原子吸收分光光度計火焰的基本特性
2013-03-12
一、火焰的燃燒特性
著火極限，著火溫度和燃燒速度是火焰的燃燒特性，常統稱為火焰三要素。對于一個特點的燃氣和助燃氣混合氣體，只有燃氣在該混合氣體中的百分含量處于某一范圍內，燃燒才能開始，并擴展到個混合氣體中，形成火焰。此燃氣的含量的上下限稱為著火極限。在著火極限內，燃燒能夠自發地擴展到整個混合氣體的最低溫度，稱為著火溫度。可燃混合氣體的某一點，其溫度一但達到著火溫度就開始燃燒，由于熱傳導作用，燃燒反應的混合氣的這一點將傳播到鄰近氣層，若初始反應產生的熱量除了補償由于熱傳導和輻射造成的損失外，還能將鄰近氣層的溫度提高到它的著火溫度，則燃燒反應持續下去，并以恒定的速度傳播到整個可燃混合氣。形成火焰。此傳播速度就是該火焰的燃燒速度。火焰的三要素取決于可燃混合氣體的性質和組成，初始壓力和溫度，燃燒器皿的結構和器壁的性質等眾多因素。
在實際使用中，火焰的燃燒速度是三要素中最重要的因素，它直接影響著火焰的安全使用和穩定的燃燒。火焰的燃燒速度與氣體成分、最初溫度、濕度和氣流速度有關。要使火焰穩定而安全地燃燒，應使燃燒速度等于或小于氣流速度在火焰前沿上垂直分量，氣流速度取決于供氣壓力、燃燒器的結構和形狀，對于常用縫式燃燒器，在給足的供氣壓力下，氣流速度則取決于燃燒器的開口面積，縫寬而長，則氣流速度小，反之則大。
所有反應都是強烈的吸熱反應，解離時要消耗燃燒反應所產生的熱量，降低火焰溫度。對于原子吸收光譜分析而言，只有基態原子對原子吸收分析才是有效的。這就要求火焰必須具有足夠的溫度，以保證試樣充分蒸發和待測元素化合物解離為自由原子。從這個意義上來說火焰溫度應該越高越好，但是火焰溫度提高后，火焰發射強度增大，多普勒效應增強，吸收線變寬、氣體膨脹因素增大，從而使之相中自由原子濃度減少，導致測定的靈敏度降低。
此外，對于那些電離電位較低的元素，如Na、K、Rb和Cs，火焰溫度高導致它們在火焰中產生嚴重電離，基態原子濃度降低。因此，在實際工作中，應根據試樣性質和被測元素的物理特性來完成溫度選擇。
火焰的類型不同，其對不同波長的吸收能力不同，火焰本身的發射特性也不同，烴火焰在短波區具有較大的吸收，而氫火焰吸收較小，所以，對那些共振線位于短波區的元素，如As、Se、Pb、Zn、Cd等，最好采用空氣-氫火焰，以減少火焰吸收的影響。空氣-乙炔火焰在整個可見光區都有不同的發射信號，這些發射信號多來自火焰中激發分子的輻射譜帶。氧化亞氮-空氣有N分子譜帶，這些發射信號使得火焰的噪聲增加，測量準確性度下降。
氧化氬氮-乙炔火焰具有強烈的還原性，所以能減少甚至消除某些元素測定時的化學干擾。例如，采用空氣-乙炔火焰測定Ca時，磷酸鹽存在時產生干擾，測定Mg時，Ac產生干擾，但采用氧化亞氮-乙炔火焰測定，上述干擾全部消失，100倍以上的干擾離子不影響測定。氧化亞氮-乙炔火焰的原子化效率對燃氣與助燃氣流量的變化極為敏感，因此在實際工作中，應嚴格控制燃助比和燃燒器高度，否則，很難獲得理想的分析結果。
著火極限，著火溫度和燃燒速度是火焰的燃燒特性，常統稱為火焰三要素。對于一個特點的燃氣和助燃氣混合氣體，只有燃氣在該混合氣體中的百分含量處于某一范圍內，燃燒才能開始，并擴展到個混合氣體中，形成火焰。此燃氣的含量的上下限稱為著火極限。在著火極限內，燃燒能夠自發地擴展到整個混合氣體的最低溫度，稱為著火溫度。可燃混合氣體的某一點，其溫度一但達到著火溫度就開始燃燒，由于熱傳導作用，燃燒反應的混合氣的這一點將傳播到鄰近氣層，若初始反應產生的熱量除了補償由于熱傳導和輻射造成的損失外，還能將鄰近氣層的溫度提高到它的著火溫度，則燃燒反應持續下去，并以恒定的速度傳播到整個可燃混合氣。形成火焰。此傳播速度就是該火焰的燃燒速度。火焰的三要素取決于可燃混合氣體的性質和組成，初始壓力和溫度，燃燒器皿的結構和器壁的性質等眾多因素。
在實際使用中，火焰的燃燒速度是三要素中最重要的因素，它直接影響著火焰的安全使用和穩定的燃燒。火焰的燃燒速度與氣體成分、最初溫度、濕度和氣流速度有關。要使火焰穩定而安全地燃燒，應使燃燒速度等于或小于氣流速度在火焰前沿上垂直分量，氣流速度取決于供氣壓力、燃燒器的結構和形狀，對于常用縫式燃燒器，在給足的供氣壓力下，氣流速度則取決于燃燒器的開口面積，縫寬而長，則氣流速度小，反之則大。
所有反應都是強烈的吸熱反應，解離時要消耗燃燒反應所產生的熱量，降低火焰溫度。對于原子吸收光譜分析而言，只有基態原子對原子吸收分析才是有效的。這就要求火焰必須具有足夠的溫度，以保證試樣充分蒸發和待測元素化合物解離為自由原子。從這個意義上來說火焰溫度應該越高越好，但是火焰溫度提高后，火焰發射強度增大，多普勒效應增強，吸收線變寬、氣體膨脹因素增大，從而使之相中自由原子濃度減少，導致測定的靈敏度降低。
此外，對于那些電離電位較低的元素，如Na、K、Rb和Cs，火焰溫度高導致它們在火焰中產生嚴重電離，基態原子濃度降低。因此，在實際工作中，應根據試樣性質和被測元素的物理特性來完成溫度選擇。
火焰的類型不同，其對不同波長的吸收能力不同，火焰本身的發射特性也不同，烴火焰在短波區具有較大的吸收，而氫火焰吸收較小，所以，對那些共振線位于短波區的元素，如As、Se、Pb、Zn、Cd等，最好采用空氣-氫火焰，以減少火焰吸收的影響。空氣-乙炔火焰在整個可見光區都有不同的發射信號，這些發射信號多來自火焰中激發分子的輻射譜帶。氧化亞氮-空氣有N分子譜帶，這些發射信號使得火焰的噪聲增加，測量準確性度下降。
氧化氬氮-乙炔火焰具有強烈的還原性，所以能減少甚至消除某些元素測定時的化學干擾。例如，采用空氣-乙炔火焰測定Ca時，磷酸鹽存在時產生干擾，測定Mg時，Ac產生干擾，但采用氧化亞氮-乙炔火焰測定，上述干擾全部消失，100倍以上的干擾離子不影響測定。氧化亞氮-乙炔火焰的原子化效率對燃氣與助燃氣流量的變化極為敏感，因此在實際工作中，應嚴格控制燃助比和燃燒器高度，否則，很難獲得理想的分析結果。
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