收分光光度计中,单色器的主要作用是将与测定吸收无关非分析共振线和接近线及火焰发射光谱背景分离出去,只让选定的分析共振线进入光电检测系统。

    为了方便迅速地寻找所需的分析共振线,单色器中波长扫描采用的是正弦机构。波长选择手轮线转动。它既控制一个四位数字的波长计数器,同时又操纵光栅按正弦规律作非线性转动完成扫描任务。

     波长扫描原理示意如图1

    光栅G的光栅方程:sinα+sinβ=mλ/d

    式中α为平行光束的入射角,β为衍射角,d为相邻两刻线间的距离,m为光谱级数,其数值为0,1,2,3,……