原子吸收分光光度法空心阴极灯一灯多用探讨

刘锟，王立亚

（1. 江苏省金湖县环境监测站，江苏金湖 211600； 2. 天津市水文水资源勘测管理中心，天津 300061）

原子吸收分光光度计使用过程中，一般某个元素空心阴极灯只能分析与之匹配的元素［1］。目前原子吸收分光光度计最多可以安装8只空心阴极灯，但是如果同时测量元素过多，就需更换空心阴极灯，并且需要重新预热。这就使整个分析过程不连续，且相对繁琐。

部分单元素灯的吸收线与其它元素的共振线或非共振线存在谱线重叠现象，合金用作空心阴极灯的制作材料也为一灯多用提供了可能。理论上部分单元素空心阴极灯不仅可以测定被测元素，还可以测定其它元素［2–3］。目前未见相关文献提出钾空心阴极灯测定钠，笔者进行了一灯多用试验，实现了钾空心阴极灯测钠，锌空心阴极灯测铜。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

原子吸收分光光度计：TAS–990型，北京普析通用仪器有限责任公司；

钾、钠、锌、铜空心阴极灯：北京曙光明电子光源仪器有限公司；

钠标准储备液：1 000 mg／L（不确定度为1%），编号为GSB 07–1257–2000，环境保护部标准样品研究所；

铜标准储备液：1 000 mg／L（不确定度为0.7%），编号为GSB 04–1738–2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心；

硝酸：优级纯；

硝酸铯：分析纯；

实验用水为超纯水。

1.2 仪器工作参数

原子吸收分光光度计工作参数见表1。

铜灯和锌灯之间的工作参数光谱带宽默认值均一致，而钾灯和钠灯之间默认值有较大差异。钾灯光谱带宽为2.0 nm，钠灯光谱带宽为0.4 nm。实验时将钾灯光谱带宽设置为0.4 nm。

表1 仪器工作参数

1.3 标准曲线绘制

钠系列标准溶液：质量浓度分别为0.00，0.25，0.50，1.00，1.50，2.00 mg／L。由于最高点吸光度较大，原子吸收分光光计燃烧头必须偏转3格测定。

铜系列标准溶液：质量浓度分别为0.00，0.50，1.00，1.50，2.50，5.00 mg／L。

2 结果与讨论

2.1 标准工作曲线

用钾、钠空心阴极灯测定钠系列标准溶液，用锌、铜空心阴极灯测定铜系列标准溶液。将吸光度Y对被测元素的质量浓度X进行线性回归，线性方程与相关系数列于表2。

表2 线性方程和相关系数

由表2可知，钾灯测钠标准曲线的斜率比钠灯测钠标准曲线的斜率要大，因此钾灯测定钠的灵敏度比钠灯测定钠的灵敏度高，且两者的相关系数均符合要求。锌灯测铜标准曲线斜率与铜灯测铜的标准曲线斜率非常接近，所以测量灵敏度相差不大，并且两者的相关系数均符合要求。

除了钾灯测钠、锌灯测铜外，笔者还尝试用钠灯在766.5 nm处测钾，钙灯在285.2 nm测镁，镁灯在422.7 nm测钙，铜灯在213.9 nm测锌，铁灯在279.5 nm测锰，锰灯在248.3 nm测铁，镉灯在283.3 nm铅，铅灯在217.0 nm测镉，实验结果均不理想。在上述试验中，空心阴极灯在设定的特征谱线条件下均可以寻峰通过，但是进行点火试验时吸光度却没有明显变化，无法完成分析工作。钙灯和镁灯、铅灯和镉灯、铁灯和锰灯、铜灯和锌灯的工作参数光谱带宽默认值均一致，而钾灯和钠灯之间默认值有较大差异。钾灯光谱带宽为2.0 nm，钠灯光谱带宽则为0.4 nm［4–7］。

从原理上分析，空心阴极灯内的元素以蒸气态从阴极中逸出时受激发产生极窄的特征谱线。在不同材料的阴极上镶入不同的金属材料，就可制成不同的空心阴极灯。钾元素灯可以测钠，是因为钾元素灯里含有钠元素；锌元素灯可以测铜，是因为锌元素灯里含有铜元素。而用钠灯测钾、钙灯测镁、镁灯测钙、铜灯测锌、铁灯测锰、锰灯测铁、铅灯测镉、镉灯测铅均能寻峰通过，说明这些灯中含有被测元素；但是这些灯在进行点火试验时吸光度没有明显变化，说明这些灯中被测元素的含量极低。钾灯能够顺利测定钠是因为钾灯中的钠元素含量与钾元素含量相当，钠元素以蒸汽形态从阴极灯中逸出受激发产生的特征谱线强度满足能够满足分析需要。钾灯用于测钠尚未见文献报道［8–9］。

2.2 质控样比对结果

用钾、钠空心阴极灯测定环境监测标准编号为202814的钠质控样；用锌、铜空心阴极灯测定环境监测标准编号为201121的铜质控样，测定结果见表3。

表3 质控样比对结果

由表3可知，同一个质控样钾灯测钠和钠灯测钠测量结果之间无明显差异；而钾灯测钠、钠灯测钠测量结果与质控样标称值差异较大，但在合格范围之内。锌灯测铜和铜灯测铜测量结果之间差异很小；锌灯测铜、铜灯测铜测量结果与质控样标称值差异较小，在合格范围之内。从质控样分析结果来看，铜灯测铜优于锌灯测铜。

原子吸收法检测钾、钠存在较大的干扰或误差，分析过程中试剂、环境的污染是造成钾、钠空心阴极灯测定钠质控样结果偏高的直接原因。

2.3 精密度试验

用钾空心阴极灯连续测定编号为202814的钠质控样6次，用锌空心阴极灯连续测定编号为201121的铜质控样6次，测定结果列于表4。

表4 精密度结果（n=6）

由表4可知，钾空心阴极灯测定钠的相对标准偏差为0.47%，锌空心阴极灯测定铜的相对标准偏差为0.53%，表明测量精密度良好。

用钾空心阴极灯连续测定编号为202814的钠质控样6次，测量结果均在质控样标称值范围之内。用锌空心阴极灯连续测定编号为201121的铜质控样6次，测量结果均在质控样标称值范围之内。

2.4 加标回收试验

取1 mL 100 mg／L的钠标准溶液和99 mL 0.747 mg／L的钠质控样，定容至100 mL。钠加标量为100 μg，钠质控样量为73.95 μg，钠加标样品测定值为173.8 μg。取100 mg／L的铜标准溶液1 mL和1.23 mg／L的铜质控样99 mL，定容至100 mL。铜加标量为100 μg，铜质控样量为121.7 μg，铜加标样品测定值为225 μg。加标回收试验结果列于表5。由表5可知，钾空心阴极灯测定钠元素加标回收率为99.8%，锌空心阴极灯测铜元素加标回收率为103%。钾空心阴极灯测定钠加标样品浓度略低于理论加标浓度，回收率为99.8%，符合加标回收率90%～110%范围要求。锌空心阴极灯测定铜加标样品浓度略高于理论加标浓度，回收率为103%，符合加标回收率90%～110%范围要求。

表5 加标回收试验结果

3 结语

钾空心阴极灯可以测钾元素和钠元素、锌空心阴极灯可以测锌元素和铜元素。钠空心阴极灯则不可以测钾元素，钙空心阴极灯不可以测镁元素，镁空心阴极灯不可以测钙元素，铜空心阴极灯不可以测锌元素，铁空心阴极灯不可以测锰元素，锰空心阴极灯不可以测铁元素，镉空心阴极灯不可以测铅元素，铅空心阴极灯不可以测镉元素。这些灯中被测元素的含量极低，所以不能够一灯多测。

一灯多用可以不需要拆装空心阴极灯，省略空心阴极灯的预热步骤，节省了时间，提高了工作效率。钾灯测钠、锌灯测铜质控样结果均合格，一灯多用在环境监测工作中是可行的。

［1］ 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法［M］.4版.北京：中国环境科学出版社，2002: 353，371，413–414.

［2］ 陈江，刘慧，凌立峰.原子吸收一灯多用技术在环境样品分析中的应用［J］.中国卫生检验杂志，2008，18(1): 24–25.

［3］ 郭瑞娣，陈苏婷.空心阴极灯一灯多用在原子吸收光谱分析中应用［J］.理化检验：化学分册，2010，46(2): 195–199.

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［5］ 吴廷照，刘纪琳.空心阴极灯的原理、特性及使用［J］.分析试验室，1983(6): 99–108.

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