原子化器的偏振调制与磁场调制

偏振调制方式是将恒定磁场加在原子化器上,用偏光元件装置的周期运动,对发生塞曼分裂的π和α^±成分,分别进行测量,以完成背景校正。

磁场调制是用磁场周期变化过程进行调制即在磁感应强度B=0和B=B_max时,测量AA+BG和BG信号,完成背景校正。

在两种调制方式工作过程中,准确同步采样是技术的关键尤其是B=0的时间只有微秒数量级。

1.偏振调制方式

 这种调制方式是将横向恒定磁场加于原子化器上,磁场垂直于光束方向。在磁场作用下,吸收线分裂为π和x组分,前者平行于磁场方向,中心线与原来吸收线波长相同;后者垂直于磁场方向,波长偏离原来吸收线波长。由偏振棱镜的旋转将空心阴极灯辐射的共振谱线变成线偏振光P∥和P⊥,P∥和P⊥交替通过原子化器随着偏振器的旋转,某一个时刻有平行于磁场方向的偏振光通过原子化器,测得原子吸收和背景吸收的总吸光度,P∥与分析线的π成分波长相等偏振方向一致,发生共振吸收。某一个时刻有垂直于磁场方向的偏振光通过原子化器,测得背景吸收。P⊥与分析线的π成分波长相等但偏振方向互相垂直,二者之间不发生相互作用,因光的吸收是矢量关系,不同偏振方向的辐射相互间不发生作用。而背景信号对于P∥与P⊥没有选择性,产生相同的吸收,从而完成背景校正。

2.磁场调制方式

 将交变磁场置于原子化器上,从磁场与石墨炉之间的关系来看,有横向磁场与纵向磁场,再加上横向加热石墨炉与纵向加热石墨炉共有4种组合方式。现在,这4种不同组合方式的塞曼原子吸收光谱仪器都有了商品。

(1)横向磁场纵向加热石墨炉。在磁感应强度B=0时,测量AA+B信号;在B=B_max时,测量BG+AA(部分)。与上述偏振方式不同之处就是偏光元件在光路中调节好位置固定后,偏光元件的作用除了使空心阴极灯辐射的共振线发生偏振外,只允许P⊥进入光路,也就是将P∥偏离光路。

(2)纵向磁场横向加热石墨炉。纵向磁场加在原子化器上,在与磁场平行的方向进行观测。在有磁场存在时,与磁场平行的π成分是观测不到的,只能观测到α^±成分(圆偏振光),这就使在有磁场存在时,省去偏光元件。在背景校正过程中,空心阴极灯辐射的共振线没有偏振化。当B=0时,测量AA+BG信号与普通原子吸收光谱法一样;B=B_max时,用α^±成分测量背景吸收信号。

光辐射能量经过偏光元件后,光能损失的理论值是50%。实际上在<200nm远紫外区,光能损失高达75%或更大些。纵向磁场调制方式的最大优点是仪器光路中省去了偏光元件,所以纵向磁场吸收线调制方式具有高的信噪比。缺点是磁铁的极隙宽度限制了石墨管的长度,即影响了分析灵敏度。