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Atomabsorptionsspektrometer - Aufbau und virtuelles Messgerät

Strahlungsquellen

In Atomabsorptionsspektrometern werden zwei Typen von Strahlungsquellen verwendet: Linienstrahler und Kontinuumstrahler.

Linienstrahler emittieren ein Linienspektrum und dienen als Quelle des Messlichts, dessen Absorption in der Flamme gemessen und zur Bestimmung des Analyten herangezogen wird. Routinemäßig werden hierfür Hohlkathodenlampen in der Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) eingesetzt, deren Funktion auf der folgenden Seite Linienstrahler erklärt wird.

Kontinuumstrahler, die ein kontinuierliches Spektrum emittieren, haben in der AAS eine Funktion, die dazu komplementär ist: In der herkömmlichen AAS dienen Deuteriumlampen und Halogenlampen zur Untergrundkompensation. Als Messlichtquellen kommen die meisten verfügbaren Kontinuumstrahler nicht in Frage, da sie über die sehr schmalen Spektralbereiche, die in der AAS vermessen werden (Linienbreiten zwischen 0,001 und 0,01 nm), keine ausreichend hohe Lichtintensität abstrahlen.

Als theoretische Möglichkeit ist jedoch der Einsatz von Kontinuumstrahlern auch als Messlichtquellen in der AAS immer wieder diskutiert worden. Der Vorteil eines solchen Verfahrens liegt auf der Hand, weil im günstigsten Fall eine einzige Lampe für den gesamten Spektralbereich der AAS (rund 190 bis 800 nm) ausreichen würde - der zeitaufwändige Wechsel der einzelnen Linienstrahler würde entfallen, und ebenso die kostentreibende Notwendigkeit, eine große Anzahl solcher Lampen überhaupt anzuschaffen. Seit einigen Jahren steht nun mit den Xenon-Kurzbogenlampen (XKBL) ein neuartiger Lampentyp zur Verfügung, der eine derart hohe Strahlungsdichte über den gesamten relevanten Spektralbereich aufweist, dass ein Einsatz als Messlichtquelle in der AAS tatsächlich möglich ist. Dies hat zu einer neuen Variante der AAS geführt, die als CS-AAS (Continuous Source AAS) bezeichnet wird. Die herkömmliche apparative Realisierung der AAS wird demgegenüber als LS-AAS (für Line Source) bezeichnet. Da bei der CS-AAS gegenüber der LS-AAS auch ein neuartiger Detektortyp verwendet wird, wird auf diese Variante bei der Besprechung der Detektoren noch näher eingegangen.

Eine XKBL enthält Xenon unter einem Ausgangsdruck von 5 bis 20 bar, der sich beim Betrieb ungefähr verdreifacht. Zwischen den beiden Elektroden, die nur wenige Millimeter Abstand haben, bildet sich ein kleiner, sehr leuchtintensiver Lichtbogen, der ein kontinuierliches Spektrum mit einer Farbtemperatur von 5500 - 6000 K emittiert, das dem Sonnenspektrum ähnelt.

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