原子熒光光譜儀作為檢測痕量汞、砷、硒等元素的核心儀器,憑借高靈敏度、低檢出限的優(yōu)勢,廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測、食品檢測、醫(yī)藥分析等領域。然而,在長期使用過程中,受試劑純度、儀器老化、操作規(guī)范等因素影響,儀器易出現(xiàn)熒光強度異常、基線漂移、進樣故障等問題,不僅影響檢測精度,還可能導致實驗中斷。本文將系統(tǒng)梳理原子熒光的常見故障類型,深入分析故障原因,并提供可落地的排除方法,為從業(yè)者提升儀器使用效率、保障檢測結果準確性提供參考。
一、熒光強度異常:檢測結果失真的核心問題
熒光強度是原子熒光檢測的核心指標,若出現(xiàn) “熒光強度過低"“無熒光信號" 或 “熒光強度過高且不穩(wěn)定" 等情況,會直接導致檢測結果不準確。這類故障的根源多與 “光源系統(tǒng)、原子化系統(tǒng)、反應系統(tǒng)" 相關,需按步驟排查。
(一)熒光強度過低或無信號:信號傳遞鏈路中斷
當儀器顯示熒光強度遠低于正常范圍,甚至無信號時,需從 “光源 - 原子化 - 檢測" 的信號傳遞鏈路逐一排查。首先檢查空心陰極燈:空心陰極燈是產生特征熒光的源頭,若燈未點亮,需確認燈座接線是否松動、電源是否正常;若燈點亮但亮度不足,可能是燈壽命到期(通常使用壽命為 1000-2000 小時),可更換新燈測試。此外,燈位對準與否也會影響信號:需調整燈座位置,確保空心陰極燈的發(fā)射光準確通過原子化器中心,若燈位偏移,會導致大部分光線未被檢測,熒光強度驟降。
原子化系統(tǒng)的異常也是重要原因。原子化器是將待測元素轉化為基態(tài)原子的關鍵部件,若原子化器石英管存在裂紋、污染或位置偏移,會影響原子化效率。需拆卸石英管檢查:若管內壁附著黑色沉積物(多為樣品殘留的碳化物),可用 5%-10% 的硝酸溶液浸泡 30 分鐘,再用去離子水沖洗干凈并烘干;若石英管有裂紋,需立即更換,避免原子化過程中氣體泄漏。同時,原子化器的高度需與儀器設定參數(shù)匹配,通常需調整至與光電倍增管的光軸垂直對齊,偏差過大時需通過儀器調節(jié)旋鈕校準。
反應系統(tǒng)的試劑問題也不可忽視。若硼溶液濃度過低、失效,或酸溶液(如鹽酸、硝酸)濃度不符合要求,會導致待測元素無法充分還原為氫化物,進而影響熒光信號。需檢查試劑配制過程:溶液需現(xiàn)配現(xiàn)用,若放置超過 24 小時,還原能力會顯著下降,需重新配制;酸溶液濃度需嚴格按照檢測方法要求(如砷檢測常用 5% 鹽酸),濃度過高或過低都會抑制氫化物生成。此外,反應釜內若有氣泡殘留或管路堵塞,會導致樣品與試劑混合不均,需拆卸反應管路,用去離子水沖洗,確保液體流通順暢。
(二)熒光強度過高且不穩(wěn)定:干擾因素過多
若熒光強度遠超正常范圍,且數(shù)值波動頻繁(相對標準偏差超過 5%),多為 “干擾物質影響" 或 “儀器參數(shù)設置不當"。首先排查樣品基質:若樣品中含有銅、鎳、鈷等過渡金屬元素,會與氫化物發(fā)生反應,生成穩(wěn)定的金屬氫化物,釋放多余能量,導致熒光信號增強;或樣品中含有高濃度的氯離子、硝酸根離子,會抑制待測元素的原子化,反而可能導致信號波動。需通過預處理去除干擾:如加入 - 抗壞血酸混合溶液,可掩蔽銅、鎳等干擾元素;采用趕酸處理(如電熱板加熱趕除硝酸),降低陰離子濃度。
儀器參數(shù)設置不當也會導致熒光強度異常。光電倍增管的負高壓過高(通常正常范圍為 200-400V),會增強檢測器的靈敏度,同時放大噪聲信號,導致熒光強度虛高且不穩(wěn)定;燈電流過大(如汞燈電流超過 30mA)會使燈發(fā)射光強度過高,超出檢測器線性范圍。需根據(jù)檢測元素調整參數(shù):如汞檢測的負高壓可設為 280-320V,燈電流 15-25mA;砷檢測的負高壓 300-350V,燈電流 20-30mA,通過逐步調整參數(shù),觀察熒光強度是否回歸穩(wěn)定范圍。此外,儀器周圍若存在強光干擾(如陽光直射、實驗室燈光過亮),會影響光電倍增管的檢測,需關閉強光源,或為儀器加裝遮光罩。
二、基線漂移:儀器穩(wěn)定性下降的典型表現(xiàn)
基線漂移是指儀器在無樣品檢測狀態(tài)下,熒光強度隨時間緩慢變化(如每小時漂移超過 10counts),導致空白值升高,影響檢測下限。這類故障主要與 “儀器預熱不足"“環(huán)境條件波動"“光電倍增管老化" 相關。
儀器預熱不足是最常見原因。原子熒光光譜儀需充分預熱才能達到穩(wěn)定狀態(tài),尤其是空心陰極燈和光電倍增管,若預熱時間短于 30 分鐘,燈的發(fā)射強度和檢測器的靈敏度尚未穩(wěn)定,會導致基線漂移。需嚴格遵循儀器操作規(guī)程:開機后先預熱空心陰極燈 30-60 分鐘,再開啟原子化器加熱,待儀器整體預熱完成后(通常需 1-2 小時),再進行空白測試和樣品檢測。部分儀器具備 “自動預熱" 功能,可通過軟件設置預熱時間,避免人為操作遺漏。
環(huán)境條件波動也會影響基線穩(wěn)定性。實驗室溫度若在檢測過程中變化超過 2℃(如空調直吹、門窗開啟導致氣流變化),會使儀器內部光學部件(如透鏡、反射鏡)受熱脹冷縮影響,位置發(fā)生微小偏移,進而導致基線漂移;濕度超過 65% 時,光電倍增管的高壓部件易受潮,產生漏電流,影響檢測信號。需控制實驗室環(huán)境:將溫度穩(wěn)定在 20-25℃,濕度控制在 40%-60%,避免空調風口直接對準儀器,檢測過程中關閉門窗,減少氣流干擾。
光電倍增管老化是長期使用后的常見問題。光電倍增管的使用壽命通常為 3-5 年,老化后會出現(xiàn)靈敏度下降、噪聲增大的情況,表現(xiàn)為基線漂移加劇、空白值升高。可通過 “空白測試" 判斷:若連續(xù)多次測量空白溶液,熒光強度波動幅度超過 10%,且排除其他因素后仍無改善,可能是光電倍增管老化,需聯(lián)系儀器廠家更換。此外,光電倍增管的高壓電源若出現(xiàn)故障,也會導致基線不穩(wěn)定,需檢查電源模塊輸出電壓是否正常,偏差過大時需維修或更換。
三、進樣故障:樣品無法正常檢測的直接原因
進樣故障表現(xiàn)為 “樣品無法吸入反應釜"“進樣量不準確" 或 “進樣管路泄漏",導致儀器無法正常完成樣品檢測,根源多與 “進樣系統(tǒng)部件磨損"“管路堵塞" 相關。
(一)樣品無法吸入或吸入量不足
若蠕動泵無法將樣品吸入反應釜,首先檢查蠕動泵管:蠕動泵管長期使用后會出現(xiàn)老化、變形或破裂,導致吸力下降;或泵管與泵頭壓輪接觸不緊密,存在縫隙,無法形成有效負壓。需拆卸泵管檢查:若管內壁有劃痕、彈性下降,需更換新的蠕動泵管(通常建議每 3-6 個月更換一次);安裝時需確保泵管緊密貼合壓輪,調節(jié)壓輪松緊度,避免過松導致漏氣,或過緊加速泵管磨損。
進樣針頭堵塞也是常見問題。若樣品中含有顆粒物、沉淀,或試劑結晶(溶液低溫時易結晶),會堵塞進樣針頭,導致液體無法吸入。需拆卸進樣針頭,用去離子水沖洗,若堵塞嚴重,可用細鐵絲(直徑 0.1-0.2mm)輕輕疏通,避免用力過大損壞針頭;或用超聲波清洗儀清洗針頭 5-10 分鐘,去除頑固雜質。此外,進樣管路若存在彎折、打結,會阻礙液體流動,需整理管路,確保無明顯彎曲,液體流通順暢。
(二)進樣管路泄漏
若進樣管路與反應釜、蠕動泵的連接處出現(xiàn)泄漏,會導致樣品流失,進樣量不準確。需檢查管路接口:若為螺紋接口,需確認螺母是否擰緊,必要時纏繞生料帶(注意避免生料帶進入管路,污染樣品);若為快插接口,需檢查接口是否松動,密封圈是否老化,老化的密封圈需及時更換。同時,反應釜的密封蓋若未擰緊,會導致氣體泄漏,影響反應壓力,間接導致進樣量波動,需確保密封蓋與反應釜緊密貼合,必要時更換密封墊片。
四、故障排除的通用原則:高效解決問題的核心
在排查原子熒光故障時,需遵循 “先簡單后復雜、先外部后內部、先參數(shù)后部件" 的原則,避免盲目拆卸儀器,造成不必要的損壞。首先檢查外部因素:如電源是否正常、試劑是否有效、環(huán)境條件是否符合要求、操作步驟是否規(guī)范,這些因素導致的故障占比超過 60%,且解決成本低;若外部因素排除后故障仍存在,再檢查儀器內部部件,如空心陰極燈、原子化器、光電倍增管等,需在斷電狀態(tài)下拆卸,避免觸電或損壞部件。
同時,需做好儀器使用記錄:每次檢測前記錄儀器參數(shù)(負高壓、燈電流、原子化溫度)、試劑配制情況、環(huán)境條件;出現(xiàn)故障時,詳細記錄故障現(xiàn)象(如熒光強度數(shù)值、波動范圍、出現(xiàn)時間),便于后續(xù)排查時對比分析,也為儀器維護提供數(shù)據(jù)支撐。此外,定期對儀器進行預防性維護(如每月清潔原子化器、每季度檢查管路密封性、每半年校準儀器),可顯著降低故障發(fā)生率,延長儀器使用壽命。
五、結語
原子熒光的故障排查與排除,既需要掌握儀器的工作原理,又需要結合實際操作經驗,通過 “精準定位故障點 - 分析原因 - 針對性解決" 的流程,高效恢復儀器正常運行。從業(yè)者在日常使用中,需嚴格遵循操作規(guī)程,做好維護保養(yǎng),同時積累故障處理經驗,才能充分發(fā)揮原子熒光的檢測優(yōu)勢,保障檢測結果的準確性與可靠性,為各領域的痕量元素分析提供有力支持。