原子吸收仪器之检测器和背景校正装置

　　检测器是一种转换器。在原子吸收光谱分析中，检测的一次信号是弱光信号，要求检测器具有很高的光电转换效率，很高的信噪比，较大的增益，很宽的频谱相应，高的光谱灵敏度。在现代原子吸收光谱仪器中，*常用的时光子转换器。

　　一、光电被增管

　　光电倍增管是光子转换器的一种光电检测器，是一种将弱光信号转换为电信号的真空器件。由光电阴极、聚焦阴极、电子被增管、阳极(收集极)和真空管(外壳)等组成，光电倍增管的作用是基于二次电子发射的倍增作用。当光子撞击真空管内的光电阴极时，光电阴极产生光电子发射，这些光电子被聚焦集电极聚集后引向倍增极(也称打拿极)，撞击倍增产生多少个次级电子，使电子数目倍增。次级电子再撞击下**倍增管，使发射电子数再次得到倍增，没经过一次倍增极，产生的电子数一次倍增一次。已倍增的电子流由阳极收集，作为输出电流。输出的阳极电流与入射光强度及光电倍增管的增益成正比。光电倍增管的优点是：频谱响应范围很宽，对波长很敏感，对紫外和可见辐射特别灵敏，响应快，在所考虑的波长区有恒定的响应，在放大106 倍范围内响应时线性的，响应正比于辐射功率，操作稳定，易于放大。

　　二、其他检测器

　　其他检测器主要有光二极管阵列检测器和电荷转移器件检测器。光二极管阵列检测器是一维转换器，光敏元件呈线性排列。每一个光敏元件是一个小硅光二极管，每一个光二极管并联一个10pF 的储存电容，构成一个光二极管-储存电容对，通过N-bit 移位寄存器和转换器开关顺序地连接到普通的连接电路上。

　　电荷转移器件检测器是一类固态电子功能器件的总称。它是一种电荷转换器，光辐照光敏元件表面产生光生电荷，随着电荷从收集区到测量区转移的同时，完成对积累电荷的测量。光敏检测元件是二维排列的。

　　第六节背景校正装置

　　背景的产生具有波长、时间和温度特性。背景校正装置有氘灯校正背景、塞曼效应校正背景、自吸收校正背景等3 种。

　　一、氘灯背景校正装置

　　氘灯背景校正装置就是一只氘灯及其相应的电源。氘灯安装在侧光路上，需要背景校正时，将它移入测量光路，或者通过一块半透半反镜将氘灯的光引入测量光路。

　　切光器或半透半反镜可使锐线光源与氘灯连续光源交替进入原子化器。锐线光源测定的吸光度值为原子吸收与背景吸收的总吸光度。连续光源所测吸光度为背景吸收，因为在使用连续光源时，被测元素的共振线吸收相对于总人射光强度是可以忽略不计的。因此连续光源的吸光度值即为背景吸收。将锐线光源吸光度值减去连续光源吸光度值，即为校正背景后的被测元素的吸光度值。

　　氘灯校正法灵敏度高，应用广泛。非常适合火焰校正，在火焰和石墨炉共用的机型中，采用氘灯校正法是*折衷的方法，虽然在石墨炉中氘灯校正法不及塞曼效应背景校正理想，但在火焰分析中由于火焰产生的粒子造成光散塞曼效应射而使塞曼效应无法正常地进行磁场分裂，氘灯校正法在火焰分析中比塞曼效应校正法优越的多。

　　二、塞曼效应校正背景

　　塞曼效应校正背景是基于谱线在磁场中发生分裂和分裂组分偏振特性的一种校正背景的方法。塞曼效应背景校正器由固定或可变磁场和起偏器、检偏器组成。当仅使用石墨炉进行原子化时，*理想是利用塞曼效应进行背景校正。塞曼效应分为正常塞曼和反常塞曼效应：

　　a、正常塞曼效应背景校正

　　光的方向与磁场方向垂直，在强磁场作用下，原子吸收线分裂为π和δ+组分：π平行于磁场方向，波长不变;δ+组分垂直于磁场方向，波长分别向长波与短波移动。这两个分量之间的主要差别是π分量只能吸收与磁场平行的偏振光，而δ+分量只能吸收与磁场垂直的偏振光，而且很弱。引起的分子完全等同地吸收平行与垂直的偏振光。即δ+组分为背景吸收，π组分为原子吸收。

　　在原子化器上加一电磁铁，电磁铁仅原子化阶段被激磁，偏振器是固定不变的，它只让垂直于磁场方向的偏振光通过原子化器，去掉平行于磁场方向的偏振光。在零磁场时，吸收线不发生分裂，测得的是被测元素的原子吸收与背景吸收的总吸光度值。激磁时测得的仅为背景吸收的吸光度值，两次测定吸光度之差，就是校正了背景吸收后被测元素的净吸光度值。

　　正常塞曼的缺点是在光路中加有偏振器，去掉平行于磁场方向的偏振光，使光的能量损失了一半，大大降低了检测的灵敏度。

　　b、反常塞曼效应背景校正

　　光的方向与磁场方向水平，当光通过在原子化器上加一电磁铁，在强磁场作用下，抑制了π组分(原子吸收)的产生，只产生δ+组分(背景吸收)。在不通电无磁场存在下，空心阴极灯的共振线通过石墨炉，测得待测元素和背景吸收的总和。通电后在强磁场存在下，产生反常塞曼效应，此时只有共振线分裂后产生的δ+组分通过石墨炉，其不被基态原子吸收，仅测得背景吸收。通过两次吸光度之差，即可进行背景校正。反常塞曼由于光路中没有偏振器，光的能量较正常塞曼多50%，检测灵敏度较正常塞曼高。

　　塞曼效应使用同一光源进行测量，是非常理想的校正方法，它要求光能集中同方向地通过电磁场中线进行分裂，但在火焰分析中，由于火焰中的固体颗粒对锐性光源产生多种散射、光偏离，燃烧时粒子互相碰撞等因素产生许多不可预见因素，造成光谱线分裂紊乱，在火焰中的应用极不理想。并且，塞曼效应的检测灵敏度低于氘灯校正法。

　　三、自吸收背景校正

　　当空心阴极灯在高电流工作时，其阴极发射的锐线光会被灯内产生的原子云基态原子吸收，是发射的锐线光谱变宽，吸收度下降，灵敏度液下降。这种自吸现象无法避免。因此，可首先在空心阴极灯低电流下工作，使锐线光通过原子化器，测得待测元素和背景吸收的总和。然后使它在高电流下工作，通过原子化器，测得相当于背景的吸收。将两次测的吸光度相减，就可扣除背景的影响。优点是使用同一光源，不足是加速空心阴极灯的老化，其寿命只有正常的1/3。