原子吸收分光光度計石墨爐原子化法故障排除及原因分析

余政軍 ，尹小紅 ，李海林 ，楊 柳 ，畢晶秀 ，傅志強

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院科研公共服務(wù)平臺，湖南 長沙 410128；2.唐山市環(huán)境監(jiān)控中心，河北 唐山 063000）

PinAAcle 900T是一款火焰/石墨爐原子吸收光譜一體機，從火焰切換至石墨爐僅需幾秒，具有高通量光學(xué)系統(tǒng)以及業(yè)內(nèi)信噪比最高的固態(tài)檢測器.此外，PinAAcle 900T還配備了最先進的光纖光路設(shè)計，可有效提升光通量，改善檢出限.TubeView?全彩色石墨爐攝像頭可使自動進樣器的針頭校準更加便捷，也可對灰化和電離過程進行實時監(jiān)控，方便分析方法的開發(fā).同時，PinAAcle 900T儀器的外形小巧，可節(jié)省實驗室空間[1].

與火焰原子化法相比較，石墨爐原子化法具有自動化程度高、檢測樣品的靈敏度高、檢測限低等特點，具有較高的精度和重復(fù)性，其檢測指標可比火焰原子化法提高3～4個數(shù)量級.同時，石墨爐原子化法所需樣品量少，通常固體樣品0.1～10 mg，液體樣品1～50 μL.試樣直接注入原子化器，試樣原子化是在惰性氣體保護下，于強還原性石墨介質(zhì)中進行的，有利于難溶氧化物的分解，從而減少溶液一些物理性質(zhì)帶來的干擾[2].在測試過程中，必要時還可以通過優(yōu)化溫度程序以控制基體效應(yīng).

1 儀器使用要求

1.1 電源要求

PinAAcle 900T儀器[珀金埃爾默企業(yè)管理（上海）有限公司]使用時，電源供應(yīng)必須穩(wěn)定.電源輸入要求為三相電源，其中一相用于主機、計算機等，一相用于石墨爐，另一相用于其他設(shè)備[3].電源供應(yīng)必須穩(wěn)定，無瞬間脈沖，并保持在(230±10%) V，頻率（50±0.3） Hz[4].電源的主機功率1 kW，數(shù)據(jù)處理（計算機、打印機）500 W.石墨爐塞曼效應(yīng)磁場功率7 kW，非塞曼效應(yīng)磁場5 kW.儀器應(yīng)接地線，接地電阻應(yīng)低于4 Ω.

1.2 環(huán)境要求

實驗室的溫、濕度，特別是濕度對測量的結(jié)果影響較大.實驗室的濕度過高，會加速儀器光學(xué)系統(tǒng)和電路的老化.長此以往，會導(dǎo)致儀器故障率高、測量性能下降.如果濕度太低，電路板有可能積累靜電，導(dǎo)致電路系統(tǒng)的故障率高.室內(nèi)相對濕度應(yīng)控制在20%～80%，無冷凝水[4].一般儀器工作時的室溫范圍為18～35 ℃，最佳為（22±2） ℃，溫度變化率應(yīng)低于3 ℃/h.房間內(nèi)應(yīng)配備冷熱空調(diào)、溫濕度計、去濕機.原子吸收分光光度計是集光、機、電、計算機為一體的技術(shù)密集的高科技產(chǎn)品，它的每一個部分都不允許受潮[5].因此，不建議房間內(nèi)安裝水槽.在測試過程中儀器有強噪聲產(chǎn)生，應(yīng)采取減噪或隔音措施.放置PinAAcle 900T儀器的房間應(yīng)封閉，建議安裝雙層窗、窗簾，房內(nèi)設(shè)置隔墻，形成里外套間，避免進門時直接看到儀器[6].

1.3 其他要求

測試過程中，需要開啟排風(fēng)裝置，風(fēng)速應(yīng)不低于2 m/s.采用體積比為1∶9的丙三醇水溶液作為外設(shè)設(shè)備循環(huán)冷卻水，填充至最低水位與最高水位之間.如超過3個月未使用，下次開機前，要及時排出，注入新液.同時儀器需要注意防塵、防煙、防輻射、防震動.儀器使用完畢后，應(yīng)及時清潔，維護保養(yǎng).

2 系統(tǒng)故障分類及解決辦法

2.1 硬件系統(tǒng)

2.1.1 光譜儀

光譜儀能夠發(fā)射待測元素的特征光譜.在測試過程中，光譜儀可能存在以下問題：

（1）儀器初始化過程失敗.產(chǎn)生原因：一是計算機和光譜儀附件之間的通訊電纜沒有連接好，二是沒有安裝空心陰極燈.解決方法：使用正確的電纜并將其連接到正確的通訊端口.一些光譜儀要求打開光譜儀之前安裝一個空心陰極燈（不是無極放電燈），一些要求空心陰極燈安裝在1號位置（可參考光譜儀的用戶指南）.

（2）燈不能點亮.產(chǎn)生原因：燈插頭沒有插上、燈電流不足或者是由于燈已經(jīng)老化.解決方法：把燈連接到燈箱內(nèi)正確的插槽，使用調(diào)節(jié)燈窗口來檢查和設(shè)置正確的電流或者安裝一個新燈.

（3）燈能量太低或者沒有能量.產(chǎn)生原因：在調(diào)節(jié)燈的窗口中沒有輸入正確的參數(shù)，燈末端的窗口臟或石墨爐的窗口臟，石墨管、原子化器內(nèi)的某些東西阻擋了光束.解決方法：正確設(shè)置波長、狹縫和電流，按照用戶指南及時清理窗口，移走障礙物.如果是石墨管損壞，更換新的石墨管.

（4）燈能量波動.原因分析：一是測試前，可能沒有預(yù)熱燈.二是電流設(shè)置不合理.解決方法：測試前，應(yīng)先將燈預(yù)熱30 min.在調(diào)節(jié)燈窗口設(shè)置中，使用正確的電流.如果電流設(shè)置太高，可以逐步減少電流10%.如使用無極放電燈，在一些系統(tǒng)上必須在EDL電源上設(shè)置推薦的電源.

（5）系統(tǒng)無法發(fā)現(xiàn)燈.產(chǎn)生原因：一是EDL編碼插頭沒有連接或者錯誤的EDL編碼插頭被連接.二是燈不是編碼燈，不是PE公司生產(chǎn)的.解決方法：連接正確的EDL編碼插頭到正確的插座，使用PE公司生產(chǎn)的原廠燈或者推薦燈.

2.1.2 計算機系統(tǒng)

計算機與光譜儀無法進行信號傳輸.產(chǎn)生原因：通訊電纜連接不正確或者AA WinLab軟件是模擬模式.解決方法：一是使用正確的電纜并把它連接到正確的通訊端口，二是重新配置AA WinLab軟件.

出現(xiàn)AA WinLab應(yīng)用程序停止、閃退或掛起.原因分析：一是計算機內(nèi)存不足，二是軟件被損壞或沒有正確地安裝，三是計算機不合適或有錯誤的配置，四是通訊電纜沒有連接好.解決方法：移走不必要的內(nèi)存駐留軟件，正確安裝AA WinLab軟件，保證計算機使用推薦的規(guī)范和配置，檢查電纜是否連接到正確的通訊端口.

2.2 石墨爐系統(tǒng)

當(dāng)使用石墨爐法測定樣品之前，應(yīng)先檢查進樣針的位置及樣品盤是否符合儀器所選用的型號.分析樣品前，應(yīng)將進樣針清洗多次并將爐子空燒1～2次.如果石墨管和主機樣品室兩邊石英窗中的石英片較臟，可用50 mL燒杯，裝上去離子水，滴加幾滴中性洗滌劑，使用藥棉棒進行清洗后，然后使用去離子水沖洗幾遍，最后采用氮氣或氬氣把水吹干.石墨爐原子化法測試過程中，主要存在問題：

（1）石墨爐無法加熱，同時顯示電阻太大.原因分析：一是石墨管已經(jīng)損壞，二是石墨錐不干凈，三是石墨錐與石墨管接觸不良.解決方法：及時更換新的石墨管.如果更換后還出現(xiàn)這種現(xiàn)象，可用廠家配置的泡沫塑料棒沾乙醇或丙酮清洗石墨錐內(nèi)部.如果以上方法還不能解決問題，則應(yīng)更換新的石墨錐.

（2）石墨管使用壽命突然縮短.原因分析：一是使用新的石墨管時，沒有進行預(yù)處理.二是進樣針沒有注入石墨管或者注入的過高或過低.三是樣品干燥不完全.四是測定樣品的酸度過高.五是氬氣輸入的壓力過大.解決方法：啟動系統(tǒng)中的新石墨管優(yōu)化程序，確保進樣針平穩(wěn)的注入石墨管中，確保樣品沒有濺沸，樣品的酸度最高不能超過5%HNO3，保持氬氣的壓力在0.35～0.40 MPa之間.

（3）測試樣品時出現(xiàn)爆沸、濺射等現(xiàn)象.原因分析：沒有正確設(shè)置加熱程序，干燥溫度太高，產(chǎn)生爆沸.干燥時間保持太短，試樣沒有蒸干便轉(zhuǎn)到灰化溫度，產(chǎn)生濺射.干燥和灰化階段，斜坡升溫時間太短，升溫速率太快，產(chǎn)生濺射或冒大煙.解決方法：可以根據(jù)測試樣品，優(yōu)化設(shè)置灰化溫度和原子化溫度.

（4）運行石墨爐時程序出現(xiàn)“Changing BOC”錯誤的信息.原因分析：設(shè)定的灰化時間太短，導(dǎo)致樣品未能完全灰化.或者燈能量不穩(wěn)定，已經(jīng)達到使用壽命或者預(yù)熱時間不夠.解決方法：將灰化時間加長10～15 s即可.可以增大燈的工作電流，或者重新預(yù)熱燈.

（5）樣品的出峰時間過早或者過慢.原因分析：一般樣品的出峰時間在0.5～1.5 s之間為宜，主要受灰化溫度影響.解決方法：出峰時間過早，被測元素有損失，需要適當(dāng)降低灰化溫度.出峰時間太慢，適當(dāng)提高灰化溫度.在添加基體改進劑的情況下，可以用推薦的灰化溫度.

（6）測試樣品的峰形有“拖尾”現(xiàn)象.原因分析：主要是原子化溫度的影響.解決方法：適當(dāng)提高原子化溫度.如果不行，可以考慮加入基體改進劑，用樣品對升溫程序進行優(yōu)化.

（7）測試過程中，被測元素形成雙峰形態(tài).原因分析：雙峰說明原子化不同步.解決方法：一是檢查進樣針是否蹭到石墨管，二是可以通過攝像頭觀察，干燥步驟完成后，石墨管內(nèi)溶液是否干透，灰化使得溶液爆沸造成的濺射也會造成溶液分布不均，這種情況需要提高干燥溫度、原子化溫度、灰化溫度和時間.

（8）在測定高吸光度的樣品時，有殘留.原因分析：不加一步空燒就測定空白或含量很低的樣品.解決方法：一是測定高溫元素產(chǎn)生記憶效應(yīng)，應(yīng)適當(dāng)提高原子化的溫度和時間.二是可以在測定高含量樣品后加一次空燒或測一次空白.

（9）測定高鹽濃度的樣品（如海水），容易產(chǎn)生濺射和冒大煙.原因分析：干燥和灰化的升溫速率過快.解決方法：在程序設(shè)置中，將干燥和灰化的升溫速率降低，應(yīng)小于20 ℃/s.

2.3 其他故障

在測試時，可能存在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)報警.原因分析：循環(huán)水的設(shè)定溫度與實際溫度不符合，制冷系統(tǒng)出現(xiàn)故障.解決方法：檢查三通電磁閥、主板，如有損壞，及時進行更換.

3 結(jié)語

高校大型儀器設(shè)備是教學(xué)科研工作的重要工具，有著不可替代的作用，是高校儀器設(shè)備管理的重點[7].實驗人員做好大型儀器設(shè)備日常維護工作，不僅能為高校節(jié)省大量的維修費用，還能使儀器設(shè)備保持較好地工作狀態(tài)，獲得理想的測試結(jié)果.同時，廣大的高校實驗人員只有規(guī)范操作，在實驗過程中不斷地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，才能切實提高自己的儀器操作技能，進行大型儀器的功能開發(fā)和利用，更好地、高效地使用大型儀器設(shè)備.

特別感謝珀金埃爾默企業(yè)管理公司李中海講師、鄒小富工程師提供技術(shù)指導(dǎo).