原子吸光分光器ブロック図
試料の原子成分を分析するには、試料を霧化する必要があります。 現在最もよく使われているアトマイザーは、炎と電熱（グラファイトチューブ）アトマイザーである。 原子は光照射される必要があり、光源には元素に特化した線状光源や連続光源が用いられる。
アトマイザー編集
現在、最もよく使われているアトマイザーは、（分光）炎と電熱（グラファイト管）アトマイザーである。
フレームアトマイザー編集
AASで最も古く、最もよく使われるアトマイザーはフレームで、主に約2300℃の空気-アセチレンフレームと約2700℃の亜酸化窒素系（N2O）-アセチレンフレームである。 後者の炎は、さらに還元的な環境を提供し、酸素に親和性の高い分析対象物に最適です。
プロパン火炎霧化器を使用した実験用火炎光度計
火炎霧化器では、通常液体または溶けた試料が使用されます。 試料溶液は空気圧式の分析用ネブライザーで吸引され、エアロゾルに変換されてスプレーチャンバーに導入され、そこで火炎ガスと混合され、最も微細なエアロゾル液滴（< 10μm）だけが火炎に入るようにコンディショニングされる。
スプレーチャンバーの上部にはバーナーヘッドがあり、横方向に長く（通常5～10cm）、深さが数mmしかない炎を発生させる。 放射線ビームはこの炎を最長軸で通過し、自由原子の濃度が最も高くなるように炎のガス流量を調節することができる。 また、バーナーの高さを調整することで、放射線ビームが炎の中で最も原子雲の密度が高い部分を通過するようにし、最も高い感度を得ることができます。
火炎でのプロセスには、溶媒が蒸発して乾燥したサンプルナノ粒子が残る脱溶媒（乾燥）、固体粒子が気体分子に変換される気化（気相への移行）、分子が自由原子に解離する原子化、および（分析対象原子のイオン化能と特定の火炎で利用できるエネルギーに応じて）原子が一部気体イオンに変換されるイオン化の段階が含まれます。
これらの各段階では、校正用標準物質とサンプル中の分析対象物の相転移の程度が異なる場合、干渉のリスクがあります。 イオン化は、測定に利用できる原子の数、すなわち感度を低下させるため、一般に望ましくない。
フレームAASでは、試料が吸引されている時間帯に定常信号が生成される。 この手法は、一般にmg L-1の範囲で測定に使用され、元素によっては数μg L-1まで拡張されることがある。
Electrothermal AtomizersEdit
GFAA method development
Graphite tube
Electrothermal AAS (ET AAS) using graphite tube atomizers is pionered by Boris V. B. B. B. B. B. B. B. B. B. B. B. B. B. B. B. B. B. B. A. L’vovによって1950年代後半から開発され、並行してドイツ・ドルトムントのスペクトロケミストリーと応用スペクトロスコピー研究所（ISAS）のHans Massmannによって研究されてきました。 この技術により、液体/溶解、固体、気体の試料を直接分析することができる。 測定された体積（通常10～50μL）または秤量された質量（通常1mg程度）の固体試料がグラファイトチューブに導入され、温度プログラムに供される。 これは通常、乾燥-溶媒の蒸発、熱分解-マトリックス成分の大部分の除去、微粒化-分析対象成分の気相への放出、洗浄-グラファイト管内の残留物を高温で除去するなどの段階から構成される。 チューブは横方向にも縦方向にも加熱することができ、前者の方が長さ方向の温度分布が均一であるという利点がある。 ボリス・レヴォフの研究に基づいてウォルター・スラヴィンが提案した、いわゆる安定化温度プラットフォーム炉（STPF）コンセプトにより、ET AASは本質的に干渉を受けないようになりました。 この概念の主要な構成要素は、アトマイザー内の気相が安定した温度に達するまでアトマイザーを遅らせるために、管壁からではなくグラファイト管に挿入したグラファイト台（L’vov台）から試料を霧化すること、マトリックス成分の大部分を取り除くのに十分な熱分解温度に分析物を安定化するために化学修飾剤を用いること、定量にピーク高さの吸光度を使用せず過渡吸収信号の時間積分をすること、などです。
ET AASでは、グラファイト管に導入された分析対象物の質量（濃度ではない）に直接比例する過渡的な信号が生成されます。 この方法は、固体、液体、気体などあらゆる種類の試料を直接分析できる利点がある。 感度はフレームAASに比べて2～3桁高く、低μg L-1（試料量20μLの場合）、ng g-1（試料量1mgの場合）の範囲での測定が可能である。 また、ET AASは干渉を受けにくいので、複雑なマトリックス中の微量元素の測定において、現在最も信頼性の高い方法と考えられます。
Specialized atomization techniquesEdit
The flame and electrothermal vaporizers are the most common atomization techniques, while several other atomization methods are utilized for specialized use.
Glow-discharge atomizationEdit
A glow-discharge device (GD) serves a versitible source, as it can simultaneously introduce and atomize the sample.With a glow discharge device (GD) as a combination for a formulation. グロー放電は1～10torrの低圧アルゴンガス雰囲気で行われる。 この雰囲気中に250～1000Vの直流電圧を印加した一対の電極を置き、アルゴンガスを正電荷のイオンと電子に分解する。 このイオンは電界の影響を受けて試料を含むカソード表面に加速され、試料に衝突し、スパッタリングと呼ばれるプロセスで中性試料原子を放出させる。 この放電で発生する原子蒸気は、イオン、基底状態の原子、および励起された原子の割合で構成されている。 励起原子が基底状態に戻るとき、低強度の輝きを放つので、この技法は「グロー放電」と呼ばれています。 そのため、金属などの導電性試料の分析には、アトマイザーが最もよく使われる。 しかし、適切な改良を加えれば、導体（グラファイトなど）と混合することによって、液体試料だけでなく非導電性物質の分析にも活用できる。
Hydride atomizationEdit
Hydride generation techniques are specialized in solutions of specific elements. この技術は、ヒ素、アンチモン、セレン、ビスマス、鉛を含む試料を気相でアトマイザーに導入する手段を提供するものである。 これらの元素の場合、水素化物噴霧は他の方法と比較して検出限界を10～100倍に向上させる。 水素化物の生成は、ガラス容器に入れた1%水素化ホウ素ナトリウム水溶液に、酸性にした試料水溶液を加えることで行われます。 発生した反応により揮発した水素化物は、不活性ガスにより霧化室に掃き出され、そこで分解が行われる。
冷蒸気霧化法
冷蒸気霧化法は、常温で十分に大きな蒸気圧を持つ唯一の金属元素である水銀の定量に限定した霧化法である。 このため、試料中の有機水銀化合物や環境中の分布の測定に重要な用途がある。 この方法では、まず水銀を硝酸と硫酸で酸化してHg2+に変換し、次にHg2+を塩化スズ（II）で還元する。 水銀は、反応混合物に不活性ガスをバブリングすることにより、ロングパスの吸収管に掃引される。 このガスの253.7 nmの吸光度を測定することにより、濃度を決定する。
バーナーには、全消費型バーナーと予混合型バーナーの2種類がある。
放射線源編集
線源AAS（LS AAS）と連続線源AAS（CS AAS）を区別する必要がある。 古典的な線源AASでは、Alan Walshによって提案されたように、AAS測定に必要な高いスペクトル分解能は、吸収線よりも狭い線の形で分析物のスペクトルを放射する放射線源自体によってもたらされる。 重水素ランプのような連続光源は、バックグラウンド補正の目的にのみ使用される。 この手法の利点は、中分解能のモノクロメーターだけでAAS測定ができることだが、通常、測定する元素ごとに別々のランプが必要になるという欠点がある。 一方、CS AASでは、測定したい元素の全波長域に渡って連続スペクトルを発する単一のランプを使用し、すべての元素を測定する。
Hollow cathode lamp (HCL)
Hollow cathode lampsEdit
Hollow cathode lamp (HCL) is the most common radiation source in LS AAS. アルゴンまたはネオンガスで低圧に満たされた密閉ランプの内部には、目的の元素を含む円筒形の金属カソードとアノードがある。 陽極と陰極に高電圧をかけると、充填ガスが電離する。 ガスイオンは陰極に向かって加速され、陰極に衝突すると、グロー放電で励起された陰極材料をスパッタし、スパッタされた材料、すなわち対象元素の放射線を放出する。 多くの場合、単一元素ランプが使用され、陰極は対象元素の化合物を主成分として押し出されたものである。 また、陰極に目的元素の化合物を組み合わせてプレスした多元素ランプもある。 多元素ランプは単元素ランプに比べ感度がやや劣り、分光干渉を避けるために元素の組み合わせを慎重に選ぶ必要がある。 多くの多元素ランプは、2～8など数種類の元素を組み合わせたものである。 原子吸光分光器は、1～2個の中空陰極ランプを備えていることがありますが、自動化された多元素分光器では、8～12個のランプが一般的に使用されることがあります。 この電球を電磁波を発生するコイルに差し込むと、ランプ内で低圧の誘導結合放電が起こる。 EDLはHCLよりも発光量が多く、一般に線幅が狭いが、別電源が必要で安定するまでに時間がかかる場合がある。
重水素ランプ編集
重水素HCL、あるいは水素HCLや重水素放電ランプはLS AASでバックグラウンド補正のために使用されています。 これらのランプが発する放射線強度は波長の増加とともに著しく低下するため、190～約320nmの波長域でしか使用できない。
連続放射源としてのキセノンランプ
連続放射源編
AASに連続して放射源を用いる場合、後述する高解像度モノクロメーターが必要である。 また、190nmから900nmの全波長領域において、一般的なHCLの1桁以上高い強度の放射線を発するランプであることが必要である。 分光器編集部
すでに述べたように、LS AASに用いる中分解能分光器とCS AASに用いる高分解能分光器には違いがあり、中分解能分光器はLS AASで使用され、高分解能分光器はCS AAS用に設計された。
LS AASEdit
LS AASでは、原子吸光の測定に必要な高い分解能は、放射線源の細線放射によってもたらされ、モノクロメーターは単に分析線をランプから放射される他の放射線から分離すればよいのです。 これは通常、0.2～2nmのバンドパス、すなわち中分解能のモノクロメータで達成できる。 LS AASの素子を特化させるもう一つの特徴は、Alan Walshによってすでに仮定されているように、一次放射を変調し、同じ変調周波数に同調する選択増幅器を使用することである。 こうすることで、例えばアトマイザーから放射される（変調されていない）放射を除外することができ、これはLS AASにとって不可欠なことです。 LittrowまたはCzerny-TurnerデザインのシンプルなモノクロメーターがLS AASによく使用されます。
Spectrometers for CS AASEdit
AAS測定に連続光源を用いる場合、高分解能のモノクロメータが不可欠である。 その分解能は原子吸光線の半値幅（約2pm）と同等かそれ以上でなければ、感度や校正グラフの直線性が損なわれてしまうからである。 高分解能CS AASの研究は、米国のO’HaverとHarnlyのグループによって開拓され、彼らはこの技術のための（現在までのところ）唯一の同時多元素分光器を開発した。 しかし、ドイツのベルリンのBecker-Rossのグループが、HR-CS AASのために完全に設計された分光器を開発したことが、ブレークスルーとなりました。 21世紀初頭には、Becker-RossとFlorekが提案した設計に基づいて、Analytik Jena（ドイツ、イエナ）がHR-CS AAS用の最初の商用装置を導入しました。 これらの分光器は、プリズムプリモノクロメーターとエシェルグレーティングモノクロメーターを備えたコンパクトなダブルモノクロメーターを使用しており、高分解能を実現しています。 検出器には200画素のリニアCCD（電荷結合素子）アレイが使用されています。 第2分光器には出口スリットがないため、分析線の両側の分光環境が高分解能で見える。 原子吸光の測定には通常3～5画素しか使用されないため、その他の画素は補正のために使用することができる。 このうち、ランプのフリッカーノイズの補正は波長に依存しないため、非常に低ノイズでの測定が可能である。