Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) ist eine Analysetechnik zur Bestimmung der Konzentration metallischer Elemente in einer Probe. Es beruht auf dem Prinzip, dass freie Atome im Grundzustand Licht bei bestimmten, für jedes Element charakteristischen Wellenlängen absorbieren können.

Prinzip von AAS

Eine Probe wird zerstäubt, wodurch der Analyt in der Gasphase in freie, neutrale Atome umgewandelt wird. Eine Hohlkathodenlampe (HCL) emittiert Licht mit einer Wellenlänge, die für das zu messende Element spezifisch ist. Die freien Atome absorbieren dieses Licht, während die Intensitätsreduzierung von einem Detektor gemessen wird. Die Absorption ist gemäß dem Lambert-Beerschen Gesetz proportional zur Konzentration des Elements.

Instrumentierung

Ein AAS-Instrument besteht aus einer Hohlkathodenlampe, die das gleiche Metall wie der Zielanalyt enthält und dessen charakteristisches Linienspektrum emittiert, einem Zerstäuber wie einer Flamme (Luft-Acetylen oder Lachgas-Acetylen) für flüssige Proben oder einem Graphitofen für die Spurenanalyse, einem Monochromator, der die spezifische interessierende Wellenlänge von anderen Emissionslinien isoliert, und einem Photomultiplier-Detektor, der die Intensität des durchgelassenen Lichts misst.

Zerstäubungstechniken

Üblicherweise werden drei Zerstäubungstechniken verwendet. Flammen-AAS (FAAS) saugt die Probenlösung in eine Flamme, wo sie desolvatisiert, zerstäubt und analysiert wird, mit Nachweisgrenzen von ppm bis ppb. Bei der Graphite Furnace AAS (GFAAS) wird ein kleines Probenvolumen in ein Graphitrohr gegeben, das schrittweise bis zur Zerstäubung erhitzt wird, wodurch Nachweisgrenzen im ppb- bis ppt-Bereich erreicht werden. AAS zur Hydriderzeugung wird für Elemente wie As, Se und Hg verwendet, bei denen flüchtige Hydride gebildet und zum Zerstäuber transportiert werden.

Störungen

Verschiedene Arten von Störungen können AAS-Messungen beeinflussen. Spektrale Interferenzen entstehen durch überlappende Absorptionslinien anderer Elemente und werden durch Verwendung alternativer Wellenlängen oder Hintergrundkorrektur (Zeeman- oder Deuteriumlampe) korrigiert. Chemische Störungen beinhalten die Bildung feuerfester Verbindungen, die der Zerstäubung widerstehen und durch die Zugabe von Trennmitteln wie Lanthan für Kalzium minimiert werden. Matrixeffekte entstehen durch Unterschiede in der Viskosität und Oberflächenspannung zwischen Standards und Proben, die sich auf die Zerstäubungseffizienz auswirken.

Anwendungen

AAS wird zur Umweltanalyse von Schwermetallen (Pb, Cd, Hg, As) in Wasser, Boden und Luft, zur klinischen Prüfung von Spurenelementen (Fe, Cu, Zn, Mg) in Blut und Urin, zur Überwachung der Lebensmittelsicherheit toxischer Metalle in landwirtschaftlichen Produkten und Meeresfrüchten sowie zur Qualitätskontrolle von Metallen in Legierungen, Erzen und pharmazeutischen Rohstoffen verwendet.