Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
J. Knecht

Atomemissionsspektrometrie

Atomemissionsspektrometriex
Synonym(e)
Atomemissionsspektroskopie; optische Emissionsspektroskopie; ICP-AES; AES
Englischer Begriff
atomic emission spectrometry; optical emission spectrometry
Definition
Eine Methode der Spektrometrie (Spektrometrie/Spektroskopie), bei der Atome thermisch zur Emission von elektromagnetischer Strahlung angeregt werden. Diese Strahlung ist elementspezifisch (Abb. 1).
Beschreibung
Bei der Atomemissionsspektrometrie (AES) wird den Atomen zuerst Energie in Form einer heißen Flamme (Luft-Acetylen [C2H2] 2400 °C oder Lachgas-[N2O-]Acetylen 2800 °C) oder durch ein Ar-Plasma (ca. 6000 °C) zugeführt und die Atome gehen in einen angeregten Zustand über. Die Atome fallen in den Grundzustand und senden die frei werdende Energie in Form von Lichtquanten aus. Die Menge und Intensität des ausgesandten Lichtes wird gemessen.
Ein Atomemissionsspektrometer (Spektrometrie/Spektroskopie) besteht aus folgenden Komponenten:
  • Atomquelle (Flamme bei der FES und Plasma bei der AES)
  • Monochromator, um die spezifischen Wellenlängen des untersuchten Elements zu separieren
  • Detektor, um die Lichtmenge zu messen
  • Elektronik, um das Detektorsignal umzusetzen
  • Auswerteeinheit (heute meist ein Computer), um die Ergebnisse zu berechnen
Die zu untersuchende Lösung wird in eine Flamme (FES; Flammenemissionsspektrometrie) oder ein Plasma (bei AES) gesprüht und dort vernebelt. Die Tröpfchen sollen möglichst klein und gleich groß sein, um eine effektive und reproduzierbare Atomisierung zu gewährleisten. Die Atome werden durch die hohe Temperatur in einen angeregten Zustand gebracht und fallen von dort unter Emission von elementspezifischem Licht in den Grundzustand zurück. Die Intensität des Lichts ist proportional der Anzahl der Atome des untersuchten Elements in der Flamme bzw. im Plasma und damit proportional der Konzentration des Elements in der Lösung.
Die FES ist eine einfache und preiswerte Methode zur Bestimmung der Alkali- und Erdalkalimetalle in Lösungen. Für die Bestimmung der anderen Elemente mittels AES wird als Anregungsquelle meist das induktiv-gekoppelte Argonplasma verwendet (ICP-AES = inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry; s. Inductively coupled plasma).
Um die oft sehr starke unspezifische Untergrundstrahlung zu eliminieren, wird das Spektrum in der Nähe der Atomemissionslinie gescannt und der Untergrund von der Emissionslinie subtrahiert. In der Praxis ist dies nicht immer einfach und eindeutig, sodass man die Korrektur oft manuell am Rechner vornimmt.
Literatur
Broekaert JAC (2002) Analytical spectrometry with flames and plasmas. Wiley-VCH, Weinheim
Moore GL (2012) Introduction to inductively coupled plasma atomic emission spectrometry. Elsevier Science
Nölte J (2002) ICP Emissionsspektrometrie für Praktiker: Grundlagen, Methodenentwicklung, Anwendungsbeispiele Taschenbuch. Wiley-VCH, Weinheim, Amsterdam