Par Stan Aberdeen Mis à jour le 24 mars 2022
Ryan McVay/Photodisc/Getty Images
L'absorption atomique (AA) est une méthode de test scientifique utilisée pour détecter les métaux en solution. L'échantillon est fragmenté en très petites gouttes (atomisées). Il est ensuite introduit dans une flamme. Les atomes métalliques isolés interagissent avec un rayonnement prédéfini sur certaines longueurs d'onde. Cette interaction est mesurée et interprétée. L'absorption atomique exploite différentes longueurs d'onde de rayonnement absorbées par différents atomes. L'instrument est plus fiable lorsqu'une simple ligne relie l'absorption à la concentration. Les instruments atomiseur/flamme et monochromateur sont essentiels au fonctionnement du dispositif AA. Les variables pertinentes de l'AA incluent l'étalonnage de la flamme et les interactions uniques à base de métal.
La mécanique quantique stipule que le rayonnement est absorbé et émis par les atomes dans des unités définies (quanta). Chaque élément absorbe différentes longueurs d'onde. Disons que deux éléments (A et B) sont intéressants. L'élément A absorbe à 450 nm, B à 470 nm. Un rayonnement de 400 nm à 500 nm couvrirait les raies d'absorption de tous les éléments.
Supposons que le spectromètre détecte une légère absence de rayonnement à 470 nm et aucune absence à 450 nm (tout le rayonnement original de 450 nm parvient aux détecteurs). L'échantillon aurait une concentration proportionnellement faible pour l'élément B et aucune concentration (ou "en dessous de la limite de détection") pour l'élément A.
La linéarité varie selon l'élément. À l'extrémité inférieure, le comportement linéaire est limité par un « bruit » important dans les données. Cela se produit parce que de très faibles concentrations de métaux atteignent la limite de détection de l’instrument. À l’extrémité supérieure, la linéarité s’effondre si la concentration en éléments est suffisamment élevée pour une interaction rayonnement-atome plus complexe. Les atomes ionisés (chargés) et la formation de molécules fonctionnent pour donner une courbe d'absorption-concentration non linéaire.
L'atomiseur et la flamme convertissent les molécules et complexes métalliques en atomes isolés. Les multiples molécules que n’importe quel métal peut former signifient qu’il est difficile, voire impossible, de faire correspondre un spectre particulier au métal source. La flamme et l'atomiseur sont destinés à briser toutes les liaisons moléculaires qu'ils pourraient avoir.
Le réglage fin des caractéristiques de la flamme (rapport carburant/air, largeur de la flamme, choix du carburant, etc.) et de l'instrumentation de l'atomiseur peut être un défi en soi.
La lumière pénètre dans le monochromateur après avoir traversé l'échantillon. Le monochromateur sépare les ondes lumineuses en fonction de la longueur d'onde. Le but de cette séparation est de déterminer quelles longueurs d'onde sont présentes et dans quelle mesure. L'intensité de la longueur d'onde reçue est mesurée par rapport à l'intensité d'origine. Les longueurs d'onde sont comparées pour déterminer la quantité de chaque longueur d'onde pertinente absorbée par l'échantillon. Le monochromateur s'appuie sur une géométrie précise pour fonctionner correctement. De fortes vibrations ou des changements brusques de température peuvent provoquer la rupture d'un monochromateur.
Les propriétés optiques et chimiques particulières des éléments étudiés sont importantes. Par exemple, les inquiétudes pourraient porter sur les traces d’atomes métalliques radioactifs ou sur la tendance à former des composés et des anions (atomes chargés négativement). Ces deux facteurs peuvent donner des résultats trompeurs. Les propriétés de la flamme sont également très importantes. Ces caractéristiques incluent la température de la flamme, l'angle de la ligne de flamme par rapport au détecteur, le débit de gaz et le fonctionnement constant de l'atomiseur.