原子吸光分析装置は、金属元素の濃度を定量的に測定する分析装置の一つであり、環境分析をはじめとしたさまざまな分野で用いられています。

近年は、ICP発光分光分析装置やICP質量分析装置など多様な元素分析装置が利用されており、分析対象や目的に応じた使い分けが求められます。

本記事では、原子吸光分析装置の概要や原理、用途、ほかの元素分析装置との違い、分析時の注意点について解説します。

原子吸光分析装置の定義と原理

原子吸光分析装置（AAS）は、試料中に含まれる金属元素を原子化し、特定の波長の光の吸収量から元素濃度を定量的に測定する分析装置です。

装置は、光源、原子化部、分光器、検出器で構成されています。光源には、測定対象となる元素に対応した波長の光を発するホローカソードランプが用いられます。

測定では、まず試料を炎や電気加熱によって原子化し、その原子に光を照射します。原子は特定の波長の光を吸収する性質を持っており、その吸収量（吸光度）は元素の濃度に比例します。この関係を利用することで、試料中の元素濃度を定量的に求めることができます。

原子化の方法には、主にフレーム法（火炎原子化法）とファーネス法（電気加熱原子化法）の2種類があります。

フレーム法は、バーナーによる燃焼によって試料を原子化する方法であり、比較的簡便に測定が可能です。

一方、ファーネス法は、グラファイト製チューブに電流を流して加熱することで試料を原子化する方法であり、微量成分の高感度分析に適しています。

原子吸光分析装置の用途

原子吸光分析装置は、材料、石油化学、環境、食品、地球化学など、幅広い分野で用いられています。その理由として、試料を溶液化できる場合には、多くの元素に適用できる点が挙げられます。

特に、鉄、銅、鉛、亜鉛、カドミウムといった金属元素を対象とした定量分析に適しており、微量成分の測定にも対応できることから、品質管理や成分分析の現場で活用されています。

具体的には、材料分野では金属材料中の不純物元素の管理、石油化学分野では触媒や製品中の金属成分の分析、食品分野では安全性評価のための重金属測定などが挙げられます。中でも環境分野では、河川水、排水、土壌、底質、産業廃棄物などに含まれる有害金属元素の分析に広く用いられています。排出基準や環境基準に対応した測定が求められる場面において、信頼性の高い分析装置として位置付けられています。

また、原子吸光分析装置を用いた分析手法は公定法としても整備されており、JIS K 0121（原子吸光分析通則）などの関連規格において採用されています。このように、制度面においても活用が前提とされている分析手法である点に特徴があります。

ICP発光分光分析装置やICP質量分析装置との違い

原子吸光分析装置とICP発光分光分析装置（ICP-OES）やICP質量分析装置（ICP-MS）との主な違いは、同時に分析できる元素数や装置コスト、適用範囲にあります。

ICP発光分光分析装置は、試料溶液を霧状にしてアルゴンプラズマ中に導入し、励起された原子から放出される光の強度を測定することで元素を分析します。一方、ICP質量分析装置は、試料中の元素をイオン化し、その質量ごとに分離・検出することで高感度な分析を行う装置です。

これらの装置は、多元素を同時または連続的に分析できる点に特徴があり、複数の元素を一括で測定する用途に適しています。また、ICP-MSは特に微量成分の高感度分析に優れています。

これに対して、原子吸光分析装置は一度に一元素しか測定できないという制約があるものの、単一または少数元素の定量分析に適しています。そのため、測定対象が限定されている場合には、効率的に運用できる点がメリットです。

さらに、装置構成が比較的シンプルであることから、操作が容易であり、導入コストやランニングコストを抑えやすいといった特徴があります。

原子吸光分析装置の注意点

原子吸光分析装置を使用する際の注意点として、測定結果に影響を与える干渉を適切に補正する必要があります。

原子吸光分析では、試料の状態や共存成分の影響により、測定対象の元素以外の要因が吸光度に影響をおよぼすことがあります。主な干渉としては、化学干渉、イオン化干渉、分子吸収や光の散乱によるバックグラウンド吸収干渉などが挙げられます。

これらの干渉に対しては、それぞれ適切な補正手法を適用することが重要です。例えば、化学干渉に対してはランタン（La）やストロンチウム（Sr）などの添加、イオン化干渉に対してはイオン化抑制剤の添加が有効とされています。

また、バックグラウンド吸収干渉に対しては、重水素ランプによる補正やゼーマン補正法などが用いられます。このように、測定条件や試料特性に応じて適切な補正を行うことが、分析精度を確保する上で重要です。

分析シーンに応じた使い分けが重要

原子吸光分析装置は、少数の元素を対象とした定量分析や、公定法への対応が求められる用途で活用されることが多い分析装置です。

特に環境分野では、河川水や排水、土壌抽出液に含まれる重金属元素の分析などに利用されており、規制対応や品質管理の場面において重要な役割を担っています。

一方、原子吸光分析装置は一度に測定できる元素数が限られるという特性があります。そのため、分析対象が少数の元素に限定されている場合に適しており、複数元素を同時に分析する必要がある場合には、ICP発光分光分析装置やICP質量分析装置が選択されることもあります。

このように、分析対象の元素数や求められる感度、運用コストなどを踏まえ、用途に応じて適切な分析装置を選定することが重要です。