❶ 高效液相色譜的使用等各種儀器的使用
1 高效液相色譜儀的系統組成、工作原理
高效液相色譜儀的系統由儲液器、泵、進樣器、色譜柱、檢測器、記錄儀等幾部分組成。儲液器中的流動相被高壓泵打入系統,樣品溶液經進樣器進入流動相,被流動相載入色譜柱(固定相) 內, 由於樣品溶液中的各組分在兩相中具有不同的分配系數, 在兩相中作相對運動時, 經過反復多次的吸附- 解吸的分配過程, 各組分在移動速度上產生較大的差別, 被分離成單個組分依次從柱內流出, 通過檢測器時, 樣品濃度被轉換成電信號傳送到記錄儀,數據以圖譜形式列印出來。
2 高效液相色譜儀的應用
高效液相色譜法只要求樣品能製成溶液, 不受樣品揮發性的限制,流動相可選擇的范圍寬,固定相的種類繁多,因而可以分離熱不穩定和非揮發性的、離解的和非離解的以及各種分子量范圍的物質。
與試樣預處理技術相配合,HPL C 所達到的高解析度和高靈敏度, 使分離和同時測定性質上十分相近的物質成為可能,能夠分離復雜相體中的微量成分。隨著固定相的發展, 有可能在充分保持生化物質活性的條件下完成其分離。
HPL C 成為解決生化分析問題最有前途的方法。由於HPL C具有高解析度、高靈敏度、速度快、色譜柱可反復利用, 流出組分易收集等優點,因而被廣泛應用到生物化學、食品分析、醫葯研究、環境分析、無機分析等各種領域。高效液相色譜儀與結構儀器的聯用是一個重要的發展方向。
液相色譜- 質譜連用技術受到普遍重視, 如分析氨基甲酸酯農葯和多核芳烴等; 液相色譜- 紅外光譜連用也發展很快,如在環境污染分析測定水中的烴類, 海水中的不揮發烴類, 使環境污染分析得到新的發展。
分光光度計的工作原理：溶液中的物質在光的照射激發下，產生對光吸收的效應，這種吸收是具有選擇性的，各種不同的物質都有各自的吸收光譜，因些當某單色光通過溶液時其能量就會被吸收而減弱，光能量減弱的程度和物質的濃度有一定的比例關系，即符合朗伯爾—比爾定律 T = I/I0 LogI0/I = KCL A = KCL 其中： T 透射比 I0 入射光強度 I 透射光強度 A 吸光度 K 吸收系數 L 溶液的光程長 C 溶液的濃度通常做物質鑒定、純度檢查，有機分子結構的研究。分光光度計分類：原子吸收分光光度計、熒光分光光度計、可見分光光度計、紅外分光光度計、紫外可見分光光度計 不同的分類有不同的應用領域：原子吸收分光光度計為冶金、地質環保、食品、醫療、化工、農林等行業的材料分析及質量控制部門進行常量、微量金屬（半金屬）元素分析的有力工具，是生產、教育、科研單位分析實驗室的比備常規儀器之一。熒光分光光度計是用於掃描液相熒游標記物所發出的熒光光譜的一種儀器。應用於科研、化工、醫葯、生化、環保以及臨床檢驗、食品檢驗、教學實驗等領域。可見分光光度計具有透射比,吸光度,濃度直接測定,有自動調0%τ,100%τ功能.能選配5cm光徑比色架及2.3.5cm矩形比色皿擴大測定范圍.可選配PC軟體包,經RS232C聯結PC機,列印機實施功能擴大.廣泛應用於治金、治葯、食品工業、醫葯,衛生,化工,學校,生物化學,石油化工, ,質量控制,,環境保護及科研實驗室等化學分析等紅外分光光度計. 一般的紅外光譜是指2.5-50微米（對應波數4000--200厘米-1）之間的中紅外光譜，這是研究研究有機化合物最常用的光譜區域。紅外光譜法的特點是：快速、樣品量少（幾微克-幾毫克），特徵性強（各種物質有其特定的紅外光譜圖）、能分析各種狀態（氣、液、固）的試樣以及不破壞樣品。紅外光譜儀是化學、物理、地質、生物、醫學、紡織、環保及材料科學等的重要研究工具和測試手段，而遠紅光譜更是研究金屬配位化合物的重要手段。紫外可見分光光度計該儀器操作簡單、功能完善、可靠性高，在國內居領先水平。該儀器操作簡單、功能完善、可靠性高，可廣泛用於葯品檢驗、葯物分析、環境檢測、衛生防疫食品、化工、科研等領域對物質進行定性、定量分析。是生產、科研、教學的必備儀器。
紅外光譜與分子的結構密切相關，是研究表徵分子結構的一種有效手段，與其它方法相比較，紅外光譜由於對樣品沒有任何限制，它是公認的一種重要分析工具。在分子構型和構象研究、化學化工、物理、能源、材料、天文、氣象、遙感、環境、地質、生物、醫學、葯物、農業、食品、法庭鑒定和工業過程式控制制等多方面的分析測定中都有十分廣泛的應用。紅外光譜可以研究分子的結構和化學鍵，如力常數的測定和分子對稱性等，利用紅外光譜方法可測定分子的鍵長和鍵角，並由此推測分子的立體構型。根據所得的力常數可推知化學鍵的強弱，由簡正頻率計算熱力學函數等。分子中的某些基團或化學鍵在不同化合物中所對應的譜帶波數基本上是固定的或只在小波段范圍內變化，因此許多有機官能團例如甲基、亞甲基、羰基，氰基，羥基，胺基等等在紅外光譜中都有特徵吸收，通過紅外光譜測定，人們就可以判定未知樣品中存在哪些有機官能團，這為最終確定未知物的化學結構奠定了基礎。由於分子內和分子間相互作用，有機官能團的特徵頻率會由於官能團所處的化學環境不同而發生微細變化，這為研究表徵分子內、分子間相互作用創造了條件。分子在低波數區的許多簡正振動往往涉及分子中全部原子，不同的分子的振動方式彼此不同，這使得紅外光譜具有像指紋一樣高度的特徵性，稱為指紋區。利用這一特點，人們採集了成千上萬種已知化合物的紅外光譜，並把它們存入計算機中，編成紅外光譜標准譜圖庫。人們只需把測得未知物的紅外光譜與標准譜圖庫中的光譜進行比對，就可以迅速判定未知化合物的成份。當代紅外光譜技術的發展已使紅外光譜的意義遠遠超越了對樣品進行簡單的常規測試並從而推斷化合物的組成的階段。紅外光譜儀與其它多種測試手段聯用衍生出許多新的分子光譜領域，例如，色譜技術與紅外光譜儀聯合為深化認識復雜的混合物體系中各種組份的化學結構創造了機會；把紅外光譜儀與顯微鏡方法結合起來，形成紅外成像技術，用於研究非均相體系的形態結構，由於紅外光譜能利用其特徵譜帶有效地區分不同化合物，這使得該方法具有其它方法難以匹敵的化學反差。另外，隨著電子技術的日益進步，半導體檢測器已實現集成化，焦平面陣列式檢測器已商品化，它有效地推動了紅外成像技術的發展，也為未來發展非傅里葉變換紅外光譜儀創造了契機。隨著同步輻射技術的發展和廣泛應用，現已出現用同步輻射光作為光源的紅外光譜儀，由於同步輻射光的強度比常規光源高五個數量級，這能有效地提高光譜的信噪比和解析度，特別值得指出的是，近年來自由電子激光技術為人們提供了一種單色性好，亮度高，波長連續可調的新型紅外光源，使之與近場技術相結合，可使得紅外成像技無論是在解析度和化學反差兩方面皆得到有效提高。
原子吸收光譜儀
原子吸收光譜儀
基本原理：儀器從光源輻射出具有待測元素特徵譜線的光，通過試樣蒸氣時被蒸氣中待測元素基態原子所吸收，由輻射特徵譜線光被減弱的程度來測定試樣中待測元素的含量。
用 途：
原子吸收光譜儀可測定多種元素，火焰原子吸收光譜法可測到10-9g/mL數量級，石墨爐原子吸收法可測到10-13g/mL數量級。其氫化物發生器可對8種揮發性元素汞、砷、鉛、硒、錫、碲、銻、鍺等進行微痕量測定。
因原子吸收光譜儀的靈敏、准確、簡便等特點，現已廣泛用於冶金、地質、采礦、石油、輕工、農業、醫葯、衛生、食品及環境監測等方面的常量及微痕量元素分析。
原子吸收光譜儀－基本知識
Ⅰ、基本知識
1.方法原理
原子吸收是指呈氣態的原子對由同類原子輻射出的特徵譜線所具有的吸收現象。
當輻射投射到原子蒸氣上時，如果輻射波長相應的能量等於原子由基態躍遷到激發態所需要的能量時，則會引起原子對輻射的吸收，產生吸收光譜。基態原子吸收了能量，最外層的電子產生躍遷，從低能態躍遷到激發態。
2.原子吸收光譜儀的組成
原子吸收光譜儀是由光源、原子化系統、分光系統和檢測系統組成。
A 光源
作為光源要求發射的待測元素的銳線光譜有足夠的強度、背景小、穩定性
一般採用：空心陰極燈 無極放電燈
B 原子化器（atomizer）
可分為預混合型火焰原子化器（premixed flame atomizer）,石墨爐原子化器(graphite furnace atomizer),石英爐原子化器(quartz furnace atomizer)，陰極濺射原子化器(cathode sputtering atomizer)。
a 火焰原子化器：由噴霧器、預混合室、燃燒器三部分組成
特點：操作簡便、重現性好
b 石墨爐原子化器：是一類將試樣放置在石墨管壁、石墨平台、碳棒盛樣小孔或石墨坩堝內用電加熱至高溫實現原子化的系統。其中管式石墨爐是最常用的原子化器。
原子化程序分為乾燥、灰化、原子化、高溫凈化
原子化效率高：在可調的高溫下試樣利用率達100%
靈敏度高：其檢測限達10-6~10-14
試樣用量少：適合難熔元素的測定
c.石英爐原子化系統是將氣態分析物引入石英爐內在較低溫度下實現原子化的一種方法，又稱低溫原子化法。它主要是與蒸氣發生法配合使用（氫化物發生，汞蒸氣發生和揮發性化合物發生）。
d.陰極濺射原子化器是利用輝光放電產生的正離子轟擊陰極表面，從固體表面直接將被測定元素轉化為原子蒸氣。
C 分光系統（單色器）
由凹面反射鏡、狹縫或色散元件組成
色散元件為棱鏡或衍射光柵
單色器的性能是指色散率、解析度和集光本領
D 檢測系統率
由檢測器（光電倍增管）、放大器、對數轉換器和電腦組成
3.最佳條件的選擇
A 吸收波長的選擇
B 原子化工作條件的選擇
a 空心陰極燈工作條件的選擇（包括預熱時間、工作電流）
b 火焰燃燒器操作條件的選擇（試液提升量、火焰類型、燃燒器的高度）
c 石墨爐最佳操作條件的選擇（惰性氣體、最佳原子化溫度）
C 光譜通帶的選擇
D 檢測器光電倍增管工作條件的選擇
4.干擾及消除方法
干擾分為：化學干擾、物理干擾、電離干擾、光譜干擾、背景干擾
化學干擾消除辦法：改變火焰溫度、加入釋放劑、加入保護絡合劑、加入緩沖劑
背景干擾的消除辦法：雙波長法、氘燈校正法、自吸收法、塞曼效應法
❷ 原子吸收分光光度計各個部分的作用
原子吸收分光光度計有單光束和雙光束兩種類型如果將原子化器當作分光光度計的比色皿，其儀器的構造與分光光度計很相似。與分光光度計相比，不同點：
(1)採用銳線光源[為什麼？]；
(2)單色器在火焰與檢測器之間。如果像分光光度計那樣，把單色器置於原子化器之前，火焰本身所發射的連續光譜就會直接照射在PMT上，會導致PMT壽命縮短，甚至不能正常工作。
(3)原子化系統：除了光源發射的光外，還存在：a. 火焰本身所發射的連續光譜；b. 原子吸收中的原子發射現象。在原子化過程中，基態原子受到輻射躍遷到激發態後，處於不穩定狀態，返回基態時，可能將能量又以光的形式釋放出來。故既存在原子吸收，也有原子發射。產生的輻射也不一定在一個方向上，但對測量仍將產生一定干擾。
消除干擾的措施：對光源進行調制。將發射的光調製成一定頻率，檢測器只接受該頻率的光信號；原子化過程發射的非調頻干擾信號不被檢測。a. 機械調制：在光源的後面加一個由同步馬達帶動的扇形板作機械斬波器。當Chopper以一定的速度轉動時，當光源的光以一定的頻率斷續通過火焰。因而在檢測器後面將得到交流信號，而火焰發射的信號是直流信號，在檢測系統中採用交流放大器，可排除。b.電調制：即對空心陰極燈採用脈沖供電（400~500Hz）。優點，能提高等的發射強度及穩定性，延長燈的壽命。 近代儀器多採用此法。
單光束原子吸收分光光度計：結構簡單、價廉；但易受光源強度變化影響，燈預熱時間長，分析速度慢。
雙光束儀器一束光通過火焰，一束光不通過火焰，直接經單色器此類儀器可消除光源強度變化及檢測器靈敏度變動影響。可消除光源不穩定性造成的誤差。
可見，原子吸收分光光度計一般由光源，原子化器，單色器，檢測器等四部分組成。
一、光源
1．作用：提供待測元素的特徵譜線——共振線。獲得較高的靈敏度和准確度。
光源應滿足如下要求：
①. 輻射的共振線半寬度明顯小於吸收線的半寬度---—銳線光源（Δν≤2×10-3nm）；
②. 共振輻射強度足夠大，以保證有足夠的信噪比；
③. 穩定性好，背景小 。
常用的光源是空心陰極燈（Hollow Cathode Lamp）。
2. 空心陰極燈：
a.構造：低壓氣體放電管（Ne、Ar）；一個陽極：鎢棒（末端焊有鈦絲或鉭片，作用是吸收有害氣體）；一個空心圓柱形陰極：待測元素（由待測元素製成，或將待測元素襯在內壁如低熔點金屬、難加工金屬、活潑金屬採用合金）； 一個帶有石英窗的玻璃管，管內充入低壓惰性氣體 。
①．霧化器：作用是將試樣溶液分散為極微細的霧滴，形成直徑約10μm的霧滴的氣溶膠（使試液霧化）。對霧化器的要求：a. 噴霧要穩定；b.霧滴要細而均勻； c. 霧化效率要高。 d.有好的適應性。其性能好壞對測定精密度、靈敏度和化學干擾等都有較大影響。因此，霧化器噴是火焰原子化器的關鍵部件之一。
常用的霧化器有以下幾種：氣動霧化器，離心霧化器，超聲噴霧器和靜電噴霧器等。目前廣泛採用的是氣動霧化器。
其原理如圖所示：高速助燃氣流通過毛細管口時，把毛細管口附近的氣體分子帶走，在毛細管口形成一個負壓區，若毛細管另一端插入試液中，毛細管口的負壓就會將液體吸出，並與氣流沖擊而形成霧滴噴出。
形成霧滴的速率：a. 與溶液的粘度和表面張力等物理性質有關。b. 與助燃器的壓力有關：增加壓力，助燃氣流速加快，可是霧滴變小。但壓力過大，單位時間進入霧化室的試液量增加，反而使霧化效率下降。c.與霧化器的結構有關；如氣體導管和毛細管孔徑的相對大小。
②．燃燒器：試液霧化後進入預混和室（霧化室），與燃氣在室內充分混合。對霧化室的要求是能使霧滴與燃氣、助燃氣混合均勻，「記憶」效應小。霧化室設有分散球（玻璃球），較大的霧滴碰到分散球後進一步細微化。另有擾流器，較大的霧滴凝結在壁上，然後經廢液管排出。最後只有那些直徑很小，細而均勻的霧滴才能進入火焰中。（霧化率10%）。
燃燒器可分為：「單縫燃燒器」（噴口是一條長狹縫，a.縫長10cm,縫寬0.5~0.6cm，適應空氣-乙炔火焰；b. 縫長5cm，縫寬0.46cm，適應N2O-乙炔火焰）、「三縫燃燒器」（噴口是三條平行的狹縫）和「多孔燃燒器」（噴口排在一條線上小孔）。
目前多採用「單縫燃燒器」。做成狹縫式，這種形狀即可獲得原子蒸氣較長的吸收光程，又可防止回火。 但「單縫燃燒器」產生的火焰很窄，使部分光束在火焰周圍通過，不能被吸收，從而使測量的靈敏度下降。採用「三縫燃燒器」，由於縫寬較大，並避免了來自大氣的污染，穩定性好。但氣體耗量大，裝置復雜。
③.火焰： 原子吸收所使用的火焰，只要其溫度能使待測元素離解成自由的基態原子就可以了。如超過所需溫度，則激發態原子增加，電離度增大，基態原子減少，這對原子吸收是很不利的。因此，在確保待測元素能充分原子化的前提下，使用較低溫度的火焰比使用較高溫度火焰具有較高的靈敏度。但對某些元素，溫度過低，鹽類不能離解，產生分子吸收，干擾測定。表8-3。可見，火焰的溫度取決於燃氣和助燃氣的種類以及其流量。
按照燃氣和助燃氣比例不同，可將火焰分為三類：
a.化學計量火焰：溫度高，干擾少，穩定，背景低，適用於測定許多元素。
b.富燃火焰：還原性火焰，燃燒不完全，測定較易形成難熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等。
c. 貧燃火焰：火焰溫度低，氧化性氣氛，適用於鹼金屬測定。
火焰的組成關繫到測定的靈敏度、穩定性和干擾等。常用的火焰有空氣—乙炔、氧化亞氮—乙炔、空氣—氫氣等多種。
i. 空氣---乙炔火焰：空氣—乙炔火焰最為常用。其最高溫度2300℃，能測35種元素。但不適宜測定已形成難理解氧化物的元素，如Al,Ta,Zr,Ha等。
貧燃性空氣—乙炔火焰，其燃助比小於1：6，火焰燃燒高度較低，燃燒充分，溫度較高，但范圍小，適用於不易氧化的元素。富燃性空氣—乙炔火焰，其燃助比大於1：3，火焰燃燒高度較高，溫度較貧然性火焰低，雜訊較大，由於燃燒不完全，火焰成強還原性氣氛（如CN,CH,C等），有利於金屬氧化物的離解：
MO+C→M+CO
MO+CN→M+N+CO
MO+CH→M+C+OH
故適用於測定較易形成難熔氧化物的元素。
日常分析工作中，較多採用化學計量的空氣—乙炔火焰（中性火焰），其燃助比為1：4。這種火焰穩定、溫度較高、背景低、雜訊小，適用於測定許多元素。
Ii．氧化亞氮—乙炔焰：其燃燒反應為：
5N2O→5N2+5/2O2+Q (大量Q使乙炔燃燒)
C2H2+5/2O2→2CO2+H2O
火焰溫度達3000℃。火焰中除含C,CO,OH等半分解產物外，還含有CN,NH等成分，因而具有強化原性，可使許多易形成難離解氧化物元素原子化（如Al,B,Be,Ti,V,W,Ta,Zr,Ha等），
MO+CN→M+N+CO
MO+NH→M+N+OH
產生的基態原子又被CN,NH等氣氛包圍，故原子化效率高。另由於火焰溫度高，化學干擾也少。可適用於難原子化元素的測定，用它可測定70多種元素。
iii.氧屏蔽空氣---乙炔火焰：用氧氣流將空氣-乙炔火焰與大氣隔開。特點是溫度高、還原性強。適合測定Al等一些易形成難離解氧化物的元素。
2. 無火焰原子化裝置
無火焰原子化裝置是利用電熱、陰極濺射、等離子體或激光等方法使試樣中待測元素形成基態自由原子。目前廣泛使用的是電熱高溫石墨爐原子化法。
石墨爐原子器本質就是一個電加熱器，通電加熱盛放試樣的石墨管，使之升溫，以實現試樣的蒸發、原子化和激發。
①．結構：See. Power Point
石墨爐原子器由石墨爐電源、爐體和石墨管三部分組成。將石墨管固定在兩個電極之間（接石墨爐電源），石墨管具有冷卻水外套（爐體）。石墨管中心有一進樣口，試樣由此注入。
石墨爐電源是能提供低電壓（10V），大電流（500A）的供電設備。當其與石墨管接通時，能使石墨管迅速加熱到2000~3000度的高溫，以使試樣蒸發、原子化和激發。爐體具有冷卻水外套（水冷裝置），用於保護爐體。當電源切斷時，爐子很快冷卻至室溫。爐體內通有惰性氣體（Ar,N2），其作用是：a.防止石墨管在高溫下被氧化；b.保護原子化了的原子不再被氧化；c.排除在分析過程中形成的煙氣。另外，爐體兩端是兩個石英窗。
②．石墨爐原子化過程一般需要經四部程序升溫完成
a. 乾燥：在低溫（溶劑沸點）下蒸發掉樣品中溶劑。通常乾燥的溫度稍高於溶劑的沸點。對水溶液，乾燥溫度一般在100℃左右。乾燥時間與樣品的體積有關，一般為20~60s不等。對水溶液，一般為1.5s/μL。
b. 灰化：在較高溫度下除去比待測元素容易揮發的低沸點無機物及有機物，減少基體干擾。
c. 高溫原子化：使以各種形式存在的分析物揮發並離解為中性原子。原子化的溫度一般在2400~3000℃（因被測元素而已），時間一般為5~10s。可繪制A—T,A—t曲線來確定。
d. 凈化（高溫除殘）：升至更高的溫度，除去石墨管中的殘留分析物，以減少和避免記憶效應。
③．石墨爐原子化法的特點
優點：
a.試樣原子化是在惰性氣體保護下，愈強還原性的石墨介質中進行的，有利於易形成難熔氧化物的元素的原子化。
b.取樣量少。通常固體樣品，0.1~10mg，液體樣品1~50μL。
c.試樣全部蒸發，原子在測定區的平均滯留時間長，幾乎全部樣品參與光吸收，絕對靈敏度高。10-9~10-13g。一般比火焰原子化法提高幾個數量級。
d.測定結果受樣品組成的影響小。
f.化學干擾小。
缺點：
a.精密度較火焰法差（記憶效應），相對偏差約為4—12%（加樣量少）。b.有背景吸收（共存化合物分子吸收），往往需要扣背景。
3. 其它原子化法（化學原子化法）
①．氫化物原子化法
氫化物原子化方法屬低溫原子化方法（原子化溫度700~900゜C）。主要應用於：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素。
原理：在酸性介質中，與強還原劑硼氫化鈉反應生成氣態氫化物。例
AsCl3 +4NaBH4 + HCl +8H2O = AsH3 +4NaCl +4HBO2+13H2
將待測試樣在專門的氫化物生成器中產生氫化物，然後引入加熱的石英吸收管內，使氫化物分解成氣態原子，並測定其吸光度。
特點：原子化溫度低 ；靈敏度高（對砷、硒可達10-9g）；基體干擾和化學干擾小。
②．冷原子化法
主要應用於：各種試樣中Hg元素的測量；
汞在室溫下，有一定的蒸氣壓，沸點為357 °C 。只要對試樣進行化學預處理還原出汞原子，由載氣（Ar或N2）將汞蒸氣送入吸收池內測定。
原理：將試樣中的汞離子用SnCl2或鹽酸羥胺完全還原為金屬汞後，用氣流將汞蒸氣帶入具有石英窗的氣體測量管中進行吸光度測量。
特點：常溫測量；靈敏度、准確度較高（可達10-8g汞）