آنالیز AAS یا طیف سنجی جذب اتمی چه کاربردی دارد؟

آنالیز AAS  یا طیف سنجی جذب اتمی (Atomic Absorption Spectroscopy) برای تعیین کمی عناصر شیمیایی با استفاده از جذب اشعه نوری توسط اتم های آزاد در حالت گازی مورد استفاده قرار می گیرد. آنالیز AAS  یا طیف سنجی جذب اتمی در شیمی تحلیلی برای تعیین غلظت یک عنصر خاص (آنالیت) در یک نمونه استفاده می شود.

آنالیز AAS  می تواند برای تعیین بیش از ۷۰ عنصر مختلف در محلول یا مستقیماً در نمونه های جامد از طریق تبخیر الکتروترمال مورد استفاده قرار گیرد. این تکنیک در حال حاضر در تحقیقات داروسازی ، بیوفیزیک ، باستان شناسی و تحقیقات سم شناسی استفاده می شود. برای اطلاعات بیشتر در این رابطه در ادامه مقاله با ما در نشریه جهان شیمی فیزیک همراه باشید.

تاریخچه آنالیز AAS یا طیف سنجی جذب اتمی

طیف سنجی جذب اتمی برای اولین بار به عنوان یک روش تحلیلی مورد استفاده قرار گرفت و اصول اساسی آن در نیمه دوم قرن نوزدهم توسط رابرت ویلهلم بونسن و گوستاو رابرت کیرشوف که هر دو استاد دانشگاه هایدلبرگ آلمان بودند ، بنیان گذاری شد.

شکل مدرن AAS تا حدود زیادی در دهه ۱۹۵۰ توسط تیمی از شیمی دانان استرالیا توسعه یافت. آنها توسط سر آلن والش در سازمان تحقیقات علمی و صنعتی مشترک المنافع (CSIRO) ، بخش فیزیک شیمی در ملبورن  استرالیا هدایت می شدند.

طیف سنجی جذب اتمی کاربردهای زیادی در زمینه های مختلف شیمی از قبیل آنالیز بالینی فلزات در مایعات بیولوژیکی و بافت هایی مانند خون کامل ، پلاسما ، ادرار ، بزاق ، بافت مغزی ، کبد ، مو و  بافت عضلانی دارد و می تواند برای آنالیز کیفی و کمی مورد استفاده قرار بگیرد.

اصول کار آنالیز AAS یا طیف سنجی جذب اتمی

اساس این تکنیک رابطه‌ بین میزان نور جذب شده توسط نمونه و غلظت نمونه است که همان قانون بیر لامبرت  است. به طور خلاصه در این روش الکترون‌های اتم‌ها با جذب یک طول موج مشخص (انرژی)  به سطوح بالاتر انرژی رفته و برای مدت کوتاهی برانگیخته می شوند.

از آنجاییکه این مقدار انرژی جذب شده برای هر اتم با اتم دیگر متفاوت است می توان آنرا اندازه گیری کرد. بدین ترتیب که وقتی اتم برانگیخته پس از بازگشت به حالت پایه طول موج مشخصی از خود ساطع می‌کند که می توان با اندازه‌گیری میزان جذب نمونه و رسم منحنی کالیبراسیون و استفاده از قانون بیر لامبرت به مقدار ماده  مجهول در نمونه پی برد.

بهتر است بدانید:

در آنالیز AAS  یا طیف سنجی جذب اتمی نمونه ابتدا باید به شکل اتمی دربیاید که این کار با اتم سازهای شعله ای و الکتروترمال صورت می گیرد. سپس اتمها باید توسط پرتوی نور تابش شوند که این منبع تابش می تواند یک منبع تابش مستقیم عنصری یا یک منبع تابش پیوسته باشد.

پرتو سپس به منظور جدا کردن اشعه اختصاصی عنصر از هر تابش دیگری که توسط منبع تشعشع تابانده می شود از یک مونوکروماتور عبور می کند  که در نهایت توسط یک ردیاب اندازه گیری می شود. در این روش ابتدا نمونه ها باید به صورت محلول هموژن شفاف در آیند و یک محلول بلانک یا شاهد یعنی حلالی با مقدار صفر از عنصر مورد آنالیز تهیه شود.

در آنالیز AAS  یا طیف سنجی جذب اتمی یک سری از محلول های استاندارد حاوی غلظت های مشخص ولی متفاوت از عناصر برای رسم منحنی کالیبراسیون تهیه می شود. محلول بلانک و دیگر استانداردها توسط دستگاه اتمیک ابزوربشن خوانده شده و یک نمونه منحنی کالیبراسیون رسم  می شود. سپس نمونه مجهول توسط دستگاه جذب اتمی آنالیز شده و با مقایسه منحنی کالیبراسیون مقدار جذب نمونه مجهول مشخص می شود.

کاربردهای آنالیز AAS یا طیف سنجی جذب اتمی

• آنالیز ناخالصی‌های اندک در آلیاژها و معرف‌های مورد استفاده
• آنالیزهای مربوط به آب جهت تصفیه
• آنالیز نمونه‌های تهیه شده در تماس مستقیم با هوا
• آنالیز مستقیم جامداتی چون سنگ معدن‌ و فلزات

بخش های تشکیل دهنده دستگاه آنالیز AAS

 

منبع تابش

در آنالیز AAS  یا طیف سنجی جذب اتمی، منبع تابش بخش مهمی از این دستگاه است و باید قادر به نشر خط طیفی (طول موج) عنصر مورد نظر با شدت طیفی بالا در مرکز طیف خطی عنصر باشد. برای انجام صحیح آنالیز منبع تابش همچنین باید هدایت نوری بالا و شدت تابش بلندمدت ثابت داشته باشد.

اتم ­ساز

اتم ساز (Atomizer) برای تولید اتم های آزاد مولکول ها یا یون های موجود در نمونه مورد استفاده قرار می گیرد. این بخش از دستگاه AAS اهمیت بسیار زیادی دارد زیرا حساسیت اندازه گیری در این روش بطور مستقیم با اتمی شدن آنالیت در ارتباط است.

مونوکروماتور

مونوکروماتور یا تک فام ساز ، پرتو چند فام را با استفاده از منشور و توری یا گریتینگ به پرتو تک فام تبدیل می کند. در آنالیز AAS یا طیف سنجی جذب اتمی، مونوکروماتور طول موج مورد نظر (تابش رزونانسی عنصر کاتدی) را از بقیه خطوط نشری جدا می کند.

دتکتور

آشکارسازها سیگنال نوری دریافت شده از مونوکروماتور را به انرژی الکتریکی تبدیل و اندازه گیری می کنند. یکی از رایج ترین آشکارسازهای مورد استفاده در این روش لوله های فوتو تکثیرکننده یا PMT هستند که اساس کار آنها  بهره گیری از پدیده فوتوالکتریک است.

محدودیت های آنالیز AAS یا طیف سنجی جذب اتمی

در حال حاضر طیف‌ سنجی جذب اتمی یک روش پرکاربرد چندمنظوره در شیمی تجزیه و علم مواد است. از این روش می توان برای تعیین غلظت عناصر کمیاب سمی و فلزات دیگر موجود در آب آشامیدنی استفاده کرد.

از محدودیت های این روش می توان به این مسئله اشاره کرد که حوزه تشخیص این دستگاه  از حدود قسمت در بیلیون تا قسمت در میلیون است. در این روش امکان آنالیز مستقیم (بدون واسطه) گازهای نجیب، هالوژن ها، گوگرد، کربن یا نیتروژن وجود ندارد.

همچنین حساسیت این روش نسبت به روش طیف‌ سنجی از طریق نشر پلاسمایی اتمی در مورد اکسیدهای دیرگداز یا عناصر موجود در کاربیدها ضعیف تر است. به عبارتی آنالیز AAS  یا طیف سنجی جذب اتمی فقط برای عناصر فلزی و شبه فلزی قابل استفاده است و برای عناصر غیر فلزی کاربردی ندارد.