معرفی دستگاه اسپکتروفتومتری جذب اتمی AA990 PG Instrument

روش جذب (Absorption) یکی از تکنیک‌های مهم و پرکاربرد در آنالیزهای آزمایشگاهی است. این روش بر پایه‌ی اندازه‌گیری مقدار نور یا انرژی جذب شده توسط یک نمونه در طول موج‌های مختلف قرار دارد. دستگاه‌های آزمایشگاهی متعددی از این روش برای تعیین غلظت مواد، تجزیه و تحلیل ترکیبات و مشخصه‌یابی مواد استفاده می‌کنند. دستگاه اسپکتروسکوپی جذب اتمی (Atomic Absorption Spectroscopy – AAS) یکی از دستگاههایی است که از روش جذب نور برای شناسایی و اندازه‌گیری فلزات استفاده می‌کنند. اسپکتروسکوپی جذب اتمی (AAS) یک تکنیک تحلیلی قدرتمند برای اندازه‌گیری غلظت عناصر فلزی در نمونه‌های مختلف است. این روش بر اساس جذب نور توسط اتم‌های آزاد در فاز گازی کار می‌کند و یکی از پرکاربردترین روش‌های آنالیز عنصری در آزمایشگاه‌های صنعتی و تحقیقاتی محسوب می‌شود.

عملکرد: در این روش، نمونه به صورت بخار اتمی درآورده شده و نور با طول موج مشخص از آن عبور داده می‌شود. میزان نور جذب شده توسط اتم‌ها اندازه‌گیری می‌شود.
کاربردها: اندازه‌گیری غلظت عناصر فلزی در نمونه‌های محیطی، بیولوژیکی و صنعتی.
اجزاء: منبع نور (لامپ کاتدی توخالی – HCL)، مشعل یا کوره گرافیتی، تکفام‌ساز، آشکارساز.

یکی از ساده ترین دستگاههای جذب اتمی کمپانی PG Instrument  دستگاه مدل AA990  می باشد. این دستگاه دارای روشهای اتمیزاسیون شعله و کوره می باشد و قادر است طیف وسیعی از فلزات را در غلظتهای پایین اندازه گیری نماید. بدلیل قابلیتهای آنالیز عناصر مختلف بوسیله نرم افزار جامع دستگاه، این دستگاه قادر است در طیف وسیعی از صنایع از جمله، صنایع غذایی، معادن و زمین شناسی، آب و فاضلاب، دارویی، نفت و پتروشیمی، دانشگاهها و مراکز تحقیقاتی بکار رود. قیمت مقرون به صرفه و همچنین هزینه های نگهداری پایین از جمله دلایل استفاده از این دستگاه در صنایع ایران است. دستگاه قابلیت اتصال 8 لامپ هالوکاتد را داراست که جابجایی و استفاده از آنها توسط نرم افزار انجام می گیرد. برای حصول نتایج دقیقتر، کنترل و بهینه کردن جریان گاز C2H2 توسط نرم افزار دستگاه انجام می گیرد. برای تصحیح طیف زمینه (background correction) دو روش توسط این دستگاه ارائه می گردد. یکی استفاده از لامپ دوتریوم و دیگری روش Self Reversal می باشد.

طرز کار دستگاه AAS

۱. تولید اتم‌های آزاد
ابتدا نمونه موردنظر به روش‌های مختلف به درون دستگاه تزریق شده و در یک منبع حرارتی، مانند شعله یا کوره گرافیتی، تبخیر و اتمایز می‌شود. این فرآیند باعث ایجاد اتم‌های آزاد از عنصر هدف در فاز گازی می‌شود.

۲. تابش نور از لامپ کاتدی (HCL)
یک لامپ کاتدی توخالی (Hollow Cathode Lamp – HCL) که حاوی همان عنصری است که باید اندازه‌گیری شود، نوری با طول موج مشخص منتشر می‌کند. این نور از اتم‌های آزاد در شعله یا کوره عبور می‌کند.

۳. جذب نور توسط اتم‌های آزاد
اتم‌های موجود در مسیر نور، طول موج‌های مشخصی را جذب کرده و باعث کاهش شدت نور عبوری می‌شوند. میزان کاهش شدت نور با غلظت عنصر موردنظر در نمونه رابطه مستقیم دارد.

۴. آشکارسازی و پردازش سیگنال
نور عبوری به یک تکفام‌ساز (Monochromator) هدایت می‌شود تا طول موج‌های غیرضروری حذف شوند. سپس، نور باقی‌مانده توسط یک دتکتور حساس (Photomultiplier Tube – PMT) اندازه‌گیری شده و داده‌ها توسط نرم‌افزار پردازش می‌شوند تا غلظت عنصر مشخص شود.

انواع منابع حرارتی در AAS

۱. شعله‌ای (Flame AAS – FAAS): در این روش، نمونه با کمک گازهایی مانند استیلن-هوا یا نیتروز-استیلن به اتم‌های آزاد تبدیل می‌شود. این روش برای غلظت‌های بالا (ppm) مناسب است.
۲. کوره گرافیتی (Graphite Furnace AAS – GFAAS): در این روش، نمونه در یک لوله گرافیتی تا دماهای بالا گرم می‌شود. این روش حساس‌تر بوده و امکان اندازه‌گیری عناصر در محدوده ppb را فراهم می‌کند.
۳. هیدریدسازی (Hydride Generation AAS – HGAAS): برای اندازه‌گیری عناصر خاصی مانند آرسنیک و سلنیوم که به‌صورت هیدرید فرار تشکیل می‌شوند، استفاده می‌شود.

کاربردهای AAS در صنایع مختلف

۱. صنعت محیط زیست
AAS برای اندازه‌گیری غلظت فلزات سنگین مانند سرب (Pb)، کادمیوم (Cd)، جیوه (Hg) و آرسنیک (As) در نمونه‌های آب، خاک و هوا استفاده می‌شود. این روش کمک می‌کند تا آلودگی‌های زیست‌محیطی کنترل شوند.

۲. صنایع غذایی و کشاورزی
– اندازه‌گیری میزان فلزات سنگین در مواد غذایی برای اطمینان از سلامت مصرف‌کنندگان
– کنترل کیفیت کودهای کشاورزی و بررسی میزان عناصر ضروری مانند روی (Zn) و مس (Cu) در خاک

۳. صنعت داروسازی
AAS در آنالیز فلزات موجود در ترکیبات دارویی کاربرد دارد تا از وجود ناخالصی‌های سمی جلوگیری شود.

۴. صنایع معدنی و فلزات
– اندازه‌گیری غلظت عناصر ارزشمند مانند طلا (Au)، نقره (Ag) و پلاتین (Pt) در سنگ‌های معدنی
– کنترل کیفیت آلیاژها و فلزات تولیدی در صنایع فولاد و ریخته‌گری

۵. پزشکی و بیولوژی
– اندازه‌گیری سطح فلزات سنگین در نمونه‌های بیولوژیکی مانند خون، ادرار و مو
– بررسی اثرات فلزات سمی بر سلامت انسان

مزایای استفاده از AAS

✅ دقت و حساسیت بالا: امکان اندازه‌گیری عناصر در مقیاس ppm و حتی ppb، مخصوصاً در روش کوره گرافیتی.
✅ اختصاصی بودن: برای هر عنصر یک طول موج خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد، بنابراین نتایج بسیار دقیق هستند.
✅ سرعت و کارایی بالا: آنالیز نمونه‌ها در زمان کوتاهی انجام می‌شود، مخصوصاً در روش شعله‌ای.
✅ مقرون‌به‌صرفه بودن: در مقایسه با روش‌هایی مانند ICP-MS، هزینه‌های راه‌اندازی و نگهداری پایین‌تری دارد.
✅ قابلیت آنالیز طیف گسترده‌ای از عناصر: تقریباً تمام فلزات قابل اندازه‌گیری هستند.