原子吸收石墨管的分類及元素適用類型

石墨管是原子吸收光譜-石墨爐分析中對分析性能有著重大影響的一個關鍵因素，因此，了解和掌握石墨管的相關知識，可以給我們石墨爐分析帶來很大的便利。

本文是以北京浩天暉儀器有限公司研制的CAAM-2001系列原子吸收分光光度計進行針對石墨管的各項測試，并且將得出的經驗和結論進行分享，并不能代表其他品牌及型號的儀器測試結論，此文僅供參考。

一、石墨管的類型

按加工工藝區分：可分為普通石墨管和熱解石墨管；

從內部結構來說：可分為平臺石墨管和非平臺石墨管；

另外，根據分析需要，還有各種特殊涂層石墨管（金屬碳化物石墨管），比如涂鋯、鉬、鑭、坦等。

普通石墨管（高密石墨管）

由高純石墨壓制而成，表面發黑，由于石墨多孔特性，空隙較多，樣品具有一定滲透性，表現為其測定峰形較寬，穩定性好，適于低溫元素（2100℃以下）測定。

熱解石墨管（高溫石墨管）

由普通石墨管經過特殊再處理而成，表面呈亮銀色，其致密性較好，樣品滲透率低，測定峰形尖銳，穩定性次于普通石墨管，但使用壽命較長，適合高溫元素（2500℃以上）測定。

平臺石墨管

通常由熱解石墨管制作而成，只不過其內部多了一個樣品承載平臺，處于進樣孔正下方，峰形較寬而對稱，穩定性優于非平臺石墨管，適合中低溫元素（2500℃以下）測定。

特殊涂層石墨管

通常根據需要由普通石墨管經過金屬物質滲透、涂覆處理，從而在其表面形成難融金屬碳化物隔離層，對容易形成碳化物的待測元素的靈敏度和穩定性有著顯著提高。

二、石墨管的選擇

石墨管的不同類型一般有著不同的元素適用種類，根據元素特性選擇最合適的石墨管，不僅可提高元素的靈敏度和穩定性，還能延長石墨管的使用壽命。

1、普通石墨管：

因其材質較為疏松，孔隙較多，所以易于氧化，升華溫度低，適用于低溫元素的測定，同時因其還原氣氛強，干擾較少，對易于氧化的元素有著更好的靈敏度和穩定性。如Pb（鉛）、Cd（鎘）、Zn（鋅）、Mg（鎂）、K（鉀）、Na（鈉）等。

2、熱解石墨管：

因經過特殊處理，其表面石墨結構緊密，不易氧化，使用壽命較長，適于高溫元素的測定，同時因為其孔隙很少，不易滲透，減少了樣品元素與碳的接觸面積，抑制了碳化物的生成，特別是對于容易形成碳化物的元素，靈敏度有顯著提高。如V（釩）、Si（硅）Mo（鉬）、Ti（鈦）、Cu（銅）、Ca（鈣）、Ni（鎳）、Sr（鍶）等。

3、平臺石墨管：

因其中間的樣品承載平臺將樣品圈于一點，受熱時不易擴散，溫度較為均勻，穩定性和靈敏度相對于非平臺石墨管有所提高，高低溫元素皆可測定，但因多了一個平臺，原子化時具有很高的熱輻射，造成發射干擾，所以不適用于可見光區的高溫元素測定，如Ba（鋇）。

4、特殊涂層石墨管：

相對于其它類型的石墨管來說，因其表面的金屬碳化物隔離層，對容易形成難融碳化物的元素有著奇效，對某些元素來說，比熱解石墨管的效果更好，靈敏度和穩定性顯著提高。如涂鋯石墨管測Al（鋁），涂坦石墨管測Mo（鉬）。

這里要注意的是，每種特殊涂層都具有針對性，不能濫用，比如涂鋯石墨管測鉬則會沒有吸收靈敏度。

三、石墨管的使用壽命

市場上石墨管的牌子很多，價格和性能也有所差異，具體哪家石墨管性能好，使用壽命長，這個不好說，一般國產的石墨管使用壽命在200~300次左右，有一種號稱長壽命石墨管的使用次數可達1000次以上，暫未考證。

而且，每個儀器廠家的儀器性能有所差異，不同的石墨管在不同品牌的機器上表現也有所差異，并不絕對，與石墨爐的升溫方式和石墨管的阻值都有關系。這里說的使用壽命只作參考。

石墨管的使用壽命除了與加工工藝和質量有關以外，還與氬氣純度、待測溶液的酸度，基體成分、測定元素的原子化時間、溫度高低都有很大關系。

一般來說，普通石墨管較熱解石墨管的壽命要短，在最高溫度不超過2200℃，原子化和清除時間總計不超過8秒時，普通石墨管可使用200~300次，熱解石墨管可使用300~400次左右。若溫度在2700℃以上時，熱解石墨管的使用壽命則縮短到200次左右。

其次，待測溶液的酸度，基體成分也對石墨管的使用壽命有很大影響，酸度越高，基體成分越復雜，石墨管的使用壽命越短。

保護氣氬氣純度越低，除了帶來分析問題，也會減少石墨管使用壽命。

石墨管使用次數有一個相對穩定區域，超出這個區域，分析靈敏度和穩定性會越來越差，若超限度使用，甚至會燒毀石墨管，帶來儀器故障。

所以，在實際使用過程中，我們盡量注意石墨管的使用次數，及時更換石墨管。雖然石墨管使用次數影響因數眾多，但可根據分析過程中靈敏度和穩定性的變化判斷石墨管的使用次數范圍，為以后的分析實驗積累經驗，不至于下一次因石墨管的問題耽誤實驗進程。

為了更好的進行分析和盡量延長石墨管的使用壽命，盡量使用儀器廠家匹配的石墨管，分析過程中，酸度能低則低，原子化時間和溫度在能滿足測試靈敏度和穩定性的情況取低不取高，氬氣保護氣則越純越好，建議99.999%以上，不低于99.99%。

另外，隨著石墨爐使用時間的累計，石墨爐頭腔體內部會沉積越來越多的碳灰，每隔一段時間，用酒精清潔一下石墨爐頭腔體內的贓物，有助于改善分析元素的穩定性和提高石墨管的使用壽命。

北京浩天暉儀器有限公司專注光譜儀器制造，涉及產品包括：原子吸收分光光度計、原子熒光光度計、紫外可見分光光度計、氫化物發生器、金屬套玻璃高效霧化器等。

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