Modifikace konvenčních plamenových cel

Použití plamenových atomových cel má mnoho výhod pro rutinní analytická stanovení. Patří k nim skutečnost, že většinu prvků lze snadno atomizovat vhodným plamenem; plamenové cely se snadno optimalizují a jednoduše používají; a vzhledem k jejich dlouhé historii je o jejich základním chování mnoho známo. Kromě toho plameny poskytují stálý signál a nabízejí poměry signálu k pozadí a signálu k šumu, které umožňují dobrou citlivost a přesnost (0,4-2 % r.s.d.) v širokém rozsahu vlnových délek (200-800 nm). Existuje však také řada praktických nevýhod, které se mohou vyskytnout při použití konvenčních plamenových cel. První z nich je, že konvenční nepřímé plamenové systémy vyžadují ke svému provozu poměrně velké objemy roztoku, což odráží skutečnost, že do plamene se dostává pouze ∼10 % absorbovaného roztoku. Vzorky mají také krátkou dobu průchodu plamenem, což vede k možnosti neúplného odpařování, jak je uvedeno výše, a jakmile se atomy vytvoří, podléhají vlivu ředění z relativně vysokého průtoku nespáleného plynu používaného k podpoře plamene. Odhaduje se, že atomy stráví v analytickém objemu pouze 10-4 s, což je mnohem méně, než je nutné k vytvoření stabilního signálu. A konečně, ačkoli zavedení vzorku funguje dobře pro vodné roztoky, mohou se vyskytnout potíže při pokusu o nebulizaci organických rozpouštědel (která mohou uhasit plamen) nebo při zavádění pevných látek. K překonání těchto nedostatků byla navržena řada modifikací plamenové cely.

Malé vzorky (25-200 mm3) lze zavádět pomocí techniky pulzní nebulizace (známé také jako nebulizace diskrétních vzorků, nebulizace s přímým vstřikem do kelímku, odběr vzorků v chrličích a Hoeschtova nebulizace do kelímku). Tuto techniku lze použít i pro vyšší koncentrace, než jsou běžně nebulizované. K hadičce nebulizátoru se připojí kalíšek nebo nálevka z inertního materiálu (např. polytetrafluorethylenu) a vzorek se do kalíšku vloží jako diskrétní alikvotní část pomocí mikropipety. Vzorek se zcela spotřebuje a zaznamená se signál přechodného píku.

Použití rozvětvených absorpčních kapilár, připojených k nebulizátoru pomocí T-kusu, může být výhodné, pokud je vyžadován pufr nebo potlačovač ionizace. Kromě toho, že se tímto způsobem lze vyhnout časově náročné přípravě roztoku, je také možné kalibrovat organické extrakty pomocí vodných standardů. Tento přístup lze stejným způsobem rozšířit i na spárování složitějších průtokových injekčních systémů využívajících nové chemikálie.

Poslední běžně používanou modifikací je použití vzorkovacích lodiček a kelímků. Jedním z prvních příkladů takového zařízení byl Kahnův vzorkovací člun, kde se vzorek odpařoval z tantalového člunu, který se jednoduše strčil do plamene. Pro snadněji atomizovatelné prvky lze dosáhnout zlepšení citlivosti, i když reprodukovatelnost je často špatná. Modifikaci tohoto přístupu později (1970) uvedl Delves, který nahradil tantalový člun niklovým mikrokruciblem, takzvaným Delvesovým pohárkem. Samotný kelímek je namontován na zařízení, které umožňuje jeho umístění v blízkosti plamene, aby se vzorek před vložením do plamene zuhelnatěl a umožnil atomizaci. V plameni byla rovněž umístěna niklová absorpční trubice (zarovnaná s dutou katodovou lampou tak, aby světlo procházelo trubicí bez překážek), přičemž atomy vstupovaly otvorem v polovině její délky. Tímto způsobem bylo možné prodloužit dobu pobytu atomů v plameni. Taková zařízení se nyní používají jen zřídka.

Použití trubic k prodloužení doby setrvání atomů v analytické zóně, a tím ke zlepšení detekčních limitů, bylo v poslední době zaznamenáno pro různé aplikace. Takové trubice jsou často vyrobeny z oxidu křemičitého a používají štěrbiny, jednu přímo nad štěrbinou hořáku a druhou obvykle pod úhlem 180°, aby se snížila turbulence horkých plynů. Zlepšení citlivosti spojené s těmito trubicemi je obecně omezeno na ty prvky, které se v plameni snadno disociují na své atomy v základním stavu. Prvky s relativně vysokými disociačními energiemi oxidů kovů, jako jsou některé přechodné kovy, které se obvykle nejlépe stanovují pomocí plamene oxidu dusného a acetylenu, jsou vyloučeny z důvodu nadměrného tepelného šoku, který by tento žhavější plamen způsobil křemenné trubici.

Ačkoli jsou velmi užitečné pro mnoho aplikací, je třeba zdůraznit, že výše uvedená zařízení nepřekonají všechny problémy spojené s použitím plamenů. Například nepomohou zmírnit značkové a spojité spektrum, které způsobuje záření pozadí v plamenech. Pásková spektra vznikají z excitovaných molekul a radikálů v plynech v plameni, zatímco disociace, ionizace a rekombinace těchto druhů dávají vzniknout spojitým spektrům. Takové záření na pozadí je u plamenů problémem zejména při použití nízkých vlnových délek (tj. pod 200 nm). Mezi další problémy spojené s používáním plamenů patří rozptyl záření způsobený částicemi v dráze světla a různé bezpečnostní požadavky, zejména s ohledem na nebezpečí výbuchu (vždy přítomné u plamenů s vysokou rychlostí hoření) a toxické produkty plamene (vyžadující použití odsávacích systémů)

.