Atomlaştırıcılar

Atomik absorpsiyon spektrometresinde bir numunenin bileşenleri, spektral ölçümlerle belirlenebilen gaz halindeki atomlarına veya iyonlaşmış atomlarına dönüştürülmelidir. Bir numunenin atomlarına dönüştürülmesi işlemine atomlaştırma denir. Yapılacak öl- çümün sonuçlarının doğruluğu atomlaştırıcının performansıyla doğrudan ilişkilidir.

2.5.2.1. Alevli Atomlaştırıcılar

Analizi yapılacak örnek, çözelti haline getirilir. Oluşturulan çözelti yanıcı ve yakıcı gaz karışımı ile birlikte aleve doğru püskürtülür. Püskürtülen çözelti bir bulut haline dönü-

şür. Alevin sıcaklığının etkisi ile birlikte çözücü buharlaşır ve ortamdan ayrılır. Analizi yapılacak element ise alevin sıcaklığının daha yüksek olduğu bir kısımda atomlarına ayrıştırılır. Atomlaştırmanın doğru sonuç vermesi için dikkat edilmesi gereken önemli hususlar vardır. Alev analizi yapılan elementi absorbe etmemeli ve yanıcı ve yakıcı maddelerde elementi absorbe etmemeli ve verimi düşürücü reaksiyonlar vermemelidir. AAS de kullanılan bazı alev türleri tabloda verilmiştir (Tokman, 2007).

Çizelge 2.1. Bazı alev türlerinin özellikleri

Yanıcı Yakıcı Sıcaklığı (o

C) Yanma Hızı (cm/s) Asetilen Hava 2100-2400 158-266 Asetilen Oksijen 3000-3150 1100-2480 Doğalgaz Hava 1650-1850 39-43 Doğalgaz Oksijen 2700-2800 370-390 Hidrojen Hava 2000-2100 300-440 Hidrojen Oksijen 2550-2700 900-1400

2.5.2.2. Alevsiz Atomlaştırıcılar

Fiyat olarak alevli atomlaştırıcılardan oldukça pahalı olmasına rağmen, alevli atomlaştı- rıcılarda görülen; sınırlı sayıda element için analizi yapabilmeleri, vakum UV bölgede çalışma yapmaya uygun olmayışları, çok az sayıda örneklerin analizi, çok düşük olma- yan gözlenebilme sınırı ve duyarlık gibi olumsuz durumlar alevsiz atomlaştırıcıların kullanılmasını gerekli hale getirmektedir (Uluozlu, 2005). Örnek sayısının fazla olduğu, düşük gözlenebilme sınırı ve duyarlık istenilen durumlarda alevsiz atomlaştırıcıların kullanılması daha mantıklı ve hatta bazı durumlarda zorunludur. Alevsiz atomlaştırıcı olarak genellikle grafit fırın atomlaştırma yöntemi kullanılmaktadır. Grafit fırın atom- laştırma tekniğinde elektriksel direnç yoluyla ısıtma amaçlanmaktadır. Grafit fırının içerisinde inert gaz bulunur. Atomlaştırma işlemi başlamadan hemen önce Analizi yapı- lacak çözelti grafit ocağın içine gönderilir. Yanıcı ve yakıcı gazların birleşmesi ve sı- caklığın elektrik akımıyla birlikte yükselmesiyle atomlaştırma işlemi gerçekleştirilir.

2.5.3. Monokromatörler

İlk monokromatörlerin çoğu prizmalı cihazlardan oluşmuş idi. Bugün kullanılanların hemen hemen hepsi yansıma ilkesine dayanan optik ağlardan oluşmaktadır. Bunlar daha ucuz olarak üretilebilirler, aynı dispersiyon elemanı için daha iyi dalga boyu ayırımı verirler ve ışınlar odak düzlemi boyunca doğrusal olarak ayrılır. Birçok spektroskopik yöntemde ışınların dalga boyunu sürekli olarak değiştirmek istenir veya gerekir. Bu işlem spektrum taraması olarak adlandırılır. Monokromatörler spektral taramaları yapa-

bilmek için tasarlanmış sistemlerdir. Ultraviyole, görünür ve infrared ışınlar için kulla- nılan monokromatörler mekanik açıdan aynı tasarlanmış olup, yapılarında slitler, mer- cekler, pencereler ve optik ağ veya prizmalar içerirler. Ancak bu bileşenlerin yapımında kullanılan malzemeler dalga boyu aralıkları dikkate alınarak seçilir.

Aşağıdaki şekilde bütün monokromatörde bulunan ve aşağıda sıralanan optik elemanları göstermektedir:

1. Dikdörtgen optik görüntü temin eden giriş sliti

2. Paralel ışın demeti oluşturan toplayıcı mercek veya ayna 3. Işınları dalga boyu bileşenlerine ayıran prizma veya optik ağ

4. Giriş slitinin görüntüsünü düzenleyen ve odak düzlemi adı verilen yüzeye odaklayan bir odaklama elemanı

5. Odak düzlemi üzerinde bulunan ve istenilen spektral bantları ayıran çıkış sliti

Bunlara ilaveten monokromatörlerin çoğunda tasarlanmış ve bileşenlerini tozdan ve laboratuarın korozif atmosferinden koruyan giriş ve çıkış pencereleri bulunur (Ünal, 2010).

Genellikle iki tip monokromatör vardır. Bunlar; filtreli fotometreler için ışık filtresi, Spektrofotometreler için ışık prizmasıdır.

2.5.3.1. Işık Filtresi

Camdan yapılmıştır ve uygun boyalarla boyanmış filtrelerden oluşmaktadır. Portatif olup kullanıcı istediği zaman uygun dalga boyundaki filtreyi cihaza takar. Filtrelerin üzerinde geçirdikleri dalga boyu yazılıdır. Filtrenin rengi, ölçüm yapılacak çözeltinin rengine göre seçilir; örneğin, mavi ışığı tutan (sarı) bir maddenin ölçümünde sadece mavi ışığı geçiren filtre kullanılır (Anonim, 2004).

2.5.3.2. Işık Prizması

Cam veya kuartz olarak ikiye ayrılır. Özellikle düşük UV ışınlarını iyi geçirememesin- den dolayı cam prizma özellikle görünür bölge ışınları için uygundur. Kuartz prizmalar, hem UV ışınlarını iyi geçirir, hem de görünür ışık ve IR’e yakın bölgelerde çalışmaya elverişlidir. Kuartz prizmalar genellikle pahalı spektrofotometrelerde kullanılan bir monokromatördür (Anonim, 2004).

2.5.4. Dedektör

Monokromatörden çıkan sinyali elektrik sinyaline dönüştüren cihazdır. Eski spektroskopik cihazlarda dedektör olarak göz, fotoğraf plakası veya fotoğraf filmi kul- lanılırken artık yerini modern dedektörler almaya başlamıştır. İdeal bir dedektör; geniş dalga boyunda sabit ve orantılı sonuç vermeli, duyarlılığı ve sinyal/ gürültü oranı yük- sek olmalı ve hızlı cevap verebilmelidir.

2.5.4.1. Işın Dedektörlerinin Türleri

Genel olarak iki tip dedektör vardır. Bunlardan birincisi; fotonlara duyarlı olan fotoe- lektrik dedektörlerdir. Aktif bir yüzeye sahiptirler ve ışınları absorplayabilirler. Foton dedektörler daha çok UV, görünür ve yakın infrared ışınların ölçümünde ve dönüştü- rülmesinde kullanılır. Fotoelektrik dedektörlerin çalışma prensibi; elektrik sinyallerinin

ayrı ayrı ve kesikli bir şekilde fotonların absorplanmasına ve fotonu absorplama ihtima- linin istatistiki olarak belirlenmesine dayanır.

İkinci tip dedektör ise; ısıya duyarlı olan termal dedektörlerdir. Fotoelektrik dedektörlerle hemen hemen aynı mantıkla çalışırlar. Aradaki fark fotoelektrik dedektörler kesikli fotonların absorplanmasına ve sonuçlar istatistiki olmasına dayanır- ken, termal dedektörler, gelen ışının ortalama gücüne duyarlı olarak değişmesine duyar- lı olmasıdır.