Atomik spektroskopi cihazlarında iki tip atomizer bulunur.
Atomik emisyon, absorpsiyon, ve fluoresans ölçmelerinde kullanılan alev
atomizerleri ve sadece atomik absorpsiyon ile fluoresans ölçmelerinde
kullanılan alevsiz atomizerler.
1.
Atomik Spektroskopi Alev Atomizerleri: Atomik spektroskopide kullanılan en yaygın atomizasyon sisteminde
bir nebulizer ve bir yakıcı-bek (burner) kısım bulunur. Nebulizer örnek ile
gazın karışarak ince bir sprey veya aerosol şekline gelmesini sağlar. Bekler
türbülent (toplam harcamalı) ve laminar (ön karıştırmalı) akışlı olabilir.
Türbülent
Akışlı Bekler: Şekil-9'da
türbülent akışlı bir bek görülmektedir. Burada nebulizer ve bek birleştirilmiş
durumdadır. Örnek kapilere çekilir ve kapiler ucu etrafındaki gaz akışının
venturi etkisiyle gazla homejen bir aerosol yapar.
Örnek 1-3 ml/dak. hızla akar. Türbülent akışlı bekler aleve
çok miktarda ve örneği tanımlayan bir akış sağlarlar, geri akış ve patlama
ihtimali yoktur. Bu tip beklerin dezavantajları arasında alev uzunluklarının az
oluşu ve uç kısmın tıkanma sorunları sayılabilir. Ayrıca hem elektronik
devreler ve hem de çıkardığı ses yönünden türbülent akışlı bekler oldukça
gürültülüdür. Bazan emisyon ve fluoresans analizlerde de bulunmasına rağmen bu
bekler daha çok absorpsiyon çalışmalarında kullanılmaktadır.
Şekil-9: Türbülent akışlı bir bek
Laminar
Akışlı Bekler: Şekil-10'da
tipik bir laminar akışlı bek diyagramı görülmektedir. Örnek bir kapiler uçtan
geçen oksitleyici ile aerosol haline getirilir. Bu aerosol yakıtla karışır ve
sonra ince tanecikleri geçiren fakat diğerlerini ayıran bir seri bafıldan
geçer. Bafılda ayrılan örneğin büyük kısmı bir atık kabıyla bağlantılı
karıştırma bölmesinde toplanır. Baffıldan geçen aerosol, oksitleyici ve yakıt,
5-10 cm uzunluğunda alevi olan yarık şeklindeki bir bekte yakılır.
Laminar akışlı beklerin alevi oldukça sessizdir ve uzunluğu
da fazladır. Bu özellikler deneyin hassas ve tekrarlanabilir olmasını sağlar.
Hatta tıkanma sorunu da yok denebilecek kadar azdır. Dezavantajlar ise, örnek
verilme hızının düşük oluşu (bu durum alev uzunluğu avantajı ile dengelenir) ve
karıştırma bölmesindeki karışımdan homogen olmayan buharlaşma ihtimaliyetidir
(böyle bir durumda analitik kararsızlık ortaya çıkar). Ayrıca karışımın
patlayıcı özellikte olması halinde herhangi bir geri akış tehlikeli durumlara
neden olabilir. Bunu engellemek için Şekil-10'daki beke basınç atma delikleri
konmuştur.
Şekil-10: Bir laminar akımlı bek
Yakıt
ve Oksitleyici Regülatörleri: Alev
spektroskopisinde oksitleyici ve yakıt akışının en uygun şekilde ayarlanması
için ideal atomizasyon koşulları denemeyle bulunmalıdır. Yakıt ve oksitleyici
yaklaşık olarak stökiyometrik miktarlarda karıştırılır.
Kararlı oksitler oluşturan metallerin analizinde indirgen
aleve gereksinim vardır; bu durumda yakıt miktarı stokiyometrik değerden daha
fazla olmalıdır. Akış hızları iğne vanalı ve çift diyaframlı basınç
regülatörleri ile yapılır.
Aynı (tekrarlanabilir) analitik koşulların sağlanabilmesi
için yakıt ve oksitleyici sistemlere uygun flowmetreler takılır. En çok
kullanılan flowmetre rotametre tipinde olanıdır. Rotametre dar kısmı aşağıya
gelecek şekilde dikey olarak yerleştirilen çok az konik şeffaf bir tüptür.
İçinde konik veya küresel hafif bir malzeme bulunur. Gaz akışı bu malzemeyi
(dikey tüpteki yüksekliği gaz akış hızını gösterir) yukarı kaldırarak
kenarlarındaki boşluklardan geçer.
2.
Alevsiz Atomizerler: Standard
limitler içinde birbirine yakın sonuçlar alınabilirlik yönünden alev
atomizasyonu en üstün yöntemdir. Örnek verimi (ve tabii hassasiyet) yönünden
ise diğer atomizasyon yöntemleri tercih edilir. Alevde örnek verimini düşüren
iki neden vardır. Birincisi, alınan örneğin büyük bir kısmı geri döner (laminar
bek) veya tümü atomize adilemez (türbülent bek). İkincisi, her atomun optik
yoldaki alıkonma zamanı çok kısadır (10-4 s).
1970'li yıllarda alevsiz atomizerler kullanılmaya başlandı.
Bu sistemlerde örneğin tümü atomize edebilmektedir ve atomların optik yoldaki
ortalama alıkonma süreleri bir sn. veya daha fazla olduğundan hasassiyetleri
yüksektir.
Alevsiz bir atomizerde bir kaç mikrolitre örnekle çalışılır.
Örnek elektrikle ısıtılan karbon, tantal veya iletici başka bir metal üzerinde
düşük sıcaklıkta buharlaştırılır ve kül edilir. İletici özel (hallow) bir tüp,
bir şerit veya çubuk, bir kayıkcık veya bir çukurluktur. Örnek kül olduktan
sonra akım 100 A veya daha fazlaya çıkarılarak sıcaklık 2000-3000 0C
ye yükseltilir, bir kaç dakika içinde atomizasyon olur. Isıtılan ileticinin
hemen üstündeki bir bölgede atomize taneciklerin absorpsiyon veya fluoresansı
ölçülür. Absorpsiyon veya fluoresansın olduğu bir dalga boyunda algılanan
sinyal birkaç saniyede maksimuma yükselir ve sonra sıfıra düşer; bu gözlem
atomizasyonun hemen arkasından buharlaştırılmış örneğin ortamdan uzaklaştığını
gösterir. Analizler pik yüksekliği veya pik alanına göre yapılır. Atomizasyonda
ileticinin oksitlenmemesi olmak için inert gaz ortamında çalışılır.
Alevsiz atomizerlerle çok az miktarlardaki örneklerle çok
hassas sonuçlar alınır. Örnek miktarı 0.5-10 mikrolitre civarındadır; bu mutlak
limitlerin 10-10–10-13 g analit aralığında olması
demektir. Böyle bir hasassiyet alevde ulaşılan hassasiyetin 1000 katıdır.
Alevsiz yöntemin relatif hassasiyeti %5-10 aralığındadır, alev atomizasyonunda
bu oran %1-2 dir.
