AAS

เคร่ืองวดั การดูดกลืนแสงของอะตอม (ATOMIC ABSORPTION SPECTROPHOTOMETER) นิชธิมา ระยา้ แกว้

หลกั การวเิ คราะห์• เม่ือสารตวั อยา่ งท่ีเป็นของเหลวถกู ดูดเขา้ สู่เปลวไฟ ความร้อน จะทาํ ใหล้ ะอองของ แก๊สผสมของเหลว (gas-liquid aerosol) กลายเป็นละอองของแก๊สผสมของแขง็ (solid-gas aerosol) กลายเป็นแก๊ส และเกิดโมเลกลุ ของสารตวั อยา่ ง (MA) ตามลาํ ดบั เม่ือโมเลกลุ ไดร้ ับความร้อนท่ีเหมาะสม โมเลกลุ จะแตกตวั เป็นอะตอมอิสระ M0 และ A0 ซ่ึงในข้นั ตอนน้ี ถา้ ปล่อยพลงั งานแสง (resonance energy) จากแหล่ง ภายนอกท่ีมีความยาวคลื่นจาํ เพาะสาํ หรับอะตอมน้นั ๆ ผา่ นกลุ่มอะตอมอิสระ พลงั งานแสงน้ีจะถกู ดูดกลืนเป็นสดั ส่วนโดยตรงกบั จาํ นวนอะตอมอิสระ

องค์ประกอบและคุณสมบัติ1. หลอดไฟกาํ เนิดแสง 1.1 หลอดฮอลโลวแ์ คโทด (hollow cathode lamp) http://hydhouse.com/35-of-hollow-cathode-lamp- diagram-unorthodox/hollow-cathode-lamp- diagram-simple-light-discharge-it-contains-a- tungsten-anode-and-as-can-be-seen-in-the-on- right-is-cylindrical-b-for-biology-atomic-absorption- 2-bcathode-2-blamp/

องค์ประกอบและคุณสมบตั ิ (ต่อ)1. หลอดไฟกาํ เนิดแสง 1.2 หลอดอิเลก็ โทรดเลสดิสชาร์ก (electrodeless discharge lamp, EDL) http://blogs.maryville.edu/aas/wp- content/uploads/sites/1601/2013/05 /edl1-e1368818232951.gif

องค์ประกอบและคุณสมบัติ (ต่อ)2. หลอดไฟกาํ เนิดแสงอา้ งอิง (reference light source) นิยมใชห้ ลอดไฮโดรเจน (hydrogen lamp) ซ่ึงปล่อยแสงช่วงความยาวคล่ืน190-280 นาโนเมตร หรือใชห้ ลอดดิวทีเรียม (deuterium lamp) ที่ปล่อยแสงช่วงความยาวคลื่น 190-325 นาโนเมตร

องค์ประกอบและคุณสมบัติ (ต่อ)3. ตวั สร้างอะตอม (atomizer) เป็นอุปกรณ์ที่ทาํ ใหธ้ าตุแตกตวั เป็นอะตอมอิสระ (free atom) โดยใชพ้ ลงั งานความร้อนจากเปลวไฟหรือใชก้ ระแสไฟฟ้ า 3.1 การสร้างอะตอมดว้ ยเปลวไฟ (flame atomization) http://web2.mfu.ac.th/center/stic/images/articles/AAS/AAS%20pic4.jpg

องค์ประกอบและคุณสมบตั ิ (ต่อ) ลักษณะเปลวไฟ Interzonal area - High concentration of free atoms - Chemical environment most conducive to free atom formation - Region of greatest analytical importance - Local thermodynamic equilibrium (LTE) exists, region is fairly homogeneous in composition and temperaturehttp://blogs.maryville.edu/aas/wp-content/uploads/sites/1601/2013/05/screen-shot-2012-06-28-at-9-41-49-am.png

องค์ประกอบและคุณสมบัติ (ต่อ)3. ตวั สร้างอะตอม (atomizer) 3.2 การสร้างอะตอมดว้ ยไฟฟ้ า (electrothermal atomization หรือ flamelessatomization) สร้างอะตอมโดยการผา่ นกระแสไฟฟ้ าไปบนตวั ทาํ ความร้อน (heatingelement) ใชแ้ ก๊สอาร์กอนไหลผา่ นตวั ทาํ ความร้อนเพ่อื ลดการเกิดออกซิเดชนั ของตวัทาํ ความร้อน 3.3 การสร้างสารประกอบไฮไดรด์ (hydride generation) เป็นเทคนิคท่ีใชป้ ฏิกิริยาเคมีแยกธาตุที่ตอ้ งการวเิ คราะห์ออกจากตวั อยา่ งโดยการเปล่ียนธาตุน้นั ๆ ใหอ้ ยใู่ นรูปของไฮไดรดซ์ ่ึงระเหยไดง้ ่าย หลงั จากน้นั จึงถกู ทาํ ใหเ้ ป็นอะตอมอิสระโดยอาศยัพลงั งานความร้อนจากเปลวไฟ หรือ กระแสไฟฟ้ าต่อไป

องค์ประกอบและคุณสมบตั ิ (ต่อ)3. ตวั สร้างอะตอม (atomizer) 3.4 Cold Vapor Generation Technique สาํ หรับเทคนิคน้ีเหมาะที่จะใชเ้ ป็นวธิ ีวเิ คราะห์ธาตุบางชนิดที่สามารถเปลี่ยนใหเ้ ป็นไอไดง้ ่ายๆ โดยเฉพาะการวเิ คราะห์ปรอทที่มีปริมาณนอ้ ย

องค์ประกอบและคุณสมบัติ (ต่อ)4. ช่องแสง (slit) ใชส้ าํ หรับปรับความกวา้ งของลาํ แสง (band width) ที่ตกกระทบตวั ไวแสง5. ตวั แยกแสง (monochromator) นิยมใชเ้ กรตติงแยกแสงหลายความยาวคลื่นท่ีผา่ นออกมาจากเปลวไฟใหก้ ลายเป็นลาํ แสงสีเดียว (monochromatic light) ที่มีความยาวคลื่นที่ตอ้ งการ6. ตวั ไวแสง (photo sensor) เป็นหลอดโฟโตมลั ติพลายเออร์ทิวบ์ เนื่องจากมีอตั ราการขยายสูง สามารถวดั ความเขม้ ของแสงปริมาณนอ้ ย ๆไดด้ ี

องค์ประกอบและคุณสมบัติ (ต่อ)7. ภาคขยายสญั ญาณ (amplifier circuit) อาจประกอบดว้ ยวงจรขยายแบบลอ็ ก (logamplifier) เพือ่ เปล่ียนสญั ญาณจาก %T ใหเ้ ป็น A และวงจรขยายความแตกต่างของสญั ญาณ (differential amplifier) และวงจรขยายแบบเส้นตรง (linear amplifier)8. ภาคแสดงผล (read out device) อาจประกอบดว้ ยตวั เลขแสดงผล (digital display)เคร่ืองพิมพผ์ ล (printer) จอภาพ (monitor) และเครื่องบนั ทึกผล (recorder)9. แผงควบคุม อาจประกอบดว้ ย ป่ ุมและสวทิ ชค์ วบคุมต่าง ๆ

Summary of Process Detector & Recorder Monochromator (Filter)

ชนิดของเคร่ืองวดั การดูดกลนื แสงของอะตอม1. ชนิดลาแสงเดย่ี ว (single beam type) ประกอบดว้ ย หลอดไฟกาํ เนิดแสง หลอดไฟกาํ เนิดแสงอา้ งอิง ตวั เผา ช่องแสง ตวั แยกแสง ตวั ไวแสง ภาคขยายสญั ญาณและภาคแสดงผล โดยมีขอ้ ดีและขอ้ เสียเช่นเดียวกบั เคร่ืองวดั การดูดกลืนแสงชนิดลาํ แสงเดียว ลาํ แสงอา้ งอิง (reference beam) จากหลอดดิวทีเรียมจะตกกระทบตวั ไวแสง สลบักบั ลาํ แสงวดั (measurement beam) จากหลอดฮอลโลวแ์ คโทด โดยการทาํ งานของตวัตดั แสง (chopper) การเปรียบเทียบสญั ญาณท้งั สอง จะแกค้ วามไม่คงที่ของการดูดกลืนแสงที่ไม่จาํ เพาะของเปลวไฟได้ แต่ไม่สามารถแกค้ วามไม่คงท่ีของความเขม้ของแสงจากหลอดฮอลโลวแ์ คโทดได้

ชนิดของเครื่องวดั การดูดกลนื แสงของอะตอม2. ชนิดลาแสงคู่ (double beam type) สร้างข้ึนมาเพือ่ แกค้ วามไม่คงที่ของหลอดไฟกาํ เนิดแสงโดยการแยกแสงจากหลอดไฟกาํ เนิดแสงออกเป็น 2 ลาํ แสงดว้ ยตวั ตดั แสง(chopper) ท่ีมีกระจกเงาติดอยู่ ลาํ แสงหน่ึงจะไปตกกระทบตวั ไวแสงโดยไม่ผานเปลวไฟ ส่วนอีกลาํ แสงหน่ึงผา่ นเปลวไฟก่อนตกกระทบตวั ไวแสง สญั ญาณไฟฟ้ าที่เกิดจากแสงที่ผา่ นเปลวไฟถูกขยายเปรียบเทียบกบั สญั ญาณไฟฟ้ าที่เกิดจากลาํ แสงอา้ งอิงตลอดเวลา ดงั น้นั จึงสามารถแกค้ วามผดิ พลาดอนั เนื่องมาจากความไม่คงที่ของหลอดไฟกาํ เนิดแสงได้ และอาจเพิ่มหลอดไฟกาํ เนิดแสงอา้ งอิงไดเ้ ช่นเดียวกบั ชนิดลาํ แสงเดียวเพ่อื ช่วยแกก้ ารดูดกลืนท่ีไม่จาํ เพาะของเปลวไฟ

การรบกวนและวธิ ีแก้ไข1. การรบกวนทางฟิ สิกส์ (physical interference)- สารตวั อยา่ งและสารมาตรฐานมีความหนืดไม่เท่ากนั ทาํ ใหอ้ ตั ราการดูดของเหลวเขา้ สู่เปลวไฟไม่เท่ากนั ซ่ึงอาจแกไ้ ขโดยเจือจางหรือใชส้ ารละลายท่ีเหมาะสม เช่น ใช้กลีเซอรอลปรับความหนืด- การสร้างอะตอมด้วยไฟฟ้ ามกั เกิดกลมุ่ ควนั บงั ลาแสง แก้ไขโดยใช้เครื่องวดั การดดู กลนื แสงโดยอะตอมชนิดทม่ี หี ลอดไฟกาเนิดแสงอ้างอิง

การรบกวนและวธิ ีแก้ไข (ต่อ)2. การรบกวนทางแสง (spectral interference)- มีสารรบกวนดูดกลืนแสงหรือปล่อยแสงช่วงความยาวคล่ืนเดียวกบั ธาตุที่ตอ้ งการ วิเคราะห์, อุณหภูมิของเปลวไปเปลี่ยนแปลง, ความกวา้ งและความสูงของเปลวไฟ เปล่ียนแปลง หรือความเขม้ ของหลอดไฟกาํ เนิดแสงเปล่ียนแปลง- แกไ้ ขโดยใชร้ ะบบลาํ แสงคู่เพอ่ื แกค้ วามไม่คงที่ของหลอดไฟกาํ เนิดแสง, ใช้ หลอดไฟกาํ เนิดแสงอา้ งอิงเพือ่ ปรับความไม่ถกู ตอ้ งอนั เนื่องมาจากการดูดกลืนแสงท่ี ไม่จาํ เพาะ, การเลือกใชค้ วามยาวคลื่นแสงอื่น, การใชแ้ สงโพลาไรส์ (polarised light) เป็นลาํ แสงอา้ งอิง (Zeeman correction method), ใชว้ ิธีดูดกลืนแสงตวั เอง (self absorption, self reversal หรือ Smith-Hieftje)

การรบกวนและวธิ ีแก้ไข (ต่อ)3. การรบกวนทางเคมี (chemical interference)- สารรบกวนทาํ ปฏิกิริยากบั ธาตุที่ตอ้ งการวเิ คราะห์เกิดเป็นสารประกอบท่ีระเหยได้ยาก ทาํ ใหว้ ดั คา่ ไดต้ ่าํ กวา่ ค่าจริง ตวั อยา่ งเช่น PO43- และ Al สามารถเกิดสารประกอบกนั Ca และ Mg ตามลาํ ดบั- แกไ้ ขโดยเพม่ิ อุณหภูมิของเปลวไฟใหส้ ูงข้ึน, เติมสารเคมีลงไปแยกธาตุที่ตอ้ งการสวิเาครรเคาะมหีท์อ่ีทอาํ กปจฏาิกกิรสิยาารกรบับสกาวรนรบ(เกตวิมนSซn่ึงหจะรืปอ้ อLงaกลนั งกไาปรทรบาํ ปกฏวิกนิร(ิยเตากิมบั EPDOT4A3- ), เติมhydroxyquinoline) หรือ 8-

การรบกวนและวธิ ีแก้ไข (ต่อ) 4. การรบกวนเน่ืองจากการแตกตัวเป็ นไอออน (ionization interference) - เม่ือใชอ้ ุณหภูมิสูงข้ึนการแตกตวั เป็นไอออนมีมากข้ึน ทาํ ใหค้ วามไวในการวเิ คราะห์ ลดลง - แกไ้ ขโดยการเติมสารลดการเกิดการแตกตวั เป็นไอออน (ionization suppressor) ตวั อยา่ งเช่น การเติม K ลงในสารตวั อยา่ งที่ตอ้ งการวเิ คราะห์ Sn

การรบกวนและวธิ ีแก้ไข (ต่อ) ความไม่สมดุลในการแตกตวั ของสารตวั อย่าง (dissociation unequilibrium) - การใชอ้ ณุ หภมู ิที่ไม่ถูกตอ้ ง หรือมีสารเคมีท่ีเปลี่ยนสมดุลของการแตกตวั ของสาร เช่น HCl จะเปล่ียนสมดุลของ NaCl ทาํ ใหว้ เิ คราะห์ Na ไดต้ ่าํ กวา่ คา่ จริง, อณุ หภมู ิ ของเปลวไฟสูงเกิน สารตวั อยา่ งถกู เปล่ียนใหอ้ ยใู่ นรูปออกไซด์ หรือรูปไฮดรอกไซด์ ซ่ึงอะตอมแตกตวั ไดง้ ่าย และปล่อยแสงท่ีมีความเขม้ มากกวา่ ธาตุท่ีไม่อยใู่ นรูป ดงั กล่าว - แกไ้ ขโดยการเตรียมสารตวั อยา่ งใหเ้ หมาะสมและใชเ้ ปลวไฟท่ีมีอณุ หภมู ิถูกตอ้ ง

การควบคุมคุณภาพ (Quality Control, QC)• การดาํ เนินการของหอ้ งปฏิบตั ิการของหอ้ งปฏิบตั ิการในการเฝ้ าระวงั การทดสอบ และผลการทดสอบใหน้ ่าเชื่อถือก่อนรายงานผลวธิ ีการควบคุมคุณภาพของ หอ้ งปฏิบตั ิการ จะตอ้ งเลือกตวั อยา่ งควบคุม (Quality Control Sample, QC Sample) แลว้ ทาํ การทดสอบพร้อมกบั ตวั อยา่ งในแต่ละชุด การเลือกตวั อยา่ งควบคุมข้ึนอยกู่ บั วธิ ีวเิ คราะห์, ส่ิงท่ีตอ้ งการวเิ คราะห์, ธรรมชาติของตวั อยา่ ง และความเขม้ ขน้ ของส่ิง ท่ีตอ้ งการวเิ คราะห์

การควบคุมคุณภาพ (Quality Control, QC) (ต่อ)1. Performance Check ค่า CCเกณฑก์ ารยอมรับ: ± 15% ของค่าที่คู่มือของเครื่องกาํ หนดLinear Rangeเกณฑก์ ารยอมรับ: r ไม่นอ้ ยกวา่ 0.995, R2 ไม่นอ้ ยกวา่ 0.990

การควบคุมคุณภาพ (Quality Control, QC) (ต่อ)2. การวิเคราะห์ QC Check Standard (Instrument Check Standard)

การควบคุมคุณภาพ (Quality Control, QC) (ต่อ)2. การวิเคราะห์ QC Check Standard (Instrument Check Standard)

การควบคุมคุณภาพ (Quality Control, QC) (ต่อ)

การควบคุมคุณภาพ (Quality Control, QC) (ต่อ)

การควบคุมคุณภาพ (Quality Control, QC) (ต่อ)

การควบคุมคุณภาพ (Quality Control, QC) (ต่อ)

การควบคุมคุณภาพ (Quality Control, QC) (ต่อ)

การบารุงรักษาเคร่ือง

การบารุงรักษาเคร่ือง (ต่อ)

การบารุงรักษาเคร่ือง (ต่อ)

การบารุงรักษาเคร่ือง (ต่อ)

การบารุงรักษาเคร่ือง (ต่อ)

การบารุงรักษาเคร่ือง (ต่อ)

การบารุงรักษาเคร่ือง (ต่อ)

การบารุงรักษาเคร่ือง (ต่อ)

ปัญหาและสาเหตุทพ่ี บ ปัญหา สาเหตุความเขม้ ของแสงจากหลอดไฟกาํ เนิดแสงไม่คงที่ - หลอดไฟกาํ เนิดแสงเส่ือม หรือหมดอายกุ ารใชง้ าน - โวลตข์ องกระแสไฟฟ้ าไม่คงท่ีจุดไฟไม่ติด - ตวั ตดั แสงผดิ ปกติ - วงจรไฟฟ้ าขดั ขอ้ ง - ท่อส่งแกส๊ เช้ือเพลิงอุดตนั - มีแกส๊ ช่วยเผาไหมม้ ากเกินไป - มีอากาศจากภายนอกไหลเขา้ สู่ตวั เผาทางท่อระบายน้าํ - ระบบรักษาความปลอดภยั ทาํ งานเนื่องจากมีส่ิงผิดปกติ

ปัญหาและสาเหตุทพ่ี บ (ต่อ) ปัญหา สาเหตุความเที่ยงต่าํ (poor precision) - ส่วนผสมของเช้ือเพลิงเปล่ียนแปลง - ร่องหวั เผาสกปรกคา่ ไม่ถกู ตอ้ ง - ลกั ษณะเปลวไฟไม่ถกู ตอ้ ง - มีสารรบกวน - เช้ือเพลิงมีความดนั ต่าํ เกินไป - เช้ือเพลิงสกปรก - ความเขม้ ขน้ ของสารละลายมาตรฐานไม่ถกู ตอ้ ง - มีการเจือปนในสารละลายมาตรฐาน - มีการเจือปนในสารตวั อยา่ ง - สารตวั อยา่ งและสารละลายมาตรฐานมีคุณสมบตั ิทางเคมีและฟิ สิกส์แตกต่างกนั มาก

ปัญหาและสาเหตุทพ่ี บ (ต่อ) ปัญหา สาเหตุความไวลดลง - อตั ราการดูดสารตวั อยา่ งลดลง -ใชค้ วามยาวคล่ืนแสงไม่ถกู ตอ้ ง - เปลวไฟมีอุณหภมู ิไม่ถกู ตอ้ ง - เปิ ดช่องแสงกวา้ งเกินไป - ปรับตาํ แหน่งหลอดไฟกาํ เนิดแสงไม่ถกู ตอ้ ง - จ่ายกระแสไฟฟ้ าใหห้ ลอดไฟกาํ เนิดแสงมากเกิน