Явление абсорбции света

Фν = Фν0,

где kν – коэффициент поглощения на частоте ν; l – длина поглощающего слоя.

Наибольшее поглощение соответствует более вероятным резонансным частотам для переходов на ближайшие энергетические уровни. Величина kν зависит от концентрации ng (g – газообразное состояние) свободных атомов в поглощающем слое и характеристик спектральной линии: силы осциллятора, параметров уширения с сверхтонкой структуры.

Ширина линии испускания δνэ и поглощения δνа зависит от температуры, состава и давления газов в излучающем и поглощающем слое. При атомно-абсорбционных измерениях используются источники излучения, работающие при низком давлении заполняющего газа (≈ 103 Па), при этом δνэ составляет величину порядка 10-3 нм. Для атомизаторов при атмосферном давлении δνа порядка 10-2 нм. Таким образом обеспечивается условие δνэ<δνа, при котором коэффициент поглощения пропорционален концентрации атомов в поглощающем слое, kνng.

Выделяя монохроматором аналитическую линию и измеряя световые потоки Фν0 и Фν, можно найти абсорбцию А, пропорциональную общему содержанию Ngатомов определяемого элемента в поглощающем слое,

А = lg () = αNg,

где α – коэффициент, зависящий от характеристик линии и геометрии поглощающего слоя.

При атомизации пробы на выход регистрирующего устройства поступает аналитический сигнал U(t), величина которого при отсутствии искажений со стороны электронной схемы пропорциональная измеряемой абсорбции.

Наиболее популярным источником для АА анализа является лампа с полым катодом, изготовленным из определяемого металла или его сплава. Спектрлинии металлов линии металлов катода и заполняющего лампу газа, обычно Ne. В практике атомно-абсорбционного анализа наибольшее распространение получили пламенные и электротермические атомизаторы. В пламенных атомизаторах аналитической зоной служит просвечиваемый участок непосредственно над газовой горелкой. Обычно раствор распыляют потоком газа и равномерно вводят в пламя в виде аэрозоля, регистрируя установившееся значение абсорбции. Электротермическими атомизаторами служат печи сопротивления – трубки, тигли, стержни, нити из тугоплавкого материала. В этих атомизаторах осуществляют полное импульсное испарение микропроб анализируемого вещества. Пары пробы переносятся через просвечиваемую полость трубки или зону над телом нагрева за счет диффузии, конвекции или с помощью потока инертного газа.

При неполной атомизации пробы появление в аналитической зоне молекул основного вещества и твердых частиц может сопровождаться спектральными помехами. Источником помех, кроме того, является собственное излучение атомизатора. Для электротермического атомизатора это излучение печи, имеющее спектр черного тела, для пламенного – излучение продуктов горения со структурой молекулярного спектра.

В атомно-абсорбционных спектрометрах используются монохроматоры с решетками 3000 – 2800 штр/мм, позволяющие выделять спектральную полосу шириной 0,2 – 2 нм в интервале 190 – 850 нм. Выделяемый интервал по ширине существенно превосходит линию источника, поэтому одновременно с потоком излучения на аналитической линии с частотой ν через монохроматор к фотоприемнику проходит поток постороннего излучения Ф, принадлежащего другим линиям и фону источника или атомизатора.

Излучение, проходящее через монохроматор, преобразуется в фототок. После усиления и логарифмирования фототоков i0fи if до и после поглощения света производят операцию вычитания lgi0f–lgif. Соответствующий электрический сигнал в электронном преобразователе и регистрирующем устройстве подвергается искажениям, связанным с конечной шириной полосы пропускания схемы. Например, при постоянном значении абсорбции аналитический сигнал описывается с помощью выражения: