Le spectromètre d'absorption atomique est un instrument de précision pour l'analyse des éléments métalliques traces, dont le principe de fonctionnement est basé sur l'absorption du rayonnement lumineux caractéristique par les atomes à l'état fondamental. Son lien de travail peut être clairement divisé en cinq parties principales: source de lumière, atomiseur, système de séparation optique, détecteur et système de traitement de données.
1. Source lumineuse: ligne spectrale caractéristique "pure" émettant l'élément à mesurer
L'instrument utilise comme source lumineuse une lampe à cathode creuse dont la cathode est réalisée à partir de l'élément à mesurer. Il émet le spectre de longueur d'onde caractéristique de cet élément avec une largeur de raie extrêmement étroite (0002 nm) et une intensité élevée et stable. Cette « source de lumière à raies vives» est une condition préalable à la réalisation de mesures hautement sélectives et sensibles, car elle est absorbée presque exclusivement par les atomes à l'état fondamental des éléments homologues dans l'échantillon.
2. Atomiseur: Convertit l'échantillon en "nuage atomique fondamental"
C’est le « cœur » de l’instrument. La solution de l'échantillon est introduite dans un atomiseur qui transforme l'élément à mesurer de l'état composé en atomes gazeux libres à l'état fondamental par énergie à haute température. Les principaux moyens sont:
Atomisation de la flamme: la combustion au gaz (par exemple, acétylène) et au gaz auxiliaire (par exemple, air) produit des températures élevées, le processus est rapide mais légèrement moins efficace.
Méthode d'atomisation du four à graphite: dans le tube de graphite sous tension par chauffage programmé pour réaliser le séchage, le calcinage, l'atomisation et la purification, l'efficacité d'atomisation est élevée et la sensibilité est beaucoup plus grande que la méthode de flamme.
3. Système de séparation optique: filtrer la lumière de longueur d'onde "cible"
Le faisceau lumineux sortant de l'atomiseur contient les raies spectrales caractéristiques émises par la source ainsi que la lumière parasite telle que le rayonnement de fond produit par l'atomiseur lui - même. Le système de séparation optique (principalement constitué de réseaux) agit comme un « filtre monochromatique » dont la tâche principale est de séparer et de filtrer précisément la raie de résonance caractéristique utilisée pour la mesure et de la projeter sur le détecteur, ce qui élimine au maximum les interférences d'autres lumières.
4. Détecteur et système de traitement de données: mesurer et calculer l'Absorbance
Un détecteur (généralement un photomultiplicateur ou un détecteur à l'état solide) est chargé de convertir le signal lumineux affaibli après avoir subi une absorption de vapeur atomique en un signal électrique. Ce système mesure le rapport de l'intensité lumineuse émise par la source (i₀) à l'intensité lumineuse transmise (i) après absorption atomique.
Selon la loi de Lambert - beer, l'Absorbance a = lg (i₀ / I), dont la valeur est directement proportionnelle à la concentration d'atomes à l'état fondamental dans l'échantillon. En comparant l'Absorbance d'un échantillon inconnu à celle d'une solution de série standard de concentration connue, on peut calculer avec précision la teneur en éléments à mesurer de l'échantillon.
En résumé, la liaison de travail d'un spectromètre d'absorption atomique est un processus subtil de boucle: la lumière "pure" émise par une source spécifique traverse un nuage d'atomes à l'état fondamental gazéifié par un atomiseur et, après purification par un système de spectroscopie, est capturée avec précision par un détecteur dans quelle mesure elle est absorbée, pour finalement transformer directement la quantité atténuée du signal lumineux en une valeur de concentration de l'élément par traitement de données.