Elementbestimmung schnell und empfindlich

MARKTÜBERSICHT: AA-SPEKTROMETER Elementbestimmung schnell und empfindlich

11.09.2006Redakteur: LP-Redaktion

Die Element-Spurenanalytik spielt eine wichtige Rolle in so unterschiedlichen Bereichen wie der Klinischen Chemie, Umweltanalytik oder der Stahlindustrie. AA-Spektrometer werden seit vielen Jahren als sichere und empfindliche Messsysteme in diesen Bereichen geschätzt.

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Die Atomabsorptions-Spektrometrie (AAS) gehört neben der Atomemissions-Spektrometrie zu den leistungsfähigsten und wichtigsten Methoden in der anorganischen Analytik. Sie erlaubt es, ein Element unabhängig seines Bindungszustandes in einer Lösung zu messen. Seit ihrer kommerziellen Einführung in den fünfziger Jahren des vorigen Jahrhunderts wurde die AAS in vielen chemischen Laboratorien als Methode zur Elementspurenbestimmung eingesetzt. Die mithilfe der AAS bestimmbaren Elemente werden durch den Spektralbereich vorgegeben, in dem sie Licht absorbieren.

Hierdurch ist die Technik zum Nachweis und zur quantitativen Bestimmung von Elementen mit vorwiegend metallischem Charakter einsetzbar. Die Bestimmung von relativ flüchtigen Metallen wie Cadmium, Quecksilber oder Arsen ist hier ebenso möglich wie die Bestimmung von Calcium oder Selen im klinischen Labor.

Der Aufbau eines AA-Spektrometers ist relativ simpel. Eine elementspezifische Lampe (beispielsweise eine Hg-Dampflampe) emittiert Licht einer spezifischen Wellenlänge, dass durch die Probe „geschickt“ wird. Enthält die Probe das gesuchte Element, so absorbieren die Atome einen Teil des Lichts und am Detektor wird die Differenz des eingestrahlten Lichts gemessen. Man unterscheidet bei den elementspezifischen Lampen zwischen:

-Hohlkathodenlampen (HKL) mit einer Kathode desElements, das man bestimmen möchte, -superlampen mit zusätzlicher Kathode oder -Elektrodenlose Entladungslampen (EDL).

Beide zuletzt genannten Lampentypen bieten eine höhere Lichtintensität, was insbesondere bei Elementen, die im UV-Bereich absorbieren wie As, Cd, Pb, Sb, Se, Bi, Tl oder Hg, eine niedrigere Nachweisgrenze durch ein besseres Signal-/Rausch-Verhältnis beschert.

Die klassische Atomisierungseinheit ist die Flamme, in die die Probenlösung hinein versprüht wird. Weitere Einrichtungen zur Atomisierung bilden der Graphitrohrofen und die Quarzküvette für die Hydrid- und Kaltdampftechnik. Die technologische Entwicklung der AAS ist in den letzten Jahren allerdings nicht sonderlich weit fortgeschritten. Im Bereich der Atomspektrometrie ist und war die Weiterentwicklung der Massenspektrometrie (MS) sehr viel dynamischer als die Entwicklung der verwandten optischen ICP-Emissionsspektrometrie (ICP-OES), AAS und der Atomfluoreszenzspektrometrie (AFS). Fragen nach speziesspezifischer Bestimmung werden durch Kopplungsverfahren beantwortet, wobei auch hier die MS mittlerweile eine dominante Rolle spielt. Aber nach wie vor gibt es Applikationen, in denen die AAS ihre Stärken ausspielen kann.

Für klinische Proben ideal

„Neben der Umweltanalytik ist das klinische Labor ein wichtiger Einsatzbereich für die AAS“, charakterisiert Olaf Paulsen, Produktspezialist AAS bei PerkinElmer LAS die Branche. Auch die Stahlindustrie gehört zu den Bereichen, in denen die AAS ihre Stärken wie Robustheit und niedrige Nachweisgrenzen ausspielen kann. In den letzen Jahren sei hier aber eine Abkehr von der AAS hin zur ICP-OES zu beobachten, so Paulsen.

Ein Großteil der AA-Spektrometer wird in der Routineanalytik eingesetzt. Ein hoher Probendurchsatz ist bei diesen Systemen also von enormer Wichtigkeit. „Gerade im klinischen Bereich ist die schnelle Messung von möglichst vielen Proben in kurzer Zeit ein sehr wichtiges Kaufargument“, beschreibt Fred Peters, Applikationsspezialist AAS bei Thermo Electron, die Situation. Daher seien bei diesen Geräten die Autosampler ein wichtiges Zubehör, so Peters weiter. PerkinElmer-Mitarbeiter Paulsen sieht gerade hier noch einen weiteren wichtigen Aspekt für die Hersteller von AAS-Geräten: „Vor allem im klinischen Labor ist der Ausbildungsstand vieler Anwender nicht sehr hoch. Daher ist eine einfache Bedienung von enormer Wichtigkeit.“

Die Messung ist aber nur ein Baustein, um zum richtigen Ergebnis zu gelangen. Eine Software, die dem Anwender hilft, aus der Messung die richtigen Schlüsse zu ziehen, ist mindestens ebenso wichtig. Und hier sieht Paulsen ein Problem: „Die Interpretation von AA-Spektren ist nicht trivial. Der Anwender benötigt doch eine gewisse Erfahrung, um aus den Messergebnissen die richtigen Rückschlüsse auf seine Probe zu ziehen.“ Daher sind sich Paulsen und Peters auch einig, dass es für den Hersteller ein wichtiges Verkaufsargument sein kann, wenn er einen guten After-sales-Support anbietet. Vor allem ein umfangreiches Angebot von Schulungsmaßnahmen ist hier zu nennen. Außerdem ist natürlich bei Geräten, die in der Routineanalytik eingesetzt werden, der Service von enormer Wichtigkeit, denn Ausfallzeiten von Systemen können schnell auch zu Produktionsausfällen bei den Unternehmen führen.

Auf den Abbildungen 1a und 1b finden Sie eine Marktübersicht der Hersteller von AA-Spektrometern. Die Unternehmen hatten die Möglichkeit zwei Geräte aus ihrem Produktportfolio zu präsentieren. Diese Übersicht ist aus Selbstauskünften der teilnehmenden Firmen erstellt worden und erhebt daher keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

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