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原子吸收石墨爐法是化學(xué)分析領(lǐng)域中的一種重要檢測手段，常用于微量及痕量元素檢測。測試過程是用進(jìn)樣器定量將樣品注入到石墨管中，以石墨管作為電阻發(fā)熱體，外電源加于石墨管兩端，供給原子化器能量，電流通過石墨管產(chǎn)生高溫，使置于石墨管中被測元素變?yōu)榛鶓B(tài)原子蒸汽，進(jìn)而被檢測得到相應(yīng)信號值。

縱向加熱與橫向加熱方式的比較

縱向加熱石墨管

縱向石墨爐問世最早，結(jié)構(gòu)相對簡單，石墨管加工的一致性好且成本低廉，加之技術(shù)成熟，所以該類型的石墨爐應(yīng)用較為廣泛，目前國內(nèi)外的原子吸收光度計的生產(chǎn)廠家絕大部分采用的是該類型的石墨爐，但其結(jié)構(gòu)存在“溫度梯度效應(yīng)（石墨管兩邊與中央溫度不均）”導(dǎo)致存在靈敏度損失的缺點(diǎn)。

橫向加熱石墨管（一體化平臺）

從外形上可以看出，橫向加熱石墨管的平臺和石墨管由同一塊石墨制成，而不是后來裝上去的。橫向加熱可以消除溫度梯度效應(yīng)，但處在以下問題：

? 零點(diǎn)位移：導(dǎo)致空燒時有時會產(chǎn)生吸收峰。

? 石墨管加工難度大價格昂貴：橫向石墨管又別稱“異形石墨管”。

? 體積大，升溫速度慢：影響分析的靈敏度和重現(xiàn)性。

縱向加熱溫度梯度的解決辦法

改進(jìn)石墨管設(shè)計

讓樣品的原子化限制在一個鼓筒里，石墨管中央放置樣品的部位先行到達(dá)原子化溫度。

改良形的鼓形石墨管外觀如下：

鼓形管中間厚度比兩邊厚度小于0.5毫米，使石墨管中央部分的截面積整整小了約1/4。這樣的差別，會使該石墨管在原子化加熱的瞬間，其中間部位迅速到達(dá)預(yù)設(shè)的原子化溫度，從而消除“溫度梯度效應(yīng)”。

縱向石墨管中根據(jù)元素和樣品的不同，區(qū)別選用石墨管會有不同的效果。現(xiàn)在被廣泛使用的石墨管有高密度石墨管，熱解涂復(fù)石墨管以及平臺型石墨管三種。

下面分別介紹這三種石墨管的特點(diǎn)：

高密度石墨管

高密度石墨管由石墨制成，從外觀上看是單一黑色，使用廣泛。適合于原子化溫度較低，易于形成揮發(fā)性氧化物樣品的測定。

應(yīng)用特點(diǎn)：還原氣氛強(qiáng)，不易生成揮發(fā)性氧化物，重現(xiàn)性好。從石墨的特征來看，由于石墨結(jié)構(gòu)表面多孔，所以注入的樣品溶液在某種程度上會滲入到石墨的壁面內(nèi)，導(dǎo)致靈敏度較低。從這個程面上看，對于較高濃度樣品，可以使用高密度石墨管，既不需要過度稀釋，又能使其吸光度保持在合適范圍。

熱解涂復(fù)石墨管

熱解涂復(fù)石墨管管壁上沉積了一層致密堅硬的熱解石墨。從外觀上看，熱解涂復(fù)石墨管表面有金屬光澤。具有的良好的惰性和機(jī)械強(qiáng)度,致使熱解涂復(fù)石墨管的使用壽命優(yōu)于普通石墨管。

由于熱解涂復(fù)石墨管表面的致密性，樣品不易滲入，抑制了碳化物的生成，從而提高了靈敏度，因此特別適合于痕量元素分析的場合。

如下圖所示使用熱解石墨管測試Cr元素能得到很高的響應(yīng)值。

同時，熱解涂復(fù)石墨管內(nèi)的樣品容易受酸度的影響，擴(kuò)散出現(xiàn)偏差，靈敏度、重現(xiàn)性產(chǎn)生變化。

平臺型石墨管

一般石墨管通過內(nèi)壁傳導(dǎo)熱量，加熱內(nèi)壁的同時也加熱樣品。內(nèi)壁加熱時，樣品雖然會被原子化，但由于石墨管中央空隙部位溫度較低，會引起原子的再結(jié)合。而平臺石墨管的特點(diǎn)是將樣品注射到平臺上，它是靠石墨管的熱輻射加熱，樣品的原子化是在整個石墨管都達(dá)到溫度后再進(jìn)行，由此優(yōu)化了加熱溫區(qū)，提高了分析靈敏度和穩(wěn)定性。即使酸濃度發(fā)生變化也不會影響很大。因此適合分析復(fù)雜基體樣品，如生物樣品、廢水和海水等。