Ein Absorptionsspektrophotometer ist ein analytisches Instrument zur Bestimmung der Menge eines in einer Probe vorhandenen Elements. Es beruht auf der Tatsache, dass Elemente Licht mit einer bestimmten Frequenz innerhalb des Lichtspektrums absorbieren. Wenn sich ein Atom im niedrigsten Energie- oder Grundzustand befindet, kann es ein Lichtphoton mit einer bestimmten Frequenz absorbieren und mit der Energie des Photons in einen höheren Energiezustand springen. Somit ist es möglich, das Element in einer Probe zu detektieren und die vorhandene Menge zu bestimmen, indem die Lichtmenge der relevanten Frequenz gemessen wird, die von der Probe absorbiert wird. Diese Technik wird in der Chemie häufig zur Elementaranalyse verwendet.
Zu den typischen Komponenten eines Absorptionsspektrophotometers gehören eine Lichtquelle; eine Kammer oder Zelle, in der die Probe dem Licht ausgesetzt wird; einen Monochromator, der eine Vorrichtung ist, die es ermöglicht, die interessierende Frequenz auszuwählen und zu isolieren; und einen Detektor, der die Intensität des Lichts bei dieser Frequenz misst. Da die bei dieser Frequenz absorbierte Lichtmenge proportional zur Konzentration des Elements ist, kann die Menge des vorhandenen Elements berechnet werden. Die Daten können auf einem Bildschirm angezeigt und/oder elektronisch gespeichert werden.
Die Lichtquelle für ein Absorptionsspektrophotometer emittiert normalerweise Licht mit der spezifischen Frequenz, die von dem Element absorbiert wird, für das der Test durchgeführt wird. Da die Absorptionsfrequenz eines Elements gleich seiner Emissionsfrequenz ist, kann die Quelle dieses Element verwenden, um Licht der erforderlichen Frequenz zu erzeugen. Dies kann durch eine elektrische Entladung in einer inerten Atmosphäre erreicht werden, wobei das Element als Kathode verwendet wird. Normalerweise werden verschiedene Lichtquellen benötigt, um auf verschiedene Elemente zu testen, aber in einigen Fällen wird eine Kathode verwendet, die mehrere Elemente enthält, um eine gleichzeitige Prüfung auf diese Elemente zu ermöglichen.
Bei der am häufigsten verwendeten Art von Absorptionsspektrophotometern wird die Probe – normalerweise eine Lösung – in ein Aerosol umgewandelt und in eine heiße Flamme eingebracht, die alle Ionen des interessierenden Elements in ihrem Grundzustand in Atome umwandelt, sodass sie absorbieren hell. Die Art der verwendeten Flamme hängt vom interessierenden Element ab. Für viele Elemente wird eine Sauerstoff-Acetylen-Flamme verwendet; Einige Metalle können jedoch Oxide bilden, wenn ausreichend Sauerstoff in der Flamme vorhanden ist. In diesen Fällen kann eine nicht oxidierende Flamme verwendet werden. Andere Verfahren umfassen die Verwendung eines Graphitofens, um die Probe auf eine hohe Temperatur zu erhitzen und die Probe elektrisch in einem dünnen Kohlenstoffstab zu erhitzen.
Für das Absorptionsspektrophotometer gibt es ein breites Anwendungsspektrum. Eine häufige Anwendung in der Geologie ist die Bestimmung des Gehalts verschiedener Metalle in einer Mineralprobe. Im Bereich des Umweltschutzes kann mit diesem Gerät der Gehalt an toxischen Elementen in Industrieabwässern, Fluss- und Grundwasser überprüft oder der Gehalt an giftigen Schwermetallen in Fischen bestimmt werden. Ebenso kann es verwendet werden, um den Gehalt verschiedener Elemente in Blutproben zu überprüfen – zum Beispiel essentielle Elemente wie Natrium, Kalzium und Magnesium sowie toxische Elemente.