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Espectroscopia de absorción atómica

Instrumento de espectroscopia de absorción atómica de llama
Un científico que prepara soluciones para espectroscopia de absorción atómica, reflejado en la ventana de vidrio de la puerta de la cubierta del atomizador de llama del AAS

La espectroscopia de absorción atómica ( AAS ) y la espectroscopia de emisión atómica ( AES ) es un procedimiento espectroanalítico para la determinación cuantitativa de elementos químicos por átomos libres en estado gaseoso. La espectroscopia de absorción atómica se basa en la absorción de luz por iones metálicos libres.

En química analítica, la técnica se utiliza para determinar la concentración de un elemento particular (el analito) en una muestra a analizar. La AAS se puede utilizar para determinar más de 70 elementos diferentes en solución o directamente en muestras sólidas mediante vaporización electrotérmica [1] y se utiliza en investigación farmacológica , biofísica , arqueológica y toxicológica .

La espectroscopia de emisión atómica (AAS) se utilizó por primera vez como técnica analítica y los principios subyacentes fueron establecidos en la segunda mitad del siglo XIX por Robert Wilhelm Bunsen y Gustav Robert Kirchhoff , ambos profesores de la Universidad de Heidelberg , Alemania. [2]

La forma moderna de AAS fue desarrollada en gran parte durante la década de 1950 por un equipo de químicos australianos. Fueron dirigidos por Sir Alan Walsh en la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth (CSIRO), División de Física Química, en Melbourne , Australia . [3] [4]

La espectrometría de absorción atómica tiene muchos usos en diferentes áreas de la química, como el análisis clínico de metales en fluidos y tejidos biológicos, como sangre completa, plasma, orina, saliva, tejido cerebral, hígado, cabello y tejido muscular. La espectrometría de absorción atómica se puede utilizar en análisis cualitativos y cuantitativos.

Principios

La técnica utiliza el espectro de absorción atómica de una muestra para evaluar la concentración de analitos específicos en ella. Requiere estándares con contenido de analito conocido para establecer la relación entre la absorbancia medida y la concentración de analito y, por lo tanto, se basa en la ley de Beer-Lambert . Análisis de muestras con espectroscopia de absorción atómica (AAS)

La espectroscopia de absorción atómica (AAS) mide la concentración de elementos específicos en una muestra mediante el análisis de su "huella dactilar" única en forma de espectro de absorción atómica. Así es como funciona:

 * **A = εcl**, donde: * A es la absorbancia medida. * ε es la absortividad molar (constante específica del elemento y la longitud de onda). * c es la concentración del analito. * l es la longitud del camino de la luz a través de la muestra.

La absorbancia medida proporciona información directa sobre la concentración del analito en la muestra. Este circuito de retroalimentación permite que el AAS analice varias muestras de manera eficiente y determine su composición elemental con gran precisión.

En resumen, la AAS utiliza las propiedades únicas de absorción de los elementos para cuantificar con precisión su concentración en las muestras. Al preparar la muestra, atomizar los analitos, medir su absorción de luz específica y aplicar la ley de Beer-Lambert, esta poderosa técnica nos ayuda a comprender la composición elemental de diversos materiales en varios campos científicos e industriales.



Instrumentación

Diagrama de bloques del espectrómetro de absorción atómica

Para analizar los componentes atómicos de una muestra, es necesario atomizarla. Los atomizadores más utilizados en la actualidad son los de llama y los electrotérmicos ( de tubo de grafito ). A continuación, los átomos se irradian con radiación óptica, y la fuente de radiación puede ser una fuente de radiación lineal específica del elemento o una fuente de radiación continua. A continuación, la radiación pasa por un monocromador para separar la radiación específica del elemento de cualquier otra radiación emitida por la fuente de radiación, que finalmente se mide mediante un detector.

Atomizadores

En la actualidad, se utilizan atomizadores de llama espectroscópica y atomizadores electrotérmicos. Otros atomizadores, como la atomización por descarga luminiscente, la atomización por hidruro o la atomización por vapor frío, se pueden utilizar para fines especiales.

Atomizadores de llama

Los atomizadores más antiguos y más utilizados en AAS son las llamas, principalmente la llama de aire-acetileno con una temperatura de aproximadamente 2300 °C y la llama del sistema de óxido nitroso [4] (N 2 O)-acetileno con una temperatura de aproximadamente 2700 °C. Esta última llama, además, ofrece un entorno más reductor, siendo ideal para analitos con alta afinidad al oxígeno.

Un fotómetro de llama de laboratorio que utiliza un atomizador de llama operado con propano.

Las muestras líquidas o disueltas se utilizan normalmente con atomizadores de llama. La solución de muestra se aspira mediante un nebulizador analítico neumático , se transforma en un aerosol , que se introduce en una cámara de pulverización, donde se mezcla con los gases de la llama y se acondiciona de forma que solo las gotas de aerosol más finas (<10 μm) entren en la llama. Este proceso de acondicionamiento reduce la interferencia, pero solo alrededor del 5% de la solución aerosolizada llega a la llama debido a ello.

En la parte superior de la cámara de pulverización hay un quemador que produce una llama de gran longitud lateral (normalmente de 5 a 10 cm) y de tan solo unos pocos mm de profundidad. El haz de radiación atraviesa esta llama por su eje más largo y los caudales de gas de la llama se pueden ajustar para producir la mayor concentración de átomos libres. La altura del quemador también se puede ajustar, de modo que el haz de radiación pase por la zona de mayor densidad de nubes de átomos en la llama, lo que da como resultado la mayor sensibilidad.

Los procesos en una llama incluyen las etapas de desolvatación (secado) en la que se evapora el solvente y las nanopartículas de muestra seca permanecen, vaporización (transferencia a la fase gaseosa) en la que las partículas sólidas se convierten en moléculas gaseosas, atomización en la que las moléculas se disocian en átomos libres, e ionización donde (dependiendo del potencial de ionización de los átomos del analito y la energía disponible en una llama particular) los átomos pueden convertirse en parte en iones gaseosos.

Cada una de estas etapas incluye el riesgo de interferencia en caso de que el grado de transferencia de fase sea diferente para el analito en el estándar de calibración y en la muestra. La ionización es generalmente indeseable, ya que reduce el número de átomos disponibles para la medición, es decir, la sensibilidad.

En la AAS de llama se genera una señal de estado estable durante el período de tiempo en el que se aspira la muestra. Esta técnica se utiliza normalmente para determinaciones en el rango de mg L −1 y puede extenderse hasta unos pocos μg L −1 para algunos elementos.

Atomizadores electrotérmicos

Desarrollo del método GFAA
Tubo de grafito

La AAS electrotérmica (ET AAS) que utiliza atomizadores de tubo de grafito fue desarrollada por Boris V. L'vov en el Instituto Politécnico de San Petersburgo , Rusia, [5] desde fines de la década de 1950, e investigada en paralelo por Hans Massmann en el Instituto de Espectroquímica y Espectroscopia Aplicada (ISAS) en Dortmund, Alemania. [6]

Aunque a lo largo de los años se han utilizado una amplia variedad de diseños de tubos de grafito, las dimensiones actuales son típicamente de 20 a 25 mm de longitud y 5 a 6 mm de diámetro interior. Con esta técnica se pueden analizar directamente muestras líquidas/disueltas, sólidas y gaseosas. Se introduce un volumen medido (normalmente 10 a 50 μL) o una masa pesada (normalmente alrededor de 1 mg) de una muestra sólida en el tubo de grafito y se somete a un programa de temperatura. Esto normalmente consta de etapas, como el secado (se evapora el disolvente); la pirólisis (se elimina la mayoría de los componentes de la matriz); la atomización (el elemento analito se libera a la fase gaseosa); y la limpieza (los residuos eventuales en el tubo de grafito se eliminan a alta temperatura). [7]

Los tubos de grafito se calientan a través de su resistencia óhmica utilizando una fuente de alimentación de alta corriente de bajo voltaje; la temperatura en las etapas individuales se puede controlar muy de cerca, y las rampas de temperatura entre las etapas individuales facilitan la separación de los componentes de la muestra. Los tubos se pueden calentar transversalmente o longitudinalmente, donde los primeros tienen la ventaja de una distribución de temperatura más homogénea a lo largo de su longitud. El llamado concepto de horno de plataforma de temperatura estabilizada (STPF), propuesto por Walter Slavin, basado en la investigación de Boris L'vov, hace que el ET AAS esté esencialmente libre de interferencias. [ cita requerida ] Los principales componentes de este concepto son la atomización de la muestra desde una plataforma de grafito insertada en el tubo de grafito (plataforma L'vov) en lugar de desde la pared del tubo para retrasar la atomización hasta que la fase gaseosa en el atomizador haya alcanzado una temperatura estable; el uso de un modificador químico para estabilizar el analito a una temperatura de pirólisis que sea suficiente para eliminar la mayoría de los componentes de la matriz; y la integración de la absorbancia a lo largo del tiempo de la señal de absorción transitoria en lugar de utilizar la absorbancia de altura de pico para la cuantificación.

En la técnica ET AAS se genera una señal transitoria cuyo área es directamente proporcional a la masa del analito (no a su concentración) introducida en el tubo de grafito. Esta técnica tiene la ventaja de que se puede analizar directamente cualquier tipo de muestra, sólida, líquida o gaseosa. Su sensibilidad es 2-3 órdenes de magnitud mayor que la de la técnica AAS de llama, de modo que se pueden realizar determinaciones en el rango bajo de μg L −1 (para un volumen de muestra típico de 20 μL) y ng g −1 (para una masa de muestra típica de 1 mg). Presenta un grado muy alto de libertad de interferencias, de modo que la técnica ET AAS podría considerarse la técnica más robusta disponible actualmente para la determinación de elementos traza en matrices complejas. [ cita requerida ]

Técnicas de atomización especializadas

Si bien los vaporizadores de llama y electrotérmicos son las técnicas de atomización más comunes, se utilizan varios otros métodos de atomización para uso especializado. [8] [9]

Atomización por descarga luminiscente

Un dispositivo de descarga luminiscente (GD) sirve como una fuente versátil, ya que puede introducir y atomizar simultáneamente la muestra. La descarga luminiscente se produce en una atmósfera de gas argón de baja presión entre 1 y 10 torr. En esta atmósfera se encuentra un par de electrodos que aplican un voltaje de CC de 250 a 1000 V para descomponer el gas argón en iones y electrones con carga positiva. Estos iones, bajo la influencia del campo eléctrico, se aceleran hacia la superficie del cátodo que contiene la muestra, bombardeando la muestra y provocando la expulsión de átomos neutros de la muestra a través del proceso conocido como pulverización catódica . El vapor atómico producido por esta descarga se compone de iones, átomos en estado fundamental y una fracción de átomos excitados. Cuando los átomos excitados se relajan y vuelven a su estado fundamental, se emite un resplandor de baja intensidad, lo que da nombre a la técnica.

El requisito para las muestras de atomizadores de descarga luminiscente es que sean conductores eléctricos. En consecuencia, los atomizadores se utilizan con mayor frecuencia en el análisis de metales y otras muestras conductoras. Sin embargo, con las modificaciones adecuadas, se pueden utilizar para analizar muestras líquidas, así como materiales no conductores, mezclándolos con un conductor (por ejemplo, grafito).

Atomización de hidruro

Las técnicas de generación de hidruros se especializan en soluciones de elementos específicos. La técnica proporciona un medio para introducir muestras que contienen arsénico, antimonio, selenio, bismuto y plomo en un atomizador en fase gaseosa. Con estos elementos, la atomización de hidruros mejora los límites de detección en un factor de 10 a 100 en comparación con los métodos alternativos. La generación de hidruros se produce añadiendo una solución acuosa acidificada de la muestra a una solución acuosa al 1% de borohidruro de sodio, todo lo cual está contenido en un recipiente de vidrio. El hidruro volátil generado por la reacción que ocurre es arrastrado hacia la cámara de atomización por un gas inerte, donde sufre descomposición. Este proceso forma una forma atomizada del analito, que luego se puede medir por espectrometría de absorción o emisión.

Atomización con vapor frío

La técnica de vapor frío es un método de atomización limitado únicamente a la determinación de mercurio, debido a que es el único elemento metálico que tiene una gran presión de vapor a temperatura ambiente. [ cita requerida ] Debido a esto, tiene un uso importante en la determinación de compuestos orgánicos de mercurio en muestras y su distribución en el medio ambiente. El método se inicia convirtiendo el mercurio en Hg 2+ por oxidación a partir de ácidos nítrico y sulfúrico, seguido de una reducción de Hg 2+ con cloruro de estaño (II) . Luego, el mercurio se arrastra hacia un tubo de absorción de paso largo burbujeando una corriente de gas inerte a través de la mezcla de reacción. La concentración se determina midiendo la absorbancia de este gas a 253,7 nm. Los límites de detección para esta técnica están en el rango de partes por mil millones, lo que la convierte en un excelente método de atomización para la detección de mercurio.

Fuentes de radiación

Debemos distinguir entre AAS de fuente lineal (LS AAS) y AAS de fuente continua (CS AAS). En el AAS de fuente continua clásica, como ha sido propuesto por Alan Walsh, [10] la alta resolución espectral requerida para las mediciones AAS es proporcionada por la propia fuente de radiación que emite el espectro del analito en forma de líneas que son más estrechas que las líneas de absorción. Las fuentes continuas, como las lámparas de deuterio, solo se utilizan para fines de corrección de fondo. La ventaja de esta técnica es que solo se necesita un monocromador de resolución media para medir AAS; sin embargo, tiene la desventaja de que generalmente se requiere una lámpara separada para cada elemento que se debe determinar. En el AAS CS, por el contrario, se utiliza una sola lámpara, que emite un espectro continuo sobre todo el rango espectral de interés para todos los elementos. Obviamente, se requiere un monocromador de alta resolución para esta técnica, como se discutirá más adelante.

Lámpara de cátodo hueco (HCL)

Lámparas de cátodo hueco

Las lámparas de cátodo hueco (HCL) son la fuente de radiación más común en LS AAS. [ cita requerida ] Dentro de la lámpara sellada, llena de gas argón o neón a baja presión, hay un cátodo metálico cilíndrico que contiene el elemento de interés y un ánodo. Se aplica un alto voltaje a través del ánodo y el cátodo, lo que da como resultado una ionización del gas de relleno. Los iones de gas se aceleran hacia el cátodo y, al impactar en el cátodo, pulverizan el material del cátodo que se excita en la descarga luminiscente para emitir la radiación del material pulverizado, es decir, el elemento de interés. En la mayoría de los casos, se utilizan lámparas de un solo elemento, donde el cátodo se presiona a partir de compuestos predominantemente del elemento objetivo. Las lámparas de múltiples elementos están disponibles con combinaciones de compuestos de los elementos objetivo presionados en el cátodo. Las lámparas de múltiples elementos producen un poco menos de sensibilidad que las lámparas de un solo elemento y las combinaciones de elementos deben seleccionarse con cuidado para evitar interferencias espectrales. La mayoría de las lámparas multielemento combinan un puñado de elementos, por ejemplo: 2 - 8. Los espectrómetros de absorción atómica pueden tener tan solo 1 o 2 posiciones de lámpara de cátodo hueco o, en los espectrómetros multielementos automatizados, normalmente pueden estar disponibles entre 8 y 12 posiciones de lámpara.

Lámparas de descarga sin electrodos

Las lámparas de descarga sin electrodos (EDL) contienen una pequeña cantidad del analito en forma de metal o sal en una ampolla de cuarzo junto con un gas inerte, normalmente gas argón, a baja presión. La ampolla se inserta en una bobina que genera un campo de radiofrecuencia electromagnética, lo que da como resultado una descarga acoplada inductivamente a baja presión en la lámpara. La emisión de una EDL es mayor que la de una HCL y el ancho de línea es generalmente más estrecho, pero las EDL necesitan una fuente de alimentación independiente y podrían necesitar más tiempo para estabilizarse.

Lámparas de deuterio

En los AAS LS se utilizan lámparas de descarga de deuterio HCL o incluso de hidrógeno HCL y deuterio para fines de corrección de fondo. [11] La intensidad de radiación emitida por estas lámparas disminuye significativamente al aumentar la longitud de onda, de modo que solo se pueden utilizar en el rango de longitud de onda entre 190 y aproximadamente 320 nm.

Lámpara de xenón como fuente de radiación continua

Fuentes continuas

Cuando se utiliza una fuente de radiación continua para AAS, es necesario utilizar un monocromador de alta resolución, como se explicará más adelante. Además, es necesario que la lámpara emita radiación con una intensidad al menos un orden de magnitud superior a la de una HCL típica en todo el rango de longitudes de onda de 190 nm a 900 nm. Se ha desarrollado una lámpara de arco corto de xenón de alta presión especial , que funciona en modo de punto caliente, para cumplir estos requisitos.

Espectrómetro

Como ya se ha señalado anteriormente, existe una diferencia entre los espectrómetros de resolución media que se utilizan para la espectroscopia de aspersión atómica de baja resolución y los espectrómetros de alta resolución diseñados para la espectroscopia de aspersión atómica de baja resolución. El espectrómetro incluye el dispositivo de clasificación espectral (monocromador) y el detector.

Espectrómetros para LS AAS

En los AAS de baja potencia, la alta resolución que se requiere para la medición de la absorción atómica se proporciona mediante la emisión de línea estrecha de la fuente de radiación, y el monocromador simplemente tiene que resolver la línea analítica de otra radiación emitida por la lámpara. [ cita requerida ] Esto generalmente se puede lograr con un paso de banda entre 0,2 y 2 nm, es decir, un monocromador de resolución media. Otra característica para hacer que los AAS de baja potencia sean específicos del elemento es la modulación de la radiación primaria y el uso de un amplificador selectivo que esté sintonizado a la misma frecuencia de modulación, como ya postuló Alan Walsh. De esta manera, se puede excluir cualquier radiación (no modulada) emitida, por ejemplo, por el atomizador, lo que es imperativo para los AAS de baja potencia. Los monocromadores simples del diseño de Littrow o (mejor) de Czerny-Turner se utilizan típicamente para los AAS de baja potencia. Los tubos fotomultiplicadores son los detectores más utilizados en los AAS de baja potencia, aunque los detectores de estado sólido podrían ser preferibles debido a su mejor relación señal-ruido .

Espectrómetros para CS AAS

Cuando se utiliza una fuente de radiación continua para la medición de AAS es indispensable trabajar con un monocromador de alta resolución. La resolución tiene que ser igual o mejor que la mitad del ancho de una línea de absorción atómica (aproximadamente 2 pm) para evitar pérdidas de sensibilidad y linealidad del gráfico de calibración. La investigación con AAS CS de alta resolución (HR) fue iniciada por los grupos de O'Haver y Harnly en los EE. UU., quienes también desarrollaron el (hasta ahora) único espectrómetro multielemento simultáneo para esta técnica. Sin embargo, el gran avance llegó cuando el grupo de Becker-Ross en Berlín, Alemania, construyó un espectrómetro diseñado íntegramente para AAS HR-CS. El primer equipo comercial para AAS HR-CS fue presentado por Analytik Jena (Jena, Alemania) a principios del siglo XXI, basado en el diseño propuesto por Becker-Ross y Florek. Estos espectrómetros utilizan un monocromador doble compacto con un premonocromador de prisma y un monocromador de rejilla escalonada para una alta resolución. Se utiliza como detector un dispositivo acoplado a carga lineal (CCD) con 200 píxeles. El segundo monocromador no tiene una rendija de salida; por lo tanto, el entorno espectral a ambos lados de la línea analítica se hace visible a alta resolución. Como normalmente solo se utilizan entre 3 y 5 píxeles para medir la absorción atómica, los demás píxeles están disponibles para fines de corrección. Una de estas correcciones es la del ruido de parpadeo de la lámpara, que es independiente de la longitud de onda, lo que da como resultado mediciones con un nivel de ruido muy bajo; otras correcciones son las de la absorción de fondo, como se analizará más adelante.

Absorción de fondo y corrección de fondo

El número relativamente pequeño de líneas de absorción atómica (en comparación con las líneas de emisión atómica) y su ancho estrecho (unos pocos pm) hacen que la superposición espectral sea rara; solo se conocen unos pocos ejemplos de que una línea de absorción de un elemento se superponga con otro. [ cita requerida ] La absorción molecular, en contraste, es mucho más amplia, por lo que es más probable que alguna banda de absorción molecular se superponga con una línea atómica. Este tipo de absorción puede ser causada por moléculas no disociadas de elementos concomitantes de la muestra o por gases de llama. Tenemos que distinguir entre los espectros de moléculas diatómicas, que exhiben una estructura fina pronunciada, y aquellos de moléculas más grandes (generalmente triatómicas) que no muestran una estructura tan fina. Otra fuente de absorción de fondo, particularmente en ET AAS, es la dispersión de la radiación primaria en partículas que se generan en la etapa de atomización, cuando la matriz no se pudo eliminar lo suficiente en la etapa de pirólisis.

Todos estos fenómenos, la absorción molecular y la dispersión de la radiación, pueden dar lugar a una absorción artificialmente alta y a un cálculo incorrectamente alto (erróneo) de la concentración o masa del analito en la muestra. Hay varias técnicas disponibles para corregir la absorción de fondo, y son significativamente diferentes para la AAS LS y la AAS HR-CS.

Técnicas de corrección de fondo en LS AAS

En el espectro de absorción atómica de baja frecuencia (LSA), la absorción de fondo solo se puede corregir mediante técnicas instrumentales, y todas ellas se basan en dos mediciones secuenciales [12] : en primer lugar, la absorción total (atómica más el fondo) y, en segundo lugar, solo la absorción de fondo. La diferencia de las dos mediciones proporciona la absorción atómica neta. Debido a esto, y al uso de dispositivos adicionales en el espectrómetro, la relación señal-ruido de las señales con corrección de fondo siempre es significativamente inferior en comparación con las señales sin corregir. También debe señalarse que en el espectro de absorción atómica de baja frecuencia no hay forma de corregir (el caso poco frecuente de) una superposición directa de dos líneas atómicas. En esencia, hay tres técnicas utilizadas para la corrección de fondo en el espectro de absorción atómica de baja frecuencia:

Corrección de fondo de deuterio

Esta es la técnica más antigua y aún la más utilizada, en particular para la AAS de llama. En este caso, se utiliza una fuente separada (una lámpara de deuterio) con emisión amplia para medir la absorción de fondo en todo el ancho de la ranura de salida del espectrómetro. El uso de una lámpara separada hace que esta técnica sea la menos precisa, ya que no puede corregir ningún fondo estructurado. Tampoco se puede utilizar en longitudes de onda superiores a unos 320 nm, ya que la intensidad de emisión de la lámpara de deuterio se vuelve muy débil. El uso de HCL deuterio es preferible en comparación con una lámpara de arco debido al mejor ajuste de la imagen de la primera lámpara con la del analito HCL.

Corrección de fondo de Smith-Hieftje

Esta técnica (que recibe el nombre de sus inventores) se basa en el ensanchamiento de línea y la autorreversión de las líneas de emisión del HCL cuando se aplica una corriente alta. La absorción total se mide con una corriente de lámpara normal, es decir, con una línea de emisión estrecha, y la absorción de fondo después de la aplicación de un pulso de alta corriente con el perfil de la línea autorrevertida, que tiene poca emisión en la longitud de onda original, pero una fuerte emisión en ambos lados de la línea analítica. La ventaja de esta técnica es que solo se utiliza una fuente de radiación; entre las desventajas están que los pulsos de alta corriente reducen la vida útil de la lámpara y que la técnica solo se puede utilizar para elementos relativamente volátiles, ya que solo estos muestran una autorreversión suficiente para evitar una pérdida drástica de sensibilidad. Otro problema es que el fondo no se mide en la misma longitud de onda que la absorción total, lo que hace que la técnica no sea adecuada para corregir el fondo estructurado.

Corrección de fondo por efecto Zeeman

Se aplica un campo magnético alterno en el atomizador (horno de grafito) para dividir la línea de absorción en tres componentes, el componente π, que permanece en la misma posición que la línea de absorción original, y dos componentes σ, que se mueven a longitudes de onda más altas y más bajas, respectivamente. [ cita requerida ] La absorción total se mide sin campo magnético y la absorción de fondo con el campo magnético activado. El componente π debe eliminarse en este caso, por ejemplo, utilizando un polarizador, y los componentes σ no se superponen con el perfil de emisión de la lámpara, de modo que solo se mide la absorción de fondo. Las ventajas de esta técnica son que la absorción total y de fondo se miden con el mismo perfil de emisión de la misma lámpara, de modo que cualquier tipo de fondo, incluido el fondo con estructura fina, se puede corregir con precisión, a menos que la molécula responsable del fondo también se vea afectada por el campo magnético y el uso de un chopper como polarizador reduzca la relación señal/ruido. Mientras que las desventajas son la mayor complejidad del espectrómetro y la fuente de alimentación necesaria para hacer funcionar el potente imán necesario para dividir la línea de absorción.

Técnicas de corrección de fondo en AAS HR-CS

En el AAS HR-CS, la corrección de fondo se lleva a cabo matemáticamente en el software utilizando información de los píxeles del detector que no se utilizan para medir la absorción atómica; por lo tanto, a diferencia del AAS LS, no se requieren componentes adicionales para la corrección de fondo.

Corrección de fondo mediante píxeles de corrección

Ya se ha mencionado que en el AAS HR-CS el ruido de parpadeo de la lámpara se elimina utilizando píxeles de corrección. De hecho, cualquier aumento o disminución en la intensidad de la radiación que se observe en la misma medida en todos los píxeles elegidos para la corrección se elimina mediante el algoritmo de corrección. [ cita requerida ] Obviamente, esto también incluye una reducción de la intensidad medida debido a la dispersión de la radiación o la absorción molecular, que se corrige de la misma manera. Como la medición de la absorción total y de fondo, y la corrección de esta última, son estrictamente simultáneas (en contraste con el AAS LS), incluso los cambios más rápidos de la absorción de fondo, como se pueden observar en el AAS ET, no causan ningún problema. Además, como se utiliza el mismo algoritmo para la corrección de fondo y la eliminación del ruido de la lámpara, las señales corregidas de fondo muestran una relación señal-ruido mucho mejor en comparación con las señales sin corregir, lo que también contrasta con el AAS LS.

Corrección de fondo mediante un algoritmo de mínimos cuadrados

Obviamente, la técnica anterior no puede corregir un fondo con una estructura fina, ya que en este caso la absorbancia será diferente en cada uno de los píxeles de corrección. En este caso, la AAS HR-CS ofrece la posibilidad de medir los espectros de corrección de la(s) molécula(s) responsable(s) del fondo y almacenarlos en el ordenador. A continuación, estos espectros se multiplican por un factor que coincide con la intensidad del espectro de muestra y se restan píxel por píxel y espectro por espectro del espectro de muestra utilizando un algoritmo de mínimos cuadrados. Esto puede parecer complejo, pero, en primer lugar, el número de moléculas diatómicas que pueden existir a las temperaturas de los atomizadores utilizados en la AAS es relativamente pequeño y, en segundo lugar, la corrección la realiza el ordenador en unos pocos segundos. El mismo algoritmo también se puede utilizar para corregir la superposición de líneas directas de dos líneas de absorción atómica, lo que convierte a la AAS HR-CS en la única técnica de AAS que puede corregir este tipo de interferencia espectral.

Véase también

Referencias

  1. ^ "Espectrofotómetro de absorción atómica TAS-990-纳米材料工程研究中心". ercn.henu.edu.cn. ​Consultado el 12 de octubre de 2022 .
  2. ^ "Robert Bunsen y Gustav Kirchhoff". Instituto de Historia de la Ciencia . Consultado el 20 de marzo de 2018 .
  3. ^ McCarthy, GJ "Walsh, Alan - Entrada biográfica". Enciclopedia de la ciencia australiana . Consultado el 22 de mayo de 2012 .
  4. ^ ab Koirtyohann, SR (1991). "Una historia de la espectrometría de absorción atómica". Química analítica . 63 (21): 1024A–1031A. doi :10.1021/ac00021a716. ISSN  0003-2700.
  5. ^ L'vov, Boris (1990). "Avances recientes en el análisis absoluto mediante espectrometría de absorción atómica en horno de grafito" . Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy . 45 (7): 633–655. Bibcode :1990AcSpe..45..633L. doi :10.1016/0584-8547(90)80046-L.
  6. ^ "Métodos analíticos para atomizadores de tubo de grafito" (PDF) . agilent.com . Agilent Technologies. Archivado (PDF) del original el 2022-10-09.
  7. ^ "Espectroscopia atómica - GF-AAS". sites.chem.utoronto.ca . Consultado el 8 de marzo de 2021 .
  8. ^ Harvey, David (25 de mayo de 2016). «Espectroscopia de absorción atómica». chem.libretexts.org . Archivado desde el original el 6 de octubre de 2017. Consultado el 6 de octubre de 2017 .
  9. ^ "Atomización de muestras: módulo de aprendizaje de espectroscopia de absorción atómica". blogs.maryville.edu . Consultado el 2 de noviembre de 2017 .
  10. ^ Walsh, Alan; Becker-Ross, Helmut; Florek, Stefan; Heitmann, Uwe (19 de enero de 2006). Fuente continua de alta resolución AAS . Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. p. 2. ISBN 9783527307364.
  11. ^ Rakshit, Amitava. "Conceptos básicos de seguridad en el laboratorio: normas y reglamentos comunes de laboratorio". Asociación Internacional de Ecología . Intecol. Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2016. Consultado el 26 de septiembre de 2016 .
  12. ^ Preedy, Victor R. (17 de abril de 2015). Flúor: química, análisis, función y efectos. Royal Society of Chemistry. ISBN 9781782624929.

Lectura adicional

Enlaces externos