AAS en atomaire emissiespectroscopie
AAS en atomaire emissiespectroscopie (AES) worden normaliter gebruikt om in een monster aanwezige metaalelementen te kwantificeren. Een specimen wordt opgelost in een geschikt oplosmiddel. Indien het monster niet oplosbaar is, kan ook een chemische behandeling nodig zijn. Afhankelijk van de precieze instrumentatie wordt de oplossing in een vlam of plasmatoorts gezogen, waardoor de analyten in gasvormige atomen worden omgezet. Atoomabsorptiespectrometers gebruiken lampen die specifiek zijn voor de meting van één metaalelement, of multi-elementlampen die specifiek zijn voor een klein aantal metaalelementen.
Met behulp van de wet van Beer-Lambert geeft de absorptie van licht door het monster bij een golflengte die specifiek is voor dat metaal, een maat voor de hoeveelheid van dat metaal in het monster. Merk op dat deze methode een maat geeft van de totale hoeveelheid van een specifiek metaal dat aanwezig is, en dat er geen informatie is over de oorspronkelijke speciatie van dat metaalelement. AES is in veel opzichten vergelijkbaar met AAS, behalve dat de emissie van de verhitte gasvormige metaalatomen wordt gemeten.
De belangrijkste voordelen van AAS en AES voor de forensische wetenschapper zijn de onovertroffen detectiegrenzen, nauwkeurigheid en precisie voor elementaire analyse. AAS en AES zijn echter niet noodzakelijkerwijs de meest doeltreffende middelen waarmee een forensisch wetenschapper een elementaire analyse kan uitvoeren. Ten eerste is atoomspectroscopie destructief; het monster dat voor analyse wordt aangeboden, wordt gewoonlijk met een zeer sterk zuur behandeld om een oplossing te vormen, en vervolgens onomkeerbaar in het instrument gezogen. Ten tweede kan atoomspectroscopie, omdat het monster door oplossing wordt gehomogeniseerd, geen informatie opleveren over de ruimtelijke verdeling of de in het monster aanwezige verbindingen. Het is bijvoorbeeld mogelijk dat een monster Fe en Cr bevat. Hoewel dit erop wijst dat het monster een chroomstaallegering bevat, kan niet worden uitgesloten dat ijzerchromaat en ijzerdichromaat aanwezig zijn, of dat het monster korrels ijzer, chroom, ijzeroxiden, enz. bevat. Ten derde zal elke verontreiniging die met het monster in verband wordt gebracht, samen met het monster worden verteerd en bijdragen tot de resultaten. Ten vierde, hoewel atomaire spectroscopische technieken zeer lage detectiegrenzen hebben, zijn deze vaak niet laag genoeg om sporenelementen in sporen te detecteren. Dit komt doordat van het specimen een oplossing met een relatief groot volume (gewoonlijk 0,5-5 ml) moet worden gemaakt. Dit heeft tot gevolg dat sporenelementen in bijvoorbeeld kleine glasscherven of verf zeer verdunde oplossingen opleveren. Tenslotte zijn met sommige technieken, zoals vlam-AAS, alleen sequentiële analyses van doelelementen mogelijk; één analytische test levert gegevens op met betrekking tot slechts één element. Aangezien het niet mogelijk is een specimen in één test op vele elementen te screenen, is de analyse niet bijzonder efficiënt, vooral wat het specimenverbruik betreft.
Paradoxaal genoeg zijn deze technieken, gezien de zeer lage aantoonbaarheidsgrenzen, het nuttigst bij de analyse van betrekkelijk grote specimens, en aangezien de techniek destructief is, moeten de specimens groot genoeg zijn om submonsters mogelijk te maken. Dergelijke specimens kunnen menselijk weefsel zijn voor toxicologische analyse, en milligramgrote stukjes glas, verf, en metalen.
Een andere sterke toepassing van atoomspectroscopie is de analyse van illegale drug poedermonsters. De lage detectielimieten die kunnen worden bereikt, maken het mogelijk veel sporenelementen op te sporen in bijvoorbeeld heroïne. Het is mogelijk het land van herkomst van de drug te identificeren op basis van de reeks elementen die het bevat.
Enkele van de belangrijkste tekortkomingen van atoomspectroscopie kunnen worden verholpen door het gebruik van een laser ablatiebron. Bij deze techniek wordt een laserstraal gebruikt om zeer kleine hoeveelheden van het specimen te verdampen, die vervolgens in het instrument worden gebracht, zonder dat het specimen hoeft te worden ontleed. Het is mogelijk om de laserstraal vóór de analyse enige tijd op het specimen te laten inwerken, waardoor eventuele oppervlakteverontreiniging effectief wordt verwijderd. Aangezien de laserstraal kan worden gefocusseerd tot een kleine spotgrootte, is het mogelijk om discrete regio’s binnen het specimen te bemonsteren en te analyseren. Dit maakt een zekere identificatie van de ruimtelijke distributie van verbindingen binnen het specimen mogelijk. Tenslotte ablates de laser slechts een uiterst kleine hoeveelheid materiaal, verlatend de rest van het specimen intact voor verdere analyse.