تصحیح زمینه زیمان و دوتریم در جذب اتمی

 

اسپکتروسکوپی جذب اتمی یا اتمیک ابزوربشن یک تکنیک بسیار حساس و دقیق است که برای اندازه گیری غلظت عناصر مختلف حتی با مقادیر بسیار ناچیز (ppb) مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش که بر اساس تعامل نور و ماده است، اتم عناصر مختلف، طول موج نوری مختص خود را جذب می کنند. هر چه غلظت عنصر مورد آنالیز بیشتر باشد، تابش بیشتری جذب می شود. طیف سنجی جذب اتمی شامل سه تکنیک شعله، کوره گرافیتی و تولید بخار هیدرید است و کاربرد های بسیاری در زمینه های مختلف شیمی دارد.

اغلب در آنالیز های جذب اتمی، ممکن است دیگر اتم ها یا مولکول ها به جز عناصر مورد نظر، قسمتی از تابش منبع نور را جذب یا پراکنده کنند. به این ترتیب، تداخل های طیفی اتفاق می افتد که معمولاً ناشی از جذب مولکولی یا پراکندگی نوری هستند. این تداخلات، بر جذب گونه ها تأثیر می گذارند و آشکارساز علاوه بر سیگنال نمونه، سیگنال های دیگری را نیز تشخیص می دهد و جزئیات طیفی از بین می رود. به این معنی که علاوه بر جذب نمونه، جذب زمینه نیز وجود دارد. سیستم های تصحیح زمینه پیوسته و زیمان (Zeeman) برای اصلاح و به حداقل رساندن این تداخلات طیفی مورد استفاده قرار می گیرند.

تصحیح زمینه پیوسته دوتریم

یک تکنیک تصحیح زمینه متداول و کم هزینه، تصحیح زمینه منبع پیوسته است. با استفاده از لامپ دوتریم که نشر پیوسته دارد و در محدوده طول موج 180 تا 420 نانومتر (ناحیه فرابنفش) مؤثر است، می توان جذب رادیکال ها و مولکول ها را حذف کرد. لامپ دوتریم می تواند در طول موج هایی که نیاز به اصلاح زمینه دارند، استفاده شود. در این روش تصحیح زمینه، سیگنال از یک منبع پیوسته مانند یک لامپ دوتریم از سیگنال منبع خطی مانند لامپ هالوکاتد آنالیت کم می شود. به این ترتیب، هنگامی که HCL روشن است و لامپ D2 خاموش است، جذب کل (AA + BG) در طول موج آنالیتیکال، اندازه گیری می شود. هنگامی که HCL خاموش است و لامپ D2 روشن است، انرژی پیوسته دوتریم، شکاف را پر می کند و زمینه (BG) جذب می شود. سپس جذب تابش دوتریم از جذب تابش کل تفریق می شود و تصحیح زمینه UV حاصل می شود.

محدودیت های تصحیح زمینه دوتریم

• لامپ دوتریم دارای یک عمر محدود است و نیاز به جایگزینی دوره ای دارد.
• تنظیم مناسب هر دو منبع نوری (D₂ و HCL) برای تصحیح زمینه درست لازم است.
• شدت های هر دو لامپ اگر مشابه نباشد، باعث خطا در نتایج خواهد شد.
• تصحیح محدود به دامنه طول موج مخصوص دو لامپ است.
• نور لامپ دوتریم و هالوکاتد لامپ ممکن است بخش یکسانی از ابر اتم را در شعله به دلیل تأخیر زمانی مشاهده نکند. این می‌تواند در سطوح بالای زمینه قابل‌ توجه باشد.

  شمایی از تصحیح زمینه پیوسته دوتریم در جذب اتمی

تصحیح زمینه زیمان

یک جایگزین برای تصحیح زمینه دوتریم، تصحیح پس زمینه زیمان است که طور عمده در سیستم های جذب اتمی کوره گرافیت استفاده می شود. هنگامی که یک اتم در یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد، تراز های انرژی الکترونی شکافته شده و چند خط جذبی (بر اساس ساده ترین الگوی شکافتگی: ⁻π ،σ و ⁺σ) ایجاد می کند. این پدیده به عنوان اثر زیمان شناخته می شود و برای تمام طیف های اتمی عمومیت دارد. اتم های آزاد در یک میدان مغناطیسی اثر زیمان نشان می دهد، اما مولکول ها، قطرات مایع یا ذرات جامد اثر زیمان ندارند و بنابراین از مزایای نور قطبی می توان استفاده کرد.

در سیستم تصحیح زمینه زیمان، تابش لامپ هالوکاتد در یک میدان مغناطیسی شکافته شده و خط جذبی آنالیت به یک مؤلفه مرکزی π و دو مؤلفه σ شکافته می شود. خط π به صورت موازی با میدان مغناطیسی قطبی شده و خط های σ عمود بر میدان است. سپس یک پلایزر مؤلفه π را حذف می کند. بنابراین، هنگامی که میدان مغناطیسی اعمال می شود، اندازه گیری پس زمینه می تواند در طول موج آنالیت انجام شود و وقتی میدان مغناطیسی خاموش است، جذب اتمی و پس زمینه اتفاق می افتد. در نهایت سیگنال جذب زمینه از مجموع سیگنال جذب اتمی و زمینه کاسته می شود و به این ترتیب سیگنال جذب اتمی بدست می آید.

مزایای تصحیح زمینه زیمان

• سطوح بالایی از زمینه را تصحیح می کند.
• به طور دقیق، در خط جذب آنالیتیکال، تصحیح انجام می شود.
• در این روش، تنها یک منبع نوری استاندارد مورد نیاز است. بنابراین با مشکلات تنظیم منابع چندتایی مواجه نیست.

محدودیت های تصحیح زمینه زیمان

• گرانتر از تصحیح زمینه پیوسته است.
• از دست دادن حساسیت برای برخی از عناصر به دلیل شکافتگی مؤلفه های σ و π که ممکن است همپوشانی داشته باشد.