原子荧光光度计中空心阴极灯电流对检出限的影响

(安徽省计量科学研究院 安徽 合肥 230051)

引言

原子荧光光谱法是我国发展较快的痕量分析方法，它在测量过程中有较高的灵敏度和精密度，然而这一切都需要仪器各部件稳定的配合。具有特征波长的光照射到原子蒸汽上使其激发放出特征能量波信号，通过检测该能量波信号，(该信号一般通过光电培增管来放大信号)来进行化学定量分析的方法称为原子荧光光谱分析[1]。

我们在计量检定原子荧光光度计的过程中，发现，并不是荧光值越大越好；而是总是趋向一个合适的值，使得在合适的条件下，灵敏度是最优的，是适合检定要求的。

本实验研究当其他条件不变时，原子荧光光度计空心阴极灯电流改变后对仪器的检出限有何影响，并找出合适的灯电流点。从原理来看，可以预见的是，当灯电流增大时，仪器的灵敏度是提高的[2](相同浓度时荧光值更大)，同时噪声即空白荧光值也会增大，灵敏度很高时，空白荧光值的不稳定性也会变大。

实验使用的空心阴极灯是采用双阴极的As灯，研究灯电流对检出限的影响。

一、实验

(一)主要仪器及试剂

原子荧光光度计(北京吉天 AFS-8220型)；砷元素空心阴极灯(北京有色金属研究总院 HAF-2型)；砷单元素标准物质溶液(中国计量科学研究院)；5%盐酸(优级纯)；2%硼氢化钾和0.5%氢氧化钠混合溶液。温度：23摄氏度，湿度：39%相对湿度。

(二)实验步骤

应用经预热稳定并检定合格的原子荧光光度计，在其他条件都相同的情况下，选取合适的空心阴极灯，灯电流范围(40mA-75mA)[3]；按照检定规程的要求，做11次试验测定其空白(用载流空白作为这次实验的真实空白[4])，并做出标准曲线(该仪器自动扣空白)。用3倍的空白值的标准偏差比上标准曲线斜率，求出检出限。为了减少影响因素，本次实验砷元素溶液中并没有加入硫脲。1.3实验数据

灯总电流40mA时：相关系数r=1.000；标准曲线斜率为49.2；检出限为0.27μg/L；空白荧光强度值I分别为：194.1、189.7、183.4、192.0、193.2、181.0、190.7、186.5、83.6、189.5、185.1；20μg/L处荧光强度988.0。

灯总电流45mA时：相关系数r=1.000；亚标准曲线斜率为64.5；检出限为0.20μg/L；空白荧光强度值I分别为：230.3、223.8、232.6、227.0、231.9、231.1、238.0、228.8、231.1、228.3、223.1；20μg/L处荧光强度1294.2。

灯总电流50mA时：相关系数r=1.000；亚标准曲线斜率为91.1；检出限为0.19μg/L；空白荧光强度值I分别为：310.5、301.8、306.0、293.2、299.8、302.3、304.4、301.1、298.7、312.0、297.3；20μg/L处荧光强度1828.0。

灯总电路55mA时：相关系数r=1.000；亚标准曲线斜率为110.1；检出限为0.16μg/L；空白荧光强度值I分别为：361.8、353.2、354.1、345.0、342.3、349.6、355.9、348.5、349.2、347.7、356.6；20μg/L处荧光强度2212.7。

二、结果与讨论

(一)信噪比与灯电流的关系

我们可以看出，在增大灯电流的时候，如果用标准曲线斜率来表征仪器的灵敏度是逐渐增大的；但是仪器的检出限却在逐渐减小到一定程度的时候出现了拐点。为了找出其中的规律，我们用20μg/L处砷浓度的荧光强度值比上空白荧光强度11次的平均值作为信噪比值来探究其与灯电流的关系，并与灯电流和检出限的关系做对照，如图1。

图1 信噪比与灯电流的关系

(二)检出限与灯电流的关系

表1 检出限与灯电流的关系

∴线性回归方程为：y=-0.0068x+0.528

图2 检出限与灯电流的关系

从图2可以看出，在1、3、4点线性回归方程有较好的拟合，说明在一定的范围内，检出限与灯电流是呈线性相关的。

我们在做仪器检定的时候总是尽可能的使得数据反映出仪器的真实性能。综上所述：如果我们简单的用标准曲线斜率来表征仪器的灵敏度的话，越大的灵敏度的条件下检出限并不是越低的。灯电流值在与信噪比的系图-1中在第四个点(灯电流为55mA)出现了一个拐点，这可能是与空心阴极灯的自吸现象有关[3]；而在图2中，我们发现也是在第四个点出现的拐点。该拐点为信噪比最大处也是检出限最小处。

三、结论

可以看出在其它影响因素不变的情况下，砷元素空心阴极灯灯电流为55mA时，我们做出的检出限为最优点0.16μg/L；而在大于55mA的灯电流后，由于存在空心阴极灯的自吸现象，做出的检出限并不能反映仪器的真实性能。因此，建议在做原子荧光光度计的检出限的时候，可以选取一个稳定定量的元素浓度点，微调灯电流，找出信噪比的相对最大值再做仪器的检定工作，可以减少检出限不合格对仪器合格性判据的影响。