石墨管是石墨爐原子吸收光譜儀（GFAAS）中的關鍵部件，作為樣品原子化的微型反應腔，直接影響痕量金屬元素檢測的靈敏度、準確度與重復性。憑借其優異的耐高溫性、良好的導電性和可控的熱解特性，石墨管在環境、食品、醫藥、地質及材料科學等領域廣泛應用，成為現代實驗室進行超低濃度金屬分析的核心耗材。
一、主要應用領域
1.環境監測：用于測定水體、土壤、大氣顆粒物中鉛、鎘、砷、汞等重金屬污染物，檢測限可達微克/升甚至納克/升級別。
2.食品安全：檢測糧食、蔬菜、乳制品、海產品中的有毒元素（如鎘、鉛）或營養元素（如鋅、銅、硒），保障公眾健康。
3.臨床與生物樣本分析：測定血液、尿液、頭發等生物樣品中微量元素，輔助疾病診斷或營養評估。
4.制藥行業：監控原料藥和制劑中催化劑殘留（如鈀、鉑）或有害雜質，滿足藥典對元素雜質的嚴格要求。
5.地質與冶金：分析礦石、合金、高純材料中的痕量金屬成分，支持資源勘探與質量控制。
二、工作原理
石墨管的工作基于電熱原子化原理。樣品溶液經自動進樣器注入石墨管腔內后，儀器按預設程序分階段升溫：
-干燥階段（~100–130℃）：蒸發溶劑；
-灰化階段（~350–1200℃）：去除有機基質或無機鹽類，減少背景干擾；
-原子化階段（~1800–3000℃）：瞬間高溫使目標元素轉化為自由原子蒸氣；
-凈化階段：高溫清除殘余物，為下一次進樣準備。
在此過程中，空心陰極燈發射的特征光穿過原子蒸氣，被基態原子吸收，吸光度與元素濃度成正比，從而實現定量分析。
三、性能特點
1.高靈敏度：因樣品在封閉石墨管內完全原子化，幾乎100%參與光路，檢測限遠優于火焰原子吸收法。
2.微量進樣：僅需5–20μL樣品，特別適合珍貴或有限樣本（如臨床標本）。
3.材質多樣：常見有普通石墨管、熱解涂層石墨管和平臺石墨管。其中，熱解涂層可減少樣品滲透、提高抗腐蝕性；平臺設計使原子化更均勻，改善峰形。
4.壽命有限但可控：單根石墨管通常可完成數百次進樣，壽命受樣品基質、升溫程序及維護方式影響。合理設置灰化/原子化溫度可延長使用次數。
5.需配套使用：必須與石墨爐電源、保護氣體（氬氣）及冷卻系統協同工作，確保安全與穩定性。
需要注意的是，石墨管屬于消耗品，長期使用后會出現開裂、孔洞或涂層剝落，導致信號漂移或記憶效應，應及時更換。同時，不同品牌儀器對石墨管尺寸和接口有特定要求，需選用匹配型號。
總之，石墨管雖小，卻是連接樣品與高精度金屬分析的橋梁。其性能優劣直接決定痕量元素檢測的成敗。在追求更高靈敏度與更低檢出限的今天，石墨管依然是原子光譜技術中不可替代的關鍵組件。
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