AAS und Atomemissionsspektroskopie
AAS und Atomemissionsspektroskopie (AES) werden in der Regel zur Quantifizierung von Metallelementen in einer Probe verwendet. Eine Probe wird in einem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst. Wenn die Probe nicht löslich ist, kann auch eine chemische Behandlung erforderlich sein. Je nach Gerät wird die Lösung in eine Flamme oder einen Plasmabrenner gesaugt, der die Analyten in gasförmige Atome umwandelt. Atomabsorptionsspektrometer verwenden Lampen, die spezifisch für die Messung eines einzelnen Metallelements sind, oder Multielementlampen, die spezifisch für eine kleine Anzahl von Metallelementen sind.
Nach dem Beer-Lambert-Gesetz ergibt die Absorption von Licht durch die Probe bei einer Wellenlänge, die spezifisch für das Metall ist, ein Maß für die Menge des Metalls in der Probe. Dabei ist zu beachten, dass diese Methode ein Maß für die Gesamtmenge eines bestimmten Metalls ist und keine Informationen über die ursprüngliche Speziation dieses Metallelements liefert. Die AES ähnelt in vielerlei Hinsicht der AAS, mit dem Unterschied, dass die Emission der erhitzten gasförmigen Metallatome gemessen wird.
Die Hauptvorteile der AAS und der AES für den Kriminaltechniker sind die unübertroffenen Nachweisgrenzen, die Genauigkeit und die Präzision der Elementaranalyse. Allerdings sind AAS und AES nicht unbedingt die effektivsten Mittel, mit denen ein Kriminaltechniker Elementanalysen durchführen kann. Erstens ist die Atomspektroskopie zerstörerisch; die zur Analyse vorgelegte Probe wird in der Regel mit einer sehr starken Säure behandelt, um eine Lösung zu bilden, und dann irreversibel in das Gerät gesaugt. Zweitens kann die Atomspektroskopie keine Informationen über die räumliche Verteilung oder die in der Probe vorhandenen Verbindungen liefern, da die Probe durch Auflösen homogenisiert wird. Zum Beispiel könnte eine Probe Fe und Cr enthalten. Obwohl dies darauf hindeutet, dass die Probe eine Chrom-Stahl-Legierung enthält, kann nicht ausgeschlossen werden, dass Eisenchromat und Eisendichromat vorhanden sind oder dass die Probe Körnchen aus Eisen, Chrom, Eisenoxiden usw. enthält. Drittens werden alle Verunreinigungen, die mit der Probe verbunden sind, mit aufgeschlossen und tragen zu den Ergebnissen bei. Viertens: Obwohl die atomspektroskopischen Verfahren sehr niedrige Nachweisgrenzen haben, sind sie oft nicht niedrig genug, um Spurenelemente in Spuren nachzuweisen. Das liegt daran, dass die Probe in eine Lösung mit relativ großem Volumen (normalerweise 0,5-5 ml) überführt werden muss. Dies hat zur Folge, dass Spurenelemente, z. B. in kleinen Glas- oder Farbsplittern, sehr verdünnte Lösungen ergeben. Schließlich erlauben einige Techniken, wie z. B. die Flammen-AAS, nur die sequentielle Analyse von Zielelementen; ein analytischer Test liefert Daten für nur ein Element. Da es nicht möglich ist, eine Probe in einem einzigen Test auf viele Elemente zu untersuchen, ist die Analyse nicht besonders effizient, insbesondere im Hinblick auf den Probenverbrauch.
Paradoxerweise sind diese Techniken angesichts ihrer sehr niedrigen Nachweisgrenzen am nützlichsten für die Analyse relativ großer Proben, und da die Technik zerstörerisch ist, müssen die Proben groß genug sein, um Teilproben zu entnehmen. Solche Proben könnten menschliches Gewebe für toxikologische Analysen und milligrammgroße Stücke von Glas, Farbe und Metallen sein.
Eine weitere wichtige Anwendung der Atomspektroskopie ist die Analyse von Pulverproben illegaler Drogen. Die niedrigen Nachweisgrenzen, die erreicht werden können, erlauben den Nachweis vieler Spurenelemente, zum Beispiel in Heroin. Es ist möglich, das Herkunftsland der Droge anhand der darin enthaltenen Elemente zu identifizieren.
Einige der Hauptmängel der Atomspektroskopie können durch den Einsatz einer Laserabtragungsquelle behoben werden. Bei dieser Technik wird ein Laserstrahl verwendet, um sehr kleine Mengen der Probe zu verdampfen, die dann in das Instrument eingespült werden, ohne dass die Probe aufgeschlossen werden muss. Es ist möglich, den Laserstrahl vor der Analyse einige Zeit auf der Probe verweilen zu lassen, wodurch jegliche Oberflächenkontamination effektiv entfernt wird. Da der Laserstrahl auf eine kleine Punktgröße fokussiert werden kann, ist es möglich, einzelne Bereiche innerhalb der Probe zu beproben und zu analysieren. Dies ermöglicht eine gewisse Identifizierung der räumlichen Verteilung der Verbindungen innerhalb der Probe. Schließlich trägt der Laser nur eine winzige Menge an Material ab, so dass der Rest der Probe für weitere Analysen intakt bleibt.