α. Σχηματικό διάγραμμα ενός τυπικού φασματοφωτόμετρου ατομικής απορρόφησης (Πηγή: https://www.technologynetworks.com/analysis/articles/atomic-absorption-spectroscopy-principles-and-applications-356829). β. Φασματοφωτόμετρο ατομικής απορρόφησης (Πηγή: https://www.rdworldonline.com/wp-content/uploads/2020/08/3660666-400×300-1.jpg) 

H φασματομετρία ατομικής απορρόφησης είναι μία τεχνική στην οποία ελεύθερα αέρια άτομα απορροφούν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία σε ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος εκπέμποντας ένα μετρήσιμο σήμα[1]. Για αυτό το λόγο, για την πραγματοποίηση των μετρήσεων με την τεχνική της φασματομετρίας ατομικής απορρόφησης η αναλυόμενη ουσία πρέπει να μετασχηματιστεί σε αέρια άτομα, συνήθως με την εφαρμογή θερμότητας σε ένα θάλαμο ατμοποίησης. Ο τύπος της ατμοποίησης (φλόγα, ηλεκτροθερμική ενέργεια) καθορίζει τις δύο τεχνικές φασματομετρίας ατομικής απορρόφησης, την φλώγο-φασματομετρία ατομικής απορρόφησης (Flame Atomic Absorption Spectroscopy – FAAS), η οποία παράγει συνεχή σήματα, και την ηλεκτροθερμική-φασματομετρία ατομικής απορρόφησης (Electro-Thermal Atomic Absorption Spectroscopy – ETAAS). 

Το φυσικό φαινόμενο στο οποίο βασίζεται η φασματομετρία ατομικής απορρόφησης είχε προσδιοριστεί και εξηγηθεί ήδη από τον 19ο αιώνα, όταν οι επιστήμονες παρατηρούσαν μαύρες γραμμές στο ηλιακό φάσμα. Ήταν γνωστό πως τα άτομα ορισμένων χημικών στοιχείων, όταν διεγείρονται από μία θερμική πηγή ατμοποιούνται. Όταν αυτά τα άτομα επέστρεφαν στην θεμελιώδη τους κατάσταση και κάθε ηλεκτρόνιο τους είχε την ελάχιστη δυναμική ενέργεια, εξέπεμπαν ακτινοβολία συγκεκριμένου μετρήσιμου μήκους κύματος. Η συγκεκριμένη αρχή είναι η βάση για την φλώγο-φασματομετρία ατομικής απορρόφησης.

Τα περισσότερα άτομα, βέβαια, δεν διεγείρονται εύκολα από την φωτιά και παραμένουν στην θεμελιώδη κατάσταση. Αυτά τα μη διεγερμένα άτομα μπορούν να απορροφήσουν ενέργεια από μία ακτίνα φωτός του ίδιου χαρακτηριστικού μήκους κύματος. Το 1955 ο Walsh[2] ξεπέρασε το βασικό εμπόδιο για την αναλυτική εφαρμογή της μεθόδου φασματομετρίας ατομικής απορρόφησης, την ανάγκη για υψηλή διακριτική ικανότητα, χρησιμοποιώντας πηγές φωτός (λυχνία κοίλης καθόδου) οι οποίες εξέπεμπαν στενές γραμμές φωτός. Ανακάλυψε πως μία πηγή ακτινοβολίας του ίδιου μήκους κύματος με αυτό της γραμμής απορρόφησης απαιτεί μικρότερη διακριτική ικανότητα στον μονοχρωμάτορα από μία ευρεία πηγή ακτινοβολίας. Σήμερα, η φασματομετρία ατομικής απορρόφησης χρησιμοποιείται για την ανάλυση 70 στοιχείων του περιοδικού πίνακα[3], ενώ η δυνατότητα ανίχνευσης στοιχείων σε πολύ μικρές ποσότητες την καθιστά ιδανική για την ανάλυση δειγμάτων επιφανειακού, υπόγειου, καθώς και μετεωρικού νερού4. 

Ένα φασματόμετρο ατομικής απορρόφησης αποτελείται από 4 κύρια εξαρτήματα: 1) μία λυχνία κοίλης καθόδου, 2) έναν ατμοποιητή (είτε μία φλόγα είτε μία ηλεκτροθερμική συσκευή) από τον οποίο παράγονται αέρια άτομα από το δείγμα, 3) ένα πρίσμα (μονοχρωμάτορας) το οποίο απομονώνει και επιλέγει το απορροφούμενο φως και 4) έναν ανιχνευτή με τα αντίστοιχα ηλεκτρονικά για τον εντοπισμό και την ποσοτικοποίηση της ένταση του φωτός, το οποίο διέρχεται από την σχισμή εξόδου του μονοχρωμάτορα. 

1. Fernández, B., Lobo, L., & Pereiro, R. (2018). Atomic Absorption Spectrometry: Fundamentals, Instrumentation and Capabilities. Reference Module in Chemistry, Molecular Sciences and Chemical Engineering. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-409547-2.14116-2 

2. Walsh, A. (1955). The application of atomic absorption spectra to chemical analysis. Spectrochimica Acta, 7, 108–117. https://doi.org/10.1016/0371-1951(55)80013-6 

3. Sanz-Medel, A., & Pereiro, R. (2014, August 5). Atomic Absorption Spectrometry: An Introduction, 2nd Edition. 

4. MARVIN, FISHMAN, & DOWNS. (1966). Methods for Analysis of Selected Metals in Water by Atomic Absorption. U.S. GEOLOGICAL SURVEY WATER – SUPPLY PAPER.