专利名称：原子光谱仪样品进入方法
技术领域：
本发明是关于一种在原子光谱仪氢化进样系统中提高(或增加)元素形成氢化物百分率的方法，尤其是关于通过加热含元素的样品溶液与还原氢的反应体系，从而提高在常温下能发生氢化反应但生成的氢化物的产率非常低的元素(常温下易氢化的九个元素砷锑铋锗锡铅硒碲汞除外)形成高产率氢化物的方法。
目前原子光谱仪中所使用的氢化物发生进样系统，无论是间断式进样还是连续式进样，全都是常温氢化发生反应系统。这些常温氢化发生装置可以从许多公司买到。它们的用途是用来使传统上易形成氢化物的九个元素(砷，锑，铋，锗，锡，铅，硒，碲，汞)通过氢化发生进样法被导入原子光谱仪进行测定。这九个元素在常温下就有很强的形成氢化物的能力，并且形成可挥发性氢化物的百分率与氢化装置形状与结构有关系，但关系不大。
近年来，由于仪器的不段发展，有关其它元素可发生氢化反应形成氢化物的研究也不断深入。郭小伟等于1995年发现了在常温下酸性水溶液中的锌和镉可以被硼氢化钠溶液还原成可挥发性氢化物，并且运用该发现在在原子荧光光谱仪上测定了实际样品中的锌和镉。
Aderval.S Luna和P.Pohl分别在2000年和2001年报到了一些元素如金，银，铜，锰，钛等在常温下可以形成比较弱的氢化物。但这些研究结果还有以下问题需要解决(1)灵敏度和检出限并不是好于常规气动雾化进样。这是因为常温下这些元素形成可挥发性的氢化物的能力很弱，氢化物产率很低，样品溶液中的元素一部分被氢化挥发，另一部分还残留在溶液中。(2)严重的残留效应。这是因为前一个样品中有很大部分元素还在溶液中，当溶液被排出后，还有微量元素粘在氢化发生器内壁，当用不含元素的酸性空白溶液和硼氢化钠作为空白运行时，产生很强空白信号，而使方法几乎无法应用于实际工作。
本发明具有如下优点(1)显著的提高了元素的氢化发生产率。许多在常温下氢化物形成百分率很低的元素(Au，Ag，Ni，Pd，Pt，Rh，Ru，Zn，Cu，Co，Sc，Y，Ti，V，Cr，Mn，Fe，Zr，等)在提高氢化反应温度后，其氢化产率显著提高，使可通过氢化发生法在原子光谱仪上测定的元素从原来的九种扩大到现在的几十种。(2)显著地提高了元素分析的灵敏度，降低了检出限。(3)消除了残留效应，提高了样品分析的准确性与样品分析速度。
本发明由以下四个步骤组成(一)加热含元素的样品溶液与氢的还原反应体系，使该反应(生成氢化物)在高于室温的温度下进行。(二)使生成的元素氢化物从样品溶液(或残渣)中分离出来。(三)除去与分离出来的氢化物一起伴随的溶剂气雾。(四)使除去溶剂气雾后的氢化物被载气导入原子光谱仪中的原子(离子)化器中进行光谱或质谱测定。
下面对本发明的四个步骤给予说明(一)加热含元素的样品溶液与氢的还原反应体系，使该反应(生成氢化物)在高于室温的温度下进行对某一具体的含元素的样品溶液，其与氢的还原反应体系被加热的具体温度取决于下列因素形成氢化物的元素的性质，所形成的氢化物的稳定性，溶解元素的溶剂的性质(黏度，挥发性等)，含元素的样品的性质(样品状态，元素含量，基体性质等)，对检出限的要求，氢化进样系统的具体构造，含元素的样品溶液和还原氢在反应前被进入的方式，所采用的加热方式和方法，测定元素的光谱仪器的类型等一系列具体条件。
当含元素的样品溶液是水溶液时，且氢化反应后的残余主体仍是水溶液时，反应体系被加热的温度范围应是大于室温而小于或等于100摄氏度，最好是70-100摄氏度。
当含元素的样品溶液是水溶液，且氢化反应后反应体系中所有的水都被汽化变成水蒸汽时，反应体系被加热的温度应是大于100摄氏度，最好是大于是100摄氏度而小于140摄氏度。
氢化反应体系被加热的方式是即可以先加热含元素的样品溶液和(或)还原氢到一定温度，然后混和它们在一起反应；也可以是在反应器中先混和样品溶液与还原氢在一起(此时发生常温反应)，然后再加热反应体系到一定温度使二者进一步完全反应。或者是与前两种完全不同的加热方式。
用于加热氢化反应的热源，可以是一切能产生热效应的热源，这些热源包括微波加热，红外加热，电磁加热，电阻加热，光加热等。
含元素的样品溶液，即包括溶质完全溶解在溶剂中的真溶液，也包括某些乳状溶液和悬浮溶液。有些样品能以乳状或悬浮状态均匀地分散在溶液中，但样品中的某些元素确仍然能与还原氢发生氢化反应而进行氢化发生法测定，在这种情况下可直接通过该发明方法测定样品中的元素。
反应前样品的进样方式可以是连续进样，间断进样，或流动注射。
当含元素的样品溶液是传统的易形成氢化物的九个元素(砷，锑，铋，锗，锡，铅，硒，碲，汞)中的一个或几个元素溶解在水中所形成的水溶液时，此时反应本系被加热的温度应大于50摄氏度而小于100摄氏度，最好是80-100摄氏度；且进样方式是连续进样或流动注射进样。
(二)使生成的元素氢化物从样品溶液(或残渣)中分离出来。
尽管生成的元素氢化物是气态可挥发的，但其在溶液中有一定的溶解度，当反应后的残余主体仍是溶液时，该溶液中含有一定量的氢化物。为了使反应中生成的氢化物尽可能多的被导入原子光谱仪器，最好是使用载气雾化加热反应后的溶液，或用载气从溶液里面鼓吹气泡等方法有效的提取溶液中溶解残留的氢化物。当然，也可以使用其它的有效方法来尽可能多的使氢化物从溶液中分离出来。
(三)除去与分离出来的氢化物一起伴随的溶剂气雾。
在步骤(一)和(二)过程中要产生一些溶剂的蒸汽和雾气(如果是水溶液，则产生的是水汽和水雾)，它们将伴随过程中生成的氢化物，被载气一起载入原子光谱仪器的原子(离子)化器中参与元素的测定过程。如果过程中产生的溶剂气雾(如水汽或水雾)对原子光谱仪进行元素测定时没有影响，则该发明由步骤(一)和(二)以及(四)组成。如果过程中产生的溶剂气雾(如水汽或水雾)对原子光谱仪进行元素测定时有影响(如使火焰不稳定，测定的背景加大使测定结果不稳定等)，则必须使用合适的方法(如冷水凝结，制冷剂凝结，化学吸水剂吸附等)除去全部或部分溶剂气雾。
(四)使除去溶剂气雾后的氢化物被载气导入原子光谱仪中的原子(离子)化器中进行光谱或质谱测定。
应当指出的是该发明所包括的四个步骤，在具体的实验或工作中并不是分开的非常清楚，有时这四个步骤中的相邻的两个，三个，甚至四个步骤是部分重叠或全部重叠在一起的。这四个步骤是从整个方法的微观顺序所划分的，它的宏观表现有时明显有时不明显，这取决于该方法的具体实施工艺和设备。
权利要求
1.一种用于提高(或增加)元素形成氢化物的百分率的方法，该方法应用于原子光谱仪(AFS，AAS，AES，ICP-AES，ICP-MS，等)中的样品进入系统。其特征在于该方法由以下四个步骤组成(1)加热含元素的样品溶液与氢的还原反应体系，使该反应(生成氢化物)在高于室温的温度下进行。(2)使生成的元素氢化物从样品溶液(或残渣)中分离出来。(3)除去与分离出来的氢化物一起伴随的溶剂气雾。(4)使除去溶剂气雾后的氢化物被载气导入原子光谱仪中的原子(离子)化器中进行光谱或质谱测定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于如果步骤(1)和(2)过程中产生的溶剂气雾(如水汽或水雾)对原子光谱仪进行元素测定时没有影响，则该发明由步骤(1)和(2)以及(4)组成。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于对某一具体的含元素的样品溶液，其与氢的还原反应体系被加热的具体温度取决于下列因素形成氢化物的元素的性质，所形成的氢化物的稳定性，溶解元素的溶剂的性质(黏度，挥发性等)，含元素的样品的性质(样品状态，元素含量，基体性质等)，对检出限的要求，氢化进样系统的具体构造，含元素的样品溶液和还原氢在反应前被进入的方式，所采用的加热方式和方法，测定元素的光谱仪器的类型等一系列具体条件。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当含元素的样品溶液是水溶液，且氢化反应后的残余主体仍是水溶液时，反应体系被加热的温度范围应是大于室温而小于或等于100摄氏度；最好是70-100摄氏度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当含元素的样品溶液是水溶液，且氢化反应后反应体系中所有的水都被汽化变成水蒸汽时，反应体系被加热的温度应是大于100摄氏度而小于所生成的氢化物的分解温度；最好是大于是100摄氏度而小于140摄氏度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于氢化反应体系被加热的方式是即可以先加热含元素的样品溶液和(或)还原氢到一定温度，然后混和它们在一起反应；也可以是在反应器中先混和样品溶液与还原氢在一起(此时发生常温反应)，然后再加热反应体系到一定温度使二者进一步完全反应；或者是与前两种加热方式都不同的另外加热方式。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于用于加热氢化反应的热源，可以是一切能产生热效应的热源，这些热源包括微波加热，红外加热，电磁加热，电阻加热，光加热等。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于含元素的样品溶液，即包括溶质完全溶解在溶剂中的真溶液，也包括某些乳状溶液和悬浮溶液。进样方式可以是连续进样，间断进样，或流动注射。最好是使用连续进样方式。
9.根据权利要求1，其特征在于当含元素的样品溶液是传统的易形成氢化物的九个元素，即砷，锑，铋，锗，锡，铅，硒，碲，汞中的一个或几个元素溶解在水中所形成的水溶液时，此时反应体系被加热的温度应大于50摄氏度而小于100摄氏度，最好是70-100摄氏度；且进样方式是连续进样或流动注射进样。
全文摘要
本发明属于分析仪器领域。本发明由以下步骤组成(1)加热含元素的样品溶液与氢的还原反应体系，使该反应(生成氢化物)在高于室温的温度下进行。(2)使生成的氢化物从样品溶液(或残渣)中分离出来。(3)除去与分离出来的氢化物一起伴随的溶剂气雾。(4)使除去溶剂气雾后的氢化物被载气导入原子光谱仪中的原子(离子)化器中进行光谱或质谱测定。该发明用于原子光谱仪(AFS，AAS，ICP－AES，ICP－MS等)上的进样系统，不仅适用于传统上易形成氢化物的九个元素(砷，锑，铋，锗，锡，铅，硒，碲，汞)的样品分析进入，也适用于其它几十种元素(金，银，钴，钯，......等)的样品分析进入。
文档编号G01N1/28GK1437014SQ0310322
公开日2003年8月20日 申请日期2003年1月25日 优先权日2002年2月4日
发明者段旭川, 李鸿敏 申请人:李学璧