原子吸收分光光度计的主要技术指标

1、原子吸收分光光度计的主要技术指标原子吸收分光光度计的主要技术指标（定义、重要性、对分析误差的影响、测试方法）3.1原子吸收分光光度计技术指标的分类原子吸收分光光度计的技术指标分为两类功能技术指标和性能技术指标。有些原子吸收分光光度计制造者或使用者，往往非常重视仪器的功能技术指标，而忽视性能技术指标；他们在制造或挑选的原子吸收分光光度计时，往往在功能技术指标上下了很多功夫，以致制造由来或挑选到的原子吸收分光光度计功能很全，但性能技术指标不好，仪器的灵敏度不够，或稳定性差，不能满足使用要求。我们认为如果不注重原子吸收分光光度计的性能技术指标，使用时就会因为仪器的性能技术指标不好而产生很大的分析误差

2、，致使测量数据很不准确。这是不了解功能指标和性能指标的区别和各自重要性的结果。这个问题，很值得广大原子吸收分光光度计科技工作者重视。我们将全面、详细讨论这些问题。1.1.1 功能技术指标一般是指仪器的软件；如控制、数据处理、自动化程度、扣背景方式等。它是现代化原子吸收分光光度计的重要组成部分，也是衡量原子吸收分光光度计水平的重要技术指标之一，将在第五章讨论这个问题。1.1.2 性能技术指标是指原子吸收分光光度计的影响分析测试准确度的指标。例如波长准确度、光谱带宽、特征浓度、特征量、噪声、检测限、精密度（RSD）、基线漂移等等；它们是影响使用者的分析误差、影响分析结果的可靠性的最主要因素，是非常

3、重要的关键技术指标。一般科技工作者平日所说的技术指标都应该是指性能技术指标。但是目前国内外有不少科技工作者对原子吸收分光光度计的性能技术指标认识不全面。很多使用者在评价或挑选原子吸收分光光度计的时候，往往有重视功能技术指标，而不重视或不大重视性能技术指标的倾向。所以，经常上当。这个问题应该引起广大原子吸收分光光度计使用者的高度重视。3.2 波长范围3.2.1波长范围的重要性原子吸收分光光度计的波长范围，指的是原子吸收分光光度计能满足使用要求的使用波长范围；一般原子吸收分光光度计的波长范围为190-900nm;个别采用中阶梯光栅的原子吸收分光光度计，其波长范围为190875nm但是有些国产原子吸

4、收分光光度计，使用的是一般平面光栅，其波长上限只给到860mm或875nm；这种原子吸收分光光度计的适用性将受到很大影响。因为，使用时，如果测Cs,其特征吸收波长为852.1nm,如果仪器波长上限只有860nm或875nm,将会由现边缘能量不足，此时会降低仪器的信噪比，使灵敏度大大下降。如果原子吸收分光光度计的波长下限只能到达195nm,也是不实用的；因为As是一种经常要使用原子吸收分光光度计分析的元素，同时，又是用来检查测试原子吸收仪器的边缘能量的重要元素。它的特征吸收波长为193.7nm,所以，原子吸收分光光度计的波长下限必须达到190nm才行，否则将影响其适用性。原子吸收分光光度计的波长

5、范围直接限制仪器的适用性（使用范围），是重要的性能技术指标。即如果原子吸收分光光度计的波长范围达不到190900nm,它的适用性将受到限制。（中阶梯光栅的原子吸收分光光度计除外）。3.2.2波长范围的测试方法目前，国内外的光谱仪器制造者，都忽视波长范围的测试方法；一般在光谱仪器由厂前，制造者都不对波长范围进行测试，但在说明书等资料中又盲目的写生仪器的波长范围，这是不合适的。使用者在选购原子吸收分光光度计时，往往不重视波长范围的可靠性，不对波长范围进行实际测试，结果，买回来的仪器，往往在波长范围两端都不好用或不能用（边缘能量差）。我们对波长范围的测试，作过较多研究首先，测由原子吸收等光谱仪器整机

6、波长范围内的低端和高端的噪声（根据测试噪声的标准规定测试）；再测试仪器波长范围两端的信号；而后，根据信噪比大于等于2的原则，适当留有余量，取信噪比大于等于3的原则。取能保证信噪比大于等于3的波长范围，则定为原子吸收仪器的波长范围。如果测试结果，仪器的低端在190nm不能保证信噪比大于等于3,则测试195nm的信噪比、200nm的信噪比，直到仪器在莫波长上能达到信噪比大于等于3,则确定为波长范围的下限；同样的方法，测试仪器的波长范围的高端，从900nm开始，向下测试，哪个波长处能达到信噪比大于等于3,则确定为波长范围的上限。这种测试方法，可以避免仪器给由虚的波长范围，可以保证制造者原子吸收分光光

7、度计的有效、实用的波长范围。同样，可以保证使用者能挑选到货真价实的原子吸收分光光度计。但是，我们的这种做法是一种高标准的做法如果适当降低标准，但能满足使用要求，也可以取信噪比大于等于2。并且也符号国家或国际接轨的要求。3.3 .波长准确度3.3.1波长准确度的定义和重要性所谓波长准确度，是指波长的实际测定值与理论值（真值）的差。原子吸收分光光度计的波长准确度也是很重要的技术指标。特别是在对不同仪器的测试结果进行比较时，波长准确度更显得重要。例如我们要比对两台原子吸收分光光度计对同一样品的分析测试结果，如果仪器的波长准确度不好，就无法进行比较。或比较不由正确的结果。因为，对同一物质，在不同波长测

8、试时，就会有不同的灵敏度，因而，即使是同一样品，测试的数据就会不相同。这对国家的计量法执法部门（计量局所属的测试所、已通过计量认证的分析测试中心等单位）非常重要。如果我们使用者要用一台原子吸收分光光度计作定量分析时，若仪器的波长准确度不好，也会因仪器的波长误差，而产生很大的分析误差。因此，原子吸收分光光度计的波长准确度非常重要，它是制造者和使用者们应该引起重视的一个技术指标。有的科技工作者讲光谱仪器中没有准确度一说"他们讲精密度或重复性就是准确度”。这也是一个很错误的糊涂概念；精密度或重复性是指的多次测量中的离散性。如3次或5次测量中最大值与最小值之差即为重复性。而准确度则是指实际测

9、量的值与真值或理论值之差。精密度和准确度是完全不同的两个概念。不管仪器多么简单，测试结果的数据是否准确，都是有要求的。Owen为了说明准确度(Accuuracy)和精密度(Precision)或重复性的区别，为了澄清国际上的错误观念，用打靶的例子作了精辟的说明；详见下图所示。从图中可以非常清楚的看到光谱仪器中在波长测试时，既有准确度的问题，又有精密度(重复性)的问题；这是原子吸收分光光度计的设计者、使用者必须认真对待的重要问题。3.3.2波长准确度的测试方法原子吸收分光光度计波长准确度的测试，一般制造者或使用者的作法很不一致；有人用汞灯的特征波长、有人用各种空心阴极灯的特征波长、有人用笊灯的特

10、征波长、还有人用He-Ne激光器等来测试。本人研究过共13种测试方法；这里只讲常用的、大家应该掌握的两种，供参考。3.3.2.1 利用汞灯的特征谱线测试波长准确度目前，国内外的许多生产厂，都直接在原子吸收分光光度计上用汞灯测试波长准确度；具体作法是将仪器的光源拆下，用标准灯代替原光源，来测试标准光源灯的各条特征谱线，各条特征谱线的测量值与理论值之差，就是波长准确度。使用汞灯测试时,一般设置波段范围为245nm560nm,光谱带宽为0.3nm左右，测量方式设置为能量测量；样品为空气（样品和参考均为空气），进行波长扫描。而后将汞灯的各特征波长的测量值与其相应的理论值相减，从所得的数据中选最差者就是

11、波长准确度。一般应重复三次，取三次中最差的数值作为仪器的波长准确度。W.Sammer曾详细报道过汞灯的特征谱线；Shimadzu曾详细报道过低压汞灯具有194.1、253.7、265.4、270.0、280.5、289.4、292.5、296.7、302.2、313.2、334.2、365.0、404.7、407.8、435.8、491.6、546.1、577.0、579.0等特征谱线。Rand、Balcom、Shimadzu以及Walked等，都先后用汞灯的特征谱线测试过光谱仪器的波长准确度。国内也有许多科技工作者用汞灯测试波长准确度；本人曾用国产（上海灯泡厂）GGQ80仪用高压汞灯，对WD

12、S3、55W、56W等不同型号的光栅单色仪测试的波长准确度进行测试，得到了满意的结果。3.3.2.2 用莫些元素灯（空心阴极灯）的特征波长测试波长准确度很多制造商，往往用莫些元素灯（空心阴极灯）的特征波长测试波长准确度。如用镉（Cd）灯、锌（Zn）灯、锢（In）灯来测试波长准确度。这些灯，我国的上海光电器件公司等都有售。对灯”要求目前，国际上的原子吸收分光光度计的波长准确度，一般为=t0.1nmi0.5nm。但特殊的AAS波长准确度可到达i0.005nm（如Jena公司的ContrAA）。这里特别需要指由的是波长准确度的国际接轨的正确表示方法，是用峰-峰”值，并且，应该在有效数字前面加“土符号

13、。国内外许多科技工作者，往往不了解波长准确度的物理概念,所以经常有人给生的波长准确度不带“土符号。这个问题特别需要引起广大科技工作者们重视。3.4 波长重复性3.4.1波长重复性的定义和重要性波长重复性是指多次波长测试数据的离散性或者说是指多次波长测试数据的符合程度；波长重复性又称波长精密度。波长重复性同样是非常重要的性能技术指标。和波长准确度一样，因为对同一物质，在不同波长测试时，就会有不同的灵敏度，因而，即使是同一样品、同一个人，测试的数据也会不相同。如果一台原子吸收分光光度计的波长重复性不好，就等于每次分析测试时所用的波长是不同的，不可能得到可靠得分析结果。因此，一台原子吸收分光光度计的

14、波长重复性不好是绝对不能满足使用要求的。3.5 .2波长重复性的测试方法波长重复性的测试方法，一般是取波长准确度的三次（或五次）测试的结果中，最大值与最小值之差作为波长重复性。也可取三次测试的平均值，与三次测试中的最大值（或最小值）之差作为波长重复性。还又人用多次测试曲线的包罗线的中线的最大最小值之差作为波长重复性。具体操作很简单，此不赘述。经常见到有人说奥莫原子吸收分光光度计的波长重复性为“0：如奥研究人员在研究报告中，对设计波长重复性指标为0.2nm的原子吸收分光光度计，在自检报告中写实测波长重复性数据为0”。这是不对的。这个数据的正确写法应是波长重复性优于0.2nm,或小于0.2nm;朱

15、检生"原子吸收分光光度计的波长重复性一般为0.1nm0.3nm。并且，波长重复性经常取波长准确度绝对值的一半；如波长准确度为W.3nm,则波长重复性为0.15nm。3.5光谱带宽（SBW）3.5.1光谱带宽定义和重要性所谓光谱带宽，是指光谱仪器单色器由射狭缝谱面上每mm的光谱数，单位为nm。其数学表达式为SBWd/mmb;或SBWd/dLb但（dL/d"=mf/dcosq;所以，SBW还与焦距f有关（用户手中的仪器焦距是固定的）。SBW与由射狭缝的几何宽度成正比，与单色器的物镜焦距、被使用光栅的光谱级数等有关。这里应特别强调的是光栅问题；许多原子吸收分光光度计的制造者和使用

16、者，在光栅问题上存在许多概念不清的问题。如1200条/mm的光栅与1800条/mm的光栅哪一个好、光栅在原子吸收分光光度计中的作用等等，请读者参考有关文献。李昌厚.原子吸收分光光度计中光栅的设计及选择，分析测试技术与仪器，2005.11（3）167169。光谱带宽是光谱仪器分辨率的真实体现。目前，国内外许多科技工作者往往用分辨率”来表征两条邻近光谱线能分开的程度。其实，国际上早已废除这种表示方法，并明确规定用光谱带宽来表示分辨率；因为用分辨率”的概念来表示两条邻近光谱线能分开的程度，只是一个相对值（百分数），没有具体光谱带宽度（nm）的数据。而用光谱带宽，则既具体（对于固定光谱带宽的光谱仪器，

17、其光谱带宽大小就是分辨率的大小；对可变光谱带宽的光谱仪器，其最小光谱带宽档就是光谱仪器的分辨率nm）、又好测试、又与国际接轨；。3.5.2光谱带宽的测试方法国际上早已明确用谱线轮廓法”测试光谱带宽。其具体作法是用线光谱灯作光源（如低压Hg灯或空心阴极灯等；但要求离测试波长=t20nm以内不能有其它谱线），测试谱图的纵坐标设为灯的发光强度（I）,横坐标设为波长（nm）。在静态（不点火）情况下、在光源的特征谱线附近（如低压Hg灯的253.7nm）,对原子吸收分光光度计进行波长扫描（如果用低压Hg灯做光源，则仪器扫描的起始波长可设为260nm245nm）;在扫描由来的谱图上（图44）,取中心波长（2

18、53.7nm）处0.51高度处的宽度，即为原子吸收分光光度计的光谱带宽SBWo目前有很多科技工作者把光谱带宽与分辨率混为一谈,经常在讨论光谱仪器的分辨本领时，用分辨率来表示。其实国际上早就明确规定了分辨率的概念、表示方法和测试方法；分辨率是表示光谱仪器能够分开谱面上两条临近谱线的本领，要求用光谱带宽表示。光谱带宽是一个与光谱仪器的狭缝宽度成正比的物理总小。光谱带宽不等于狭缝宽度（百万倍）。但（dL/d"=mf/dcosq；所以，光谱带宽还与焦距f有关。而用户手中的仪器焦距是固定的。SBW应是一个有量纲的技术指标，用nm表示。狭缝宽度是可供使用者选择的。狭缝宽度是指狭缝的机械几何宽度，

19、一般用mm表示。SBW的测试方法目前国际上都采用谱线轮廓法；光谱带宽的测试见下图目前，我国的计量检定规程规定对原子吸收分光光度计的分辨率测试时，采用SBW0.2nm时，分辨镒双线279.5,279.8nm,二者能量的峰谷差V40就算合格。这是不妥当的；因为SBW0.2nm时，不可能分不开镒双线（0.3nm）。产生这种现象的原因，主要是对光谱带宽和分辨率的概念和表示方法未搞清楚3.6稳定性3.6.1稳定性的定义和重要性原子吸收分光光度计的稳定性应该包括基线漂移和重复性两个方面。仪器的基线漂移是指随时间变化的、无规律的输由。仪器的重复性是指分析测试数据的离散性。基线漂移和重复性两者之和才是稳定性。

20、我们制造原子吸收分光光度计或使用原子吸收分光光度计时，都有一个很重要的原则或宗旨，这就是仪器要稳定可靠。如果一台仪器的稳定性差，就谈不上可靠。就不可能得到好的分析测试结果。所以，稳定性是原子吸收分光光度计的非常重要的性能技术指标。它是评价和挑选原子吸收分光光度计的关键性能指标之O我们的设计者和使用者都必须高度重视稳定性。目前，国内外的许多科技工作者经常把基线漂移说成稳定性；他们认为基线漂移小就是稳定性好，其实这是不全面的。我们说基线漂移只是稳定性的内容之一。真正的稳定性的含义，必须是包括基线漂移(BaselineDrift)和光度重复性(RSD;后面将专讲)如果一台原子吸收分光光度计的基线漂移

21、符合使用要求，但其RSD很差，我们说它不是好仪器，它不能满足使用者的使用要求；反之，如果一台原子吸收分光光度计的RSD能满足使用要求，但其基线漂移不好，它也不能满足使用要求，它也不是好仪器。我们使用者希望的是，拿到一台原子吸收分光光度计，它的基线漂移很小、RSD也很好，这才是好仪器。如果拿到一台原子吸收分光光度计，它的基线漂移不好，在整个分析测试过程中，始终在漂移，根本稳定不下来；或RSD不好，每次测试的结果都不能重复，这肯定不是好仪器。所以，我们必须高度重视原子吸收分光光度计的稳定性。3.6.2原子吸收分光光度计基线漂移的测试方法我国的计量检定规程规定原子吸收分光光度计基线漂移的测试方法如下

22、3.6.2.1静态(原子化器不工作)基线漂移的测试方法1、单光束SBW0.2nm,铜灯点亮，与主机一起预热30分钟。测试324.7nm处30分钟内的SD(0.005A)和N(±0.005A)o2、双光束SBW0.2nm,在主机、铜灯预热30分钟后，测试324.7nm处30分钟内的漂移SD(0.005A)和(W.005A)。3.6.2.2动态(原子化器点火工作)基线漂移的测试方法点燃乙怏/空气火焰，吸喷去离子水，10分钟后，在吸喷去离子水状态下，重复上述条件下的静态测量；测试30分钟内，324.7nm处的SD(0.006A)和N(W.006A)。3.7边缘能量3.7.1边缘能量的定义和

23、重要性原子吸收分光光度计的边缘能量，是指仪器整个波段范围两端波长上能量的大小。即两端波长上的能量能达到该波长上信噪比大于或等于2以上（如等于3）的要求；边缘能量非常重要，它直接影响仪器的性噪比，检测限、特征浓度、特征量和仪器的适用性等。3.7.2边缘能量的测试方法先后分别点燃AS灯、Cs灯；预热30分钟后，设置SBW0.2nm,测试193.7n处和852.1nm处的能量。要求193.7nm和852.1nm处的能量都可达到100（即能否调满度），但光电倍增管的负高压（-HV）要小于650V、背景/峰小于2;5分钟内，其噪声不应大于W.03A我国计量检定规程JJG规定；10.02A（我国原机械工业

24、部标准JB规定）3.8.特征浓度3.8.1特征浓度的定义和重要性所谓特征浓度，是指获得1吸收时所对应的元素浓度。或能产生吸光度为0.0044Abs的元素浓度叫特征浓度。特征浓度非常重要，是火焰原子吸收法的一个重要性能指标。它是表特征火焰原子吸收分光光度计灵敏度的性能技术指标。我国的计量检定规程（JJG）没有规定检测这个指标；而原机械工业部（JB）行业规定要检测这个指标，要求为0.05g/ml/1。非常遗憾的是许多国外原子吸收分光光度计不给特征浓度这个性能技术指标（很多国内外的原子吸收分光光度计仪器对所有的性能技术指标都不给由）。这就等于我们使用者买了一台原子吸收分光光度计，不知道它的灵敏度，不

25、知道获得1吸收时所对应的元素浓度，或能产生吸光度为0.0044Abs的元素浓度。所以，不给特征浓度或不给仪器的性能技术指标是不对的。这一点很值得广大使用者挑选原子吸收分光光度计时高度重视。3.8.2特征浓度的测试方法试验工具铜灯仪器调到最佳工作状态，对标准溶液Cu和空白分别进行交替测定三次，求生平均吸光度Abs,按下式计算特征浓度CSC0.0044/Ag/ml/1式中CS为特征浓度-C为标准溶液A为三次平均吸光度3.9检由限3.9.1检由限的定义和重要性原子吸收仪器的检测限是全世界原子吸收分光光度计仪器的设计者、使用者都非常关心、重视的一项最重要的性能技术指标。它被定义为给由信号等于二倍（或3

26、倍）噪声电平时所对应的试样浓度或试样的量，以闻/ml（火焰法）或g（石墨炉法）表75。检测限与仪器的噪声有关，它决定仪器的最大检测能力。这里所说的仪器噪声，可以用空白溶液所测到的、以吸光度为单位的标准偏差s来决定。测量限与检测限不同（见下图）3.9.2检由限的测试方法3.9.2.1火焰法检由限的测试方法试验工具Cu灯空白溶液0.5硝酸水溶液实验方法将仪器调到最佳状态（量程扩展、积分时间），对空白溶液测量20次；按下式计检由极限CL26C/A（以g/ml（43）（43）式中CL检由极限6空白溶液20次测量的标准偏差（也可取3s）注意空白溶液不能是真正的O吸光度，因为C越低越不准，一般取三倍于检测

27、极限的溶液调0为好，否则误差太大C标准溶液浓度A测量试样的吸光度平均值3.9.2.2石墨炉法检由限的测试方法石墨炉法测定更浓度为C的溶液（Cu或Cd）,其吸光度值为A,根据定义，检由限可由下式求得。石墨炉法的检由限计算公式为D.L.36HC/A（g）（4-4）式中C为试样浓度；s为标准偏差；A为测量试样的吸光度平均值；H为进样量。（石墨炉的检生限计算时，因噪声大，计算检由限时多以2倍6计算）。同样非常遗憾的是，许多国外原子吸收分光光度计不给检由限这个性能技术指标。这就等于我们使用者买了一台原子吸收分光光度计，不知它最低能检测到多少浓度或多少量。这种仪器谁能相信它是好仪器谁知道它是否能满足使用要

28、求所以，不给检由限这个性能技术指标是不对的。这一点更很值得广大使用者挑选原子吸收分光光度计时高度重视。3.10 特征量3.10.1特征量的定义和重要性产生1吸收或0.0044A时所对应的试样量叫特征量。特征量是表征石墨炉的分析灵敏度的性能技术指标，这也是使用者最关心的技术指标之一。一般石墨炉原子吸收分光光度计的特征量在1012g左右。3.10.2特征量的测试方法试验工具铜灯、金鬲灯标准溶液金鬲0.001以g/ml、铜0.001以g/ml微量进样器。实验方法将仪器调到最佳态，设置好升温程序，铜、金鬲各进样三次。计算公式QCCXHX0.0044/A(g)(45)(45)式中QC特征量；H进样量；C标准溶液浓度；A三次测量平均吸光度同样，特征浓度一样，许多国外许多原子吸收分光光度计不给特征量这个最重要的性能技术指标。这就等于我们使用者买了一台石墨炉原子吸收分光光度计，不知它