火焰原子化器

火焰原子化器(Flame atomiser)主要應用於原子吸收，原子熒光光譜。它由霧化器、霧化室和燃燒器三部分組成。是利用火焰使試液中的元素變為原子蒸汽的裝置。常見的燃燒器有全消耗型(紊流式)和預混合型(層流式)。它對原子吸收光譜法測定的靈敏度和精度有重大的影響。

霧化器的作用是將分析樣品物化。通常採取氣動同心霧化器。具有一定壓力的壓縮空氣作為助燃器進入霧化器，從樣品毛細管周圍高速噴出，被通入的助燃氣飛散成霧滴（氣溶膠）。霧滴越細越易乾燥、融化、汽化，生成自由原子也就越多，測定靈敏度也就越高。

霧化室的作用是使試液霧進一步細化並與燃氣均勻混合，以獲得穩定的層流火焰。為達此目的，常在霧化器設有撞擊球，擾流器及廢液排出口等裝置。大霧滴或液滴凝集後由廢液口排出，之後直徑小而均勻的細小霧粒被引進燃燒器。

燃燒器的作用是產生火焰並使樣品原子化。被霧化的試液進入燃燒器，在燃燒的火焰中蒸發、乾燥形成干氣溶膠霧粒，再經融熔化、受熱解離成基態自由原子蒸氣。燃燒器應能使火焰燃燒穩定，原子化程度高，並能耐高溫，耐腐蝕。燃燒器具有單縫和三縫兩種，常用的燃燒器是單縫的，對空氣-乙炔火焰，其縫長10-300px，縫寬0.5-0.7mm。也有三縫火焰，它可以增加火焰的寬度。

在火焰原子化中，是通過混合助燃氣(氣體氧化物)和燃氣(氣體燃料)，將液體試樣霧化並帶入火焰中進行原子化。將試液引人火焰並使其原子化經歷了複雜的過程。這個過程包括霧粒的脫溶劑、蒸發、解離等階段。在解離過程中，大部分分子解離為氣態原子。在高溫火焰中，也有一些原子電離。與此同時，燃氣與助燃氣以及試樣中存在的其它物質也會發生反應，產生分子和原子。被火焰中的熱能激發的部分分子、原子和離子也會發射分子、原子和離子光譜。

複雜的原子化過程直接限止了方法的精密度，成為火焰原子光譜中十分關鍵的一步

如圖所示，預混合火焰結構大致可分為四個區域：乾燥區、蒸發區、原子化區和電離化合區。

乾燥區是燃燒器靠縫隙最近的一條寬度不大、亮度較小的光帶。大部分試液在這裡被乾燥成固體顆粒。

蒸發區亦稱第一反應區。通常有一條清晰的藍色光帶。該區因燃燒尚不充分，溫度還不高。乾燥的固體顆粒在這裡被熔化、蒸發。

原子化區是緊靠蒸發區的一小薄層，燃燒完全，火焰溫度最高，是氣態原子密度較高的區域，故是火焰原子光譜法重要的光譜觀測區。

電離化合區，亦稱第二反應區。由於燃料氣在這個區充分燃燒，溫度很高，而再往外層，由於冷卻作用，火焰溫度急劇下降，導致部分原子被電離，部分原於由於產生強烈高溫化合作用而形成化合物。

自由原子在火焰中的空問分佈與火焰類型、燃燒狀態和元素性質有關。如下圖是三種元素的吸收值沿火焰高度的分佈曲線。鎂最大吸收值大約在火焰的中部。開始吸收值沿火焰高度的增加而增加，這是由於長時間停留在熱的火焰中，產生了大量的鎂原於。然而當接近第二反應區時，鎂的氧化物明顯地開始形成。由於它不吸收所選用波長的輻射，以致使鎂的吸收值很快下降。

中性火焰

這種火焰的燃氣與助燃氣的比例與它們之間化學反應計量關係相近。具有溫度高、干擾小、背景低等到特點，適用於許多元素的測定。

富燃火焰

富燃火焰即燃氣與助燃氣比例大於化學計量。這種火焰燃燒不完全、溫度低、火焰呈黃色。富燃火焰背景高、干擾較多，不如中性火焰穩定。但由於還原性強，適於測定易形成難離解氧化物的元素，如：鐵、鑽和鎳等。

貧燃火焰

燃氣和助燃氣的比例小於化學計量。這種火焰的氧化性較強，溫度較低，有利於測定易解離、易電離的元素。如鹼金屬等。