AAS與ICP比較與選擇方法知識

AAS顧名思義，就是原子吸收光譜法，該法具有檢出限低、準確度高、選擇性好(即干擾少)、分析速度快等優點。ICP原子發射光譜儀，是根據試樣中被測元素的原子或離子，對各元素進行定性分析和定量分析的儀器，該儀器具有樣品用量少，應用范圍廣且快速，靈敏和選擇性好等特點。
  ICP是否會完全取代AAS，它們各有什么優缺點，下面對ICP-MS(等離子體質譜)、ICP-AES(全譜直讀等離子體光譜)、GFAAS(石墨爐原子吸收)和FlameAAS(火焰原子吸收)4種技術的抗干擾能力、技術指標、操縱難度、樣品分析能力及投資運行用度等進行分析和比較。
  先從AES和AAS區別說起
  原子發射光譜分析法(AES)是利用物質中不同的原子或離子在外層電子發生能級躍遷時產生的特征輻射來測定物質的化學組成的方法。需要一個很強的激發光源，ICP就是一個很好的激發光源。
  ※在一定頻率的外部輻射光能激發下，原子的外層電子在由一個較低能態躍遷到一個較高能態的過程中產生的光譜就是原子吸收光譜(AAS)。
  (1)一般來說AES在多元素測定能力上優于AAS，但是AES在操作上比AAS來的復雜；還有就是AES由譜線重疊引起的光譜干擾較嚴重，而AAS就小的多；
  (2)原子發射比吸收測定范圍要大，對于ICP而言準確性也較高。有些元素原子吸收是無法測定的，但發射可測，如，P、S等；
  (3)AAS比較普遍，其價格相對AES便宜，操作也比較簡單。   如何更好的使用好ICP光譜儀   樣品前處理的過程：
  i根據樣品含量確定分析方法及其稱樣量，確保待測元素的含量，在ICP光譜儀檢測范圍內。
  ii確保樣品完全分解，無損失、無污染。
  iii選擇適當的介質，最好為硝酸和鹽酸，盡量少用硫、磷酸。   vi確保未使用對儀器有害的試劑.(如，HF，強堿等)。   這些術語，你有必要知道   儀器的檢出限：DL=3σ(n=11)   檢定下限：5DL

方法檢出限(MDL)：在有基體存在的情況下測得的檢出限   檢定下限：5MDL
  ※在基體復雜或者不能匹配的情況下，無法測定檢出限，可采用5～10倍的儀器檢定下限(5DL)來代替也可采用加標回收的方法來確認方法檢定下限。   樣品溶液中固溶物的含量：TDS   標準玻璃同心霧化器TDS<1%
  高鹽玻璃同心霧化器TDS應在1%～10%   Burgener霧化器TDS>10%   ICP光譜儀的測定范圍
  ICP光譜儀的測定下限通常>5MDL
  ICP光譜儀的測定上限通常在20%～30%左右   2、譜線選擇
  I.低含量元素選擇靈敏線，高含量元素選擇次靈敏線或非靈敏線(盡可能保證IR<2000-3000counts/s)
  II.確保譜線無基體或主量元素干擾，若無法避免可采用基體匹配或干擾系數校正(IEC’s)   3、背景扣除及其位置的選擇
  i.將背景位置定在盡可能平坦的區域(無小峰)
  ii.左背景、右背景以及左右背景強度的平均值盡可能與譜峰背景強度一致。   4、分析條件最佳化
  影響靈敏度的因素：霧化器壓力、RF功率、輔助氣   △E=E激發態-E基態=hc/λ發射
  5、通過有效質控手段，確保結果準確可靠
  i通過質控樣(QC)，來控制儀器的漂移，并對工作曲線進行校準。   ii如果分析結果漂移過大，需查明原因。   6、穩定性差原因剖析   第一種情況：峰位上下波動。

首先確認是光學系統還是進樣系統造成的連續測定Ar433.5、Ar426.6和C193.0的穩定性，設定分析條件為：RF功率：950W   清洗泵速：0   分析泵速：0   霧化器壓力：30Psi   輔助氣：1.0L/min   i：Ar線和C線穩定性好
  說明：光學系統沒問題，主要是進樣系統造成的   原因：
  a、霧化器堵塞，霧化效率變差。(原因可能由于含鹽量高、或者溶液中細小粉末吸附在霧化器內表面造成的)。這種情況下，通常強度一直往下降。   b、霧化室積水或者掛水。通常強度上下變化。   c、進樣系統漏氣。通常強度上下變化。   d、泵管老化，蠕動泵泵夾位置不正確。   ii：C線穩定性好，Ar線不好。   說明：長波穩定性差。
  原因：有可能是快門或者狹縫切換有問題。   iii：Ar線和C線穩定性都差。
  說明：儀器光學系統或者發生器有問題。   原因：
  a、采光管是否有東西擋光。
  b、CID檢測器是否結霜。通常峰形發生變化。   c、檢查功率穩定性(監測IP電流變化)。   第二種情況：峰位左右漂移   原因：
  a、光室恒溫系統不穩定。   b、循環水散熱差。

c、排風系統風量太小或者太大
  ICP與AAS使用過程中所遇到的那些干擾  

1、ICP-MS干擾  

質譜干擾
  質譜干擾(同量異位素干擾)是預知的，如，58Ni對58Fe的干擾，可以使用元素校正方程、采用“冷等離子體炬焰屏蔽技術”或“碰撞池技術”降低影響。  

基體酸干擾
  HCI、HCIO4、H3PO4、H2SO4會引起質譜干擾，可使用“碰撞池技術”、電熱蒸發等予以消除，用HNO3配制試液也可以避免質譜干擾。  

基體效應
  試液與標準溶液粘度的差別會改變各種溶液產生氣溶膠的效率，可采用基體匹配法及內標法消除。  

電離干擾
  試樣中含有高濃度的第Ⅰ族和第Ⅱ族元素回產生電離干擾，可采用基體匹配法、稀釋試樣、標準加進法、同位素稀釋法等消除。  

2、ICP-AES干擾  

光譜干擾
  ICP-AES的光譜干擾較為嚴重，可使用高分辨率的光譜儀、應用動態背景校正等方法來消除干擾，進步正確度。  

基體效應
  與ICP-MS相同，可采用基體匹配法及內標法消除。  

電離干擾
  仔細選擇各個元素的分析條件、加進消電離劑或采用標準加進法，都可以減少電離干擾的影響。
  FlameAAS干擾  

化學干擾
  在高溫火焰中，干擾物與被測元素形成較強的化學鍵，或天生高溫難熔晶體，不易原子化。可加進開釋劑、保護劑、助熔劑、改變火焰性質予以消除。  

電離干擾
可選擇合適的火焰種類和火焰溫度以及加進消電離劑等方法消除。。  

背景干擾
  可采用雙波長法、氘燈校正、塞曼效應、自吸收法等消除。   ICP與AAS使用過程中你所遇到的那些技術指標  

檢出限
  ICP-MS的檢出限最優，大部分元素為ppt級；GFAAS次之，檢出限為亞ppb級；ICP-AES一般為1-10 ppb；而FlameAAS的檢出限大部分為10-100 ppb。  

精密度
  ICP-MS的精密度(RSD)一般為1%-3%，ICP-AES的精密度為0.3%-2%,GFAAS的精密度最差為1%-5%，而Flame AAS的精密度最優為0.1%-1%。  

線性動態范圍
  ICP-MS具有高達108的線性動態范圍(LDR)；ICP-AES也有105以上的線性動態范圍；GFAAS最差，僅為102；Flame AAS的線性動態范圍為103。  

操縱難度
  ICP-AES的自動化是最成熟的，可以由技術并不熟練的職員來應用已制定的方法進行測定工作。最近幾年，ICP-MS在計算機控制和智能化軟件方面已經有了很大的進步，操縱也比較簡便，但它的方法研究非常復雜和費時。GFAAS的分析操縱固然比ICP-MS要輕易，但制定方法仍需要相當熟練的技術。Flame AAS的操縱則相對比較簡單輕易。
  另外一個應該考慮的重要因素是，ICP-MS、ICP-AES和GFAAS由于自動化程度較高以及使用安全的惰性氣體，因而可以在無人看管下連續長時間工作，極大的減低了職員的勞動強度并進步了工作效率。   ICP超強的樣品分析能力
  ICP-MS具有強大的分析丈量痕量元素的能力，每個樣品的分析時間小于5 min，在某些情況下只需2 min，就能同時測定所有元素；全譜直讀ICP-AES每個樣品的分析時間為2 min，能一次同時測定數十個元素；GFAAS每個樣品每個元素需3~4 min；Flame AAS每個樣品測定一個元素約需20 s。與AAS技術相比，ICP的工作效率具有明顯的上風。   ICP-MS一般只能分析固體溶解量為0.2%左右的溶液，Flame AAS為3%以內，而ICP-AES和GFAAS則有較大的上風，可分析固體溶解量超過20%的溶液。  

儀器用度比較

粗略地估計，儀器的基本投資ICP-MS約為ICP-AES的兩倍，ICP-AES是GFAAS的兩倍，GFAAS為FlameAAS的2~3倍。自動化程度如何以及附件的配置，會使估計有所變化，另外，超痕量分析所必須的超凈實驗室也需要一定的投資。
  ICP-MS和ICP-AES的霧化器和炬管的壽命是相同的，但由于ICP-MS的一些部件如分子渦輪泵、取樣錐、截取錐、檢測器等有一定的使用壽命而需要更換，所以它開機工作的用度明顯高于ICP-AES。ICP和GFAAS都需要Ar氣，但GFAAS的用量要少得多，而且GFAAS的消耗品以石墨管為主，所以GFAAS的運行用度要低于ICP-AES，FlameAAS的主要消耗品僅是乙炔等燃氣，故FlameAAS的工作用度最低。   選擇哪種技術或儀器，應該綜合考慮以下因素：   每星期的樣品數目；
  樣品的類型(地表水、污水、土壤、礦石、金屬等)；   需要分析哪些元素及其濃度范圍；   是否需要測定同位素；   使用哪種前處理方法；   可提供試樣的體積；   預備購買哪些選購件和附件；   有多少購買資金；   能提供多少運行經費；   分析職員的技術水平如何。
  并根據各因素對你的重要程度，再作出抉擇。
  例如：樣品量非常大，每個樣品需測定5個以上元素，濃度在ppb至亞ppb級，假如經費充裕，則選擇ICP-MS比較合適。
  又如：作為一個以分析地表水、海水、產業廢水為主，土壤、底質為輔的環境監測三級站，假如經費許可，則選擇ICP-AES和GFAAS的組合較為適宜。