طیفسنجی (یا طیفنمایی یا اسپکتروسکوپی) مطالعه ماده و خواص آن، با بررسی نور، صوت و ذرات گسیل شده، جذب شده یا پراکنده شده از ماده مورد نظر با استفاده از دستگاه جذب اتمی AAS است. طیفسنجی به عنوان مطالعه برهمکنش بین نور و ماده نیز تعریف میشود. از لحاظ تاریخی طیفسنجی به شاخهای از علم برمیگردد که برای مطالعات نظری در ساختار ماده و آنالیزهای کیفی و کمی از نور مرئی استفاده میشد. در حال حاضر طیف سنجی به عنوان یک تکنیک جدید (در زمینه اسپکتروسکوپی) نه فقط برای نور مرئی بلکه برای بسیاری از تابشها با طول موجهای متفاوت به کار برده میشود. طیف سنجی جذب اتمی یکی از روشهای طیف سنجی است که به وسیله آن می توان با دقت بالایی غلظت عناصر فلزی موجود در یک نمونه را تعیین نمود.
اساس کار دستگاه جذب اتمی
همه اتمها میتوانند نور جذب کنندطول موج نوری که جذب میشود برای هر عنصر متفاوت بوده و مختص همان عنصر است. در دستگاه جذب اتمی AAS میزان نور جذب شده مستقیماً به غلظت اتمهای جذبکننده نور یا به عبارتی به غلظت عنصر مورد نظر در نمونه محلول، بستگی دارد. در تجزیه جذب اتمی، ماده مورد اندازهگیری باید به حالت عنصری کاهش یابد، تبخیر شود و سر راه شعاع تابش منبع، قرارگیرد. در این فرایند نمونهها باید بصورت محلول باشند. در اولین قدم آزمایش، محلولِ حاوی عنصر مورد نظر، به وسیله یک شعله که به عنوان مثال با هوا و استلین میسوزد در دمای ۲۰۰۰ درجه سلسیوس (درجه حرارتی پایینتر از طیف تابشی) بخار میشود.
در اثر بخار شدن، قسمت اعظم عناصر موجود در محلول به حالت خنثی در میآید و پرتوی تابش شده از لامپهای کاتدی (لامپ مخصوص برای هر عنصر) توسط اتمهای خنثی شده، جذب میشود. در این حالت شدت اشعه تابش اولیه کمتر میشود. تفاوت شدت دو پرتوی تابشی و خروجی معیار غلظت عناصر موجود در محلول است. عیب اصلی این تکنیک، وجود نیاز به یک لامپ منبع جداگانه برای هر عنصر مورد تجزیه است. برای رفع این نقیصه کوششهایی به عمل آمدهاست تا یک منبع پیوسته به همراه یک تکفام ساز (تکفام ساز، جلوی منبع نور قرار میگیرد و طول موج مورد نظر را عبور می-دهد) با قدرت جداکنندگی بسیار بالا به کارگرفته شود. اما این تکنیک به اندازه بهکارگیری یک لامپ مخصوص برای هر عنصر رضایت بخش نیست.
2- تکفام ساز (مونوکروماتور)
یک تکفام ساز، پرتو چند فام را به پرتو تکفام تبدیل میکند. در واقع دستگاه باید قادر به ایجاد یک پهنای نوار باریک باشد تا خط انتخاب شده برای اندازه گیری را از خطوط طیفی دیگری که ممکن است مزاحمت ایجاد کنند یا حساسیت را کاهش دهند، جدا سازد. انتخاب گرهای طول موج به دو دسته صافی ها و تکفام سازها تقسیم بندی می شوند.
اجزای یک تکفام به شرح زیر می باشد:
یک شکاف ورودی که یک تصویر نوری مستطیلی در اختیار می گذارند.
یک عدسی یا آینه ی موازی ساز که باریکه ای موازی از تابش تولید می کنند.
یک منشور یا توری که تابش را به طول موج های سازنده آن تفکیک می کند.
یک جز کانونی ساز که تصویر شکاف را بازسازی و آن را روی سطح مستطیلی (صفحه کانونی) متمرکز می کند.
یک شکاف خروجی در صفحه کانونی که نور طیفی مورد نظر را جدا می کند.
پنجره های ورودی و خروجی برای محافظت اجزا سازنده از گرد و غبار بخارات آزمایشگاهی
اتمساز الکتروگرمایی
این اتمساز شامل تبخیرکنی است که در محفظه بسته قرار دارد که از درون آن یک گاز بی اثر مثل آرگون جریان دارد تا نمونه های تبخیر شده را به درون اتمساز حمل کند. نمونه روی یک رسانا مانند میله کربنی (لوله گرافیتی) قرار داده می شود، سپس یک جریان الکتریکی به سرعت و بطور کامل نمونه را بر اساس برنامه زیر به درون گاز آرگون تبخیر می کند. در این اتمساز ابتدا چند میکرولیتر از نمونه در دمای پایین تبخیر، سپس در دمای کمی بیشتر خاکستر می شود. بعد از خاکستر شدن، جریان به سرعت افزایش یافته و دما به ۲۰۰۰ تا ۳۰۰۰ درجه افزایش می یابد. در نهایت جذب ذرات اتمی شده درست در بالای سطح گرم شده اندازه گیری می شود.
اتمساز هیدریدی
روشی برای وارد کردن نمونه حاوی جیوه، آرسنیک، آنتیموان، قلع، سلنیوم، بیسموت و سرب به درون اتمساز بصورت یک گاز در اختیار می گذارد. چنین روشی حدود آشکارسازی را برای این عناصر تا چندین برابر تقویت می کند. چون این عناصر سمی اند تعیین آنها در سطوح پایین غلظت از اهمیت خاصی برخوردار است. در این روش جیوه با یک مخلوط اکسنده از نیتریک اسید و سولفوریک اسید به یون تبدیل شده و مجدد بوسیله کاهش با کلرید قلع به فلز تبدیل می شود. در نهایت جیوه بوسیله جریانی از گاز بی اثر به درون لوله جذب می رود.
پردازشگرهای قرائت
پردازشگر علامت وسیله ای الکترونیکی است که علامت الکتریکی آشکارساز را تقویت می کند.
کاربردهای مهم دستگاه جذب اتمی
طیفسنجی جذب اتمی یک روش فوقالعاده با کاربرد چندمنظوره در شیمی تجزیه است. غلظت عناصر کمیاب سمی موجود در آب آشامیدنی و چند عنصر معمول دیگر، مانند کلسیم، سدیم و همچنین مقادیر بسیار ناچیز غلظت فلزات دیگر توسط این روش، قابل اندازهگیری است. طیفسنج های جذب اتمی همچنین برای تعیین اینکه آیا سطح درمانی داروهایی نظیر لیتیم در خون، تامین شده است یا خیر و همچنین برای تعیین تراکم آهن در هوای محیط کار، مورد استفاده قرار میگیرد. از جمله کاربردهای دیگر آن عبارتند از: سنجش سرب یا کادمیوم در یک قطره خون ، سنجش نقره در آب باران مصنوعی، جستجوی ناخالصی در آلیاژها و فعال کردن واکنش-گرها، آنالیز آب، آنالیز مستقیم هوا، آنالیز مستقیم سنگ معدن فلزات و فلزهای تصفیه شده، سنجش عناصر آلیاژی در فولاد همانند منگنز، منیزیم، کروم، مس، نیکل، مولیبدن، وانادیم، کبالت، تیتانیوم، قلع، آلومینیوم و سرب.
