원자흡광광도계 - Atomic absorption spectrometry (AAS)

AAS(원자 흡수 분광법)는 샘플의 특정 원소 농도를 결정하는 데 사용되는 분석 기술입니다.

 

바닥상태(기저상태)에서 원자 또는 이온에 의한 빛의 흡수 원리에 의존합니다. AAS는 환경 분석, 제약, 임상 진단 및 산업 품질 관리와 같은 다양한 분야에서 널리 사용됩니다.

 

샘플의 원자 또는 이온은 바닥 상태에서 여기 상태로 전환될 때 방사선을 흡수합니다. 바닥 상태는 원자의 가장 낮은 에너지 수준에 해당하는 반면 여기 상태는 더 높은 에너지 수준에 해당합니다. 흡수는 각 원소에 고유한 전자 전이에 해당하는 특정 파장에서 발생합니다.

 

AAS 설정의 기본 구성 요소에는 광원, 분무기, 버너, 분광부, 수광부, 기록계(검출기)가 포함됩니다.

 

AAS 방법의 작동 방식은 다음과 같습니다.

광원 hollow cathode lamp

AAS의 광원은 일반적으로 중공 음극관 램프(HCL)입니다. HCL은 음극에 관심 있는 요소를 포함합니다. 고전압이 가해지면 음극은 원소에 해당하는 특성 방사선을 방출합니다. 이 방출된 방사선은 AAS 분석을 위한 기본 광원 역할을 합니다.

 

분무장치

분무기는 시료를 분석에 적합한 형태로 변환하는 역할을 합니다. 화염 분무기 및 전열 분무기를 포함하여 AAS에 사용되는 다양한 유형의 분무기가 있습니다.

 

분무기 유형

AAS는 분석 중인 샘플의 특성에 따라 다양한 유형의 분무기를 사용할 수 있습니다. 화염 및 전열 분무기 외에도 수소화물 생성, 저온 증기 생성 및 흑연로 원자 흡수 분광법(GFAAS)이 포함되는 기타 분무화 기술이 있습니다. 이러한 변형을 통해 특수 원자화 조건이 필요한 특정 원소 또는 화합물을 분석할 수 있습니다.

 

화염 분무기

화염 분무기는 AAS에서 일반적으로 사용되며 샘플을 화염에 도입하는 것을 포함합니다. 샘플은 일반적으로 공기-아세틸렌 또는 아산화질소-아세틸렌 불꽃으로 흡인됩니다. 화염은 시료를 기화시켜 기체 형태로 변환하고 분자를 원자로 분해합니다.

 

전열 분무기

흑연로 분무기와 같은 전열 분무기는 AAS에서 사용할 수 있습니다. 샘플을 흑연 튜브 또는 플랫폼에 놓고 온도를 점차적으로 높입니다. 이 프로세스에는 샘플의 증발, 원자화 및 최종 휘발이 포함되어 더 적은 양의 샘플을 분석하고 감도를 높일 수 있습니다.

 

버너

분무기로도 알려진 버너는 화염 기반 AAS의 분무기 시스템의 일부입니다. 원자화를 위해 샘플을 화염에 도입하는 역할을 합니다. 버너는 샘플 용액이 화염 속으로 제어되는 흐름을 제공하여 효율적인 기화 및 원자화를 보장합니다.

 

분광계

분광계는 AAS 설정의 중요한 구성 요소입니다. 모노크로메이터와 관련 광학 장치로 구성됩니다. 모노크로메이터는 분석 중인 원소의 흡수선에 해당하는 중공 음극관 램프(HCL)에서 방출되는 빛의 특정 파장을 선택합니다. 불필요한 파장은 걸러내고 원하는 파장만 통과시킵니다.

 

수광기

수광기는 투과 또는 흡수된 빛이 샘플을 통과한 후 포착합니다. PMT(photomultiplier tube) 또는 PDA(photodiode array) 검출기가 될 수 있습니다. 검출기는 전송된 빛의 강도를 전기 신호로 변환하고 이후 분석을 위해 처리됩니다.

 

기록기(검출기)

기록기 또는 검출기는 수광기로부터 전기 신호를 받아 그 강도를 측정합니다. 전기 신호를 전압이나 전류와 같은 측정 가능한 형태로 변환하고 신호를 기록합니다. 레코더 출력은 일반적으로 정량적 정보를 제공하도록 보정되어 샘플의 원소 농도를 결정할 수 있습니다.

 

광원은 특징적인 방사선을 방출하고, 분무기는 샘플을 준비하고, 분광계는 원하는 파장을 선택하고, 수광기는 투과된 빛을 포착하고, 레코더는 분석 및 정량화를 위해 신호를 측정하고 기록합니다.

 

 

Beer-Lambert 법칙: AAS는 Beer-Lambert 법칙의 원칙을 따르는데, 이는 시료에 흡수된 빛의 양이 분석 물질의 농도와 시료를 통과하는 빛의 경로 길이에 정비례한다는 것입니다.

 

A = εbc로 표현되며, 여기서 A는 흡광도, ε는 몰 흡수율(특정 파장에서 각 원소에 대한 상수), b는 경로 길이, c는 농도

 

 

간섭 및 보정

AAS는 시료 매트릭스에 존재하는 다른 원소나 화합물로 인해 간섭을 받을 수 있습니다. 간섭은 흡수 신호를 줄이거나 강화하여 분석의 정확도에 영향을 줄 수 있습니다. 간섭을 최소화하기 위해 화학 수정제 사용, 백그라운드 보정 기술(예: Zeeman 효과 또는 연속체 소스 백그라운드 보정) 및 표준과의 매트릭스 일치와 같은 다양한 방법이 사용됩니다.

 

다중 원소 분석

AAS는 전통적으로 한 번에 하나의 원소를 분석하지만 기기의 발전으로 동시 또는 순차 다중 원소 원자 흡수 분광법(각각 MAAS 및 S AAS)과 같은 기술을 사용하여 동시 다중 원소 분석이 가능해졌습니다. 이러한 방법은 분석 시간을 줄이고 시료 처리량을 증가시켜 효율성과 생산성을 향상시킵니다.

 

종분화 분석

AAS는 또한 종분화 분석에 사용될 수 있으며, 이는 시료 내 원소의 ​​다양한 화학적 형태(종)를 결정하는 것과 관련됩니다. 종분화 분석은 생물학적 이용 가능성, 독성 및 요소의 환경 운명에 대한 귀중한 정보를 제공합니다. 특정 종을 분리하고 분석하기 위해 다양한 원자화 기술과 화학적 처리가 사용됩니다.

 

다른 기술과의 결합

AAS는 그 기능을 향상시키기 위해 다른 분석 기술과 결합될 수 있습니다. 예를 들어 원자 형광 분광법(AFS)을 AAS와 결합하여 감도와 선택성을 높일 수 있습니다. AFS는 여기 후 원자 또는 이온이 방출하는 형광을 측정합니다. 이 조합은 원자 흡수-방출 분광법(AAES) 또는 하이픈 연결 기술로 알려져 있습니다.

AAS : Cd, Ca Li Mg Ag Ba Cu Pb 등 중금속을 측정하고 Na K 측정이 가능하다.

Cabon Cl P hormon은 측정 불가능

 

탄소(C): AAS는 전자 전이를 겪을 수 있는 원소의 분석에 주로 사용되어 빛의 특징적인 흡수를 초래합니다. 탄소는 일반적으로 AAS에서 사용되는 전자기 스펙트럼의 자외선 또는 가시광선 영역에서 강한 전자 전이를 나타내지 않습니다. 따라서 AAS는 직접 탄소 분석에 적합하지 않습니다. 탄소는 일반적으로 탄소 분석기, 원소 분석기 또는 연소 방법과 같은 다른 기술을 사용하여 분석됩니다.

 

염소(Cl): 염소는 일반적으로 AAS 분석에 적합하지 않은 또 다른 원소입니다. 탄소와 유사하게 염소는 AAS를 사용하여 편리하게 측정할 수 있는 강력한 전자 전이가 부족합니다. 염소는 종종 이온 크로마토그래피, 적정 또는 염화물 결정을 위해 고안된 특정 화학적 방법과 같은 다른 방법을 사용하여 분석됩니다.

 

무기 화합물: AAS는 일반적으로 특정 무기 화합물보다 원소 농도 분석에 사용됩니다. 일부 무기 원소는 AAS로 측정할 수 있지만 이 방법은 일반적으로 복잡한 무기 화합물을 직접 측정하는 데 적용되지 않습니다. 무기 화합물의 분석에는 이온 크로마토그래피, 원자 흡수-방출 분광법(AAES) 또는 기타 기기 방법과 같은 기술이 더 적합합니다.

 

호르몬: 호르몬은 복잡한 구조로 구성된 유기 화합물이며 일반적으로 AAS를 사용하여 감지할 수 있는 전자 전이를 나타내지 않습니다. 호르몬 분석은 일반적으로 면역분석법(예: 효소 결합 면역흡착 분석법 또는 ELISA), 액체 크로마토그래피-질량 분석법(LC-MS) 또는 가스 크로마토그래피-질량 분석법(GC-MS)과 같은 특수 기술을 사용하여 수행됩니다.