【文章內容簡介】 制成的封閉著低壓氣體的放電管，如圖22所示，主要是由一個陽極和一個空心陰極組成。陰極為空心圓柱形，由待測元素的高純金屬或合金直接制成，貴重金屬以其箔襯在陰極內壁。陽極為鎢棒，上面裝有鈦絲或鉭片作為吸氣劑。燈的光窗材料根據所發(fā)射的共振線波長而定，在可見波段用硬質玻璃，在紫外波段用石英玻璃。制作時先抽成真空，然后再充入壓強約為267 ~ 1333 Pa的少量氖或氬等惰性氣體，其作用是載帶電流、使陰極產生濺射及激發(fā)原子發(fā)射特征的銳線光譜。由于受宇宙射線等外界電離源的作用，空心陰極燈中總是存在極少量的帶電粒子。當極間加上300 ~ 500V電壓后，管內氣體中存在著的、極少量陽離子向陰極運動，并轟擊陰極表面，使陰極表面的電子獲得外加能量而逸出。逸出的電子在電場作用下，向陽極作加速運動，在運動過程中與充氣原子發(fā)生非彈性碰撞，產生能量交換，使惰性氣體原子電離產生二次電子和正離子。在電場作用下，這些質量較重、速度較快的正離子向陰極運動并轟擊陰極表面，不但使陰極表面的電子被擊出，而且還使陰極表面的原子獲得能量從晶格能的束縛中逸出而進入空間，這種現象稱為陰極的“濺射”?！盀R射”出來的陰極元素的原子，在陰極區(qū)再與電子、惰性氣體原子、離子等相互碰撞，而獲得能量被激發(fā)發(fā)射出陰極物質的線光譜空極陰極燈發(fā)射的光譜，主要是陰極元素的光譜。若陰極物質只含一種元素，則制成的是單元素燈。若陰極物質含多種元素，則可制成多元素燈。多元素燈的發(fā)光強度一般都較單元素燈弱?？諛O陰極燈的發(fā)光強度與工作電流有關。使用燈電流過小，放電不穩(wěn)定；燈電流過大，濺射作用增強，原子蒸氣密度增大，譜線變寬，甚至引起自吸，導致測定靈敏度降低，燈壽命縮短。因此在實際工作中應選擇合適的工作電流?？諛O陰極燈是性能優(yōu)良的銳線光源。由于元素可以在空極陰極中多次濺射和被激發(fā)，氣態(tài)原子平均停留時間較長，激發(fā)效率較高，因而發(fā)射的譜線強度較大；由于采用的工作電流一般只有幾毫安或幾十毫安，燈內溫度較低，因此熱變寬很?。挥捎跓魞瘸錃鈮毫艿?，激發(fā)原子與不同氣體原子碰撞而引起的壓力變寬可忽略不計；由于陰極附近的蒸氣相金屬原子密度較小，同種原子碰撞而引起的共振變寬也很小；此外，由于蒸氣相原子密度低、溫度低、自吸變寬幾乎不存在。因此，使用空極陰極燈可以得到強度大、譜線很窄的待測元素的特征共振線。 原子化器原子化器的功能是提供能量，使試樣干燥、蒸發(fā)和原子化。入射光束在這里被基態(tài)原子吸收，因此也可把它視為“吸收池”。對原子化器的基本要求：必須具有足夠高的原子化效率；必須具有良好的穩(wěn)定性和重現形；操作簡單及低的干擾水平等。其結構如圖23所示。圖23火焰原子化器結構示意圖火焰原子化法中，常用的是預混合型原子化器，它是由霧化器、霧化室和燃燒器三部分組成。用火焰使試樣原子化是目前廣泛應用的一種方式。它是將液體試樣經噴霧器形成霧粒，這些霧粒在霧化室中與氣體（燃氣與助燃氣）均勻混合，除去大液滴后，再進入燃燒器形成火焰。此時，試液在火焰中產生原子蒸氣。 霧化器原子吸收法中所采用的霧化器是一種氣壓式、將試樣轉化成氣溶膠的裝置。典型的霧化器如圖24所示。當氣體從噴霧器噴嘴高速噴出時，由于伯努利(Bernoumlli)效應的作用，在噴咀附近產生負壓，使樣品溶液被抽吸，經由吸液毛細管流出，并被高速的氣流破碎成為氣溶膠。氣溶膠的直徑在微米數量級。直徑越小，越容易蒸發(fā)，在火焰中就能產生更多的基態(tài)自由原子。霧化器的霧化效率對分析結果有著重要影響。在原子吸收分析中，對試樣溶液霧化的基本要求是：噴霧量可調，霧化效率高且穩(wěn)定；氣溶膠粒度細,分布范圍窄。一個質量優(yōu)良的霧化器，產生直徑在5～10μm范圍的氣溶膠應占大多數。調節(jié)毛細管的位置即可改變負壓強度而影響吸入速度。裝在噴霧頭末端的撞擊球的作用就是使氣溶膠粒度進一步細化，以有利于原子化。噴霧器是火焰原子化器中的重要部件。它的作用是將試液變成細霧。霧粒越細、越多，在火焰中生成的基態(tài)自由原子就越多。目前，應用最廣的是氣動同心型噴霧器。噴霧器噴出的霧滴碰到玻璃球上，可產生進一步細化作用。生成的霧滴粒度和試液的吸入率，影響測定的精密度和化學干擾的大小。目前，噴霧器多采用不銹鋼、聚四氟乙烯或玻璃等制成。圖24霧化器結構圖 霧化室霧化室的作用主要是去除大霧滴，并使燃氣和助燃氣充分混合，以便在燃燒時得到穩(wěn)定的火焰。其中的擾流器可使霧滴變細，同時可以阻擋大的霧滴進入火焰。一般的噴霧裝置的霧化效率為5 ~ 15%。 燃燒器試液的細霧滴進入燃燒器，在火焰中經過干燥、熔化、蒸發(fā)和離解等過程后，產生大量的基態(tài)自由原子及少量的激發(fā)態(tài)原子、離子和分子。通常要求燃燒器的原子化程度高、火焰穩(wěn)定、吸收光程長、噪聲小等。燃燒器有單縫和三縫兩種。燃燒器的縫長和縫寬，應根據所用燃料確定。目前，單縫燃燒器應用最廣。燃燒器多為不不銹鋼制造。燃燒器的高度應能上下調節(jié)，以便選取適宜的火焰部位測量。為了改變吸收光程，擴大測量濃度范圍，燃燒器可旋轉一定角度。 火焰的基本特性1) 燃燒速度燃燒速度是指由著火點向可燃燒混合氣其它點傳播的速度。它影響火焰的安全操作和燃燒的穩(wěn)定性。要使火焰穩(wěn)定，可燃混合氣體的供應速度應大于燃燒速度。但供氣速度過大，會使火焰離開燃燒器，變得不穩(wěn)定，甚至吹滅火焰；供氣速度過小，將會引起回火。2) 火焰的結構正?；鹧嬗深A熱區(qū)、第一反應區(qū)、中間薄層區(qū)和第二反應區(qū)組成，界限清楚、穩(wěn)定（如圖25）。圖25預混合火焰結構示意圖預熱區(qū)，亦稱干燥區(qū)。燃燒不完全，溫度不高，試液在這里被干燥，呈固態(tài)顆粒。第一反應區(qū)，亦稱蒸發(fā)區(qū)。是一條清晰的藍色光帶。燃燒不充分，半分解產物多，溫度未達到最高點。干燥的試樣固體微粒在這里被熔化蒸發(fā)或升華。通常較少用這一區(qū)域作為吸收區(qū)進行分析工作。但對于易原子化、干擾較小的堿金屬，可在該區(qū)進行分析。中間薄層區(qū)，亦稱原子化區(qū)。燃燒完全，溫度高，被蒸發(fā)的化合物在這里被原子化。是原子吸收分析的主要應用區(qū)。第二反應區(qū)，亦稱電離區(qū)。燃氣在該區(qū)反應充分，中間溫度很高，部分原子被電離，往外層溫度逐漸下降，被解離的基態(tài)原子又重新形成化合物，因此這一區(qū)域不能用于實際原子吸收分析工作。3) 火焰的燃氣和助燃氣比