AFS仪器结构讲义-原子荧光参考幻灯片
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8
AFS230E技术指标
▪ 检测线(D.L.): As、Se、Pb、Sn、Te、 Bi、Sb、 Zn、< 0.02 ng/mL
▪
Hg、Cd<0.001ng/ml
▪
Ge Zn<2.0 ng/ml
▪ 3.2.2 精度(RSD): <1.0%
▪ 线性范围: 大于三个数量级
9
1.4 AFS的优点
▪ 非色散系统、光程短、能量损失少 ▪ 结构简单，故障率低 ▪ 灵敏度高，检出限低，与激发光源强度成正比 ▪ 接收多条荧光谱线 ▪ 适合于多元素分析 ▪ 原子化效率高，理论上可达到100% ▪ 采用日盲管检测器，降低火焰噪声 ▪ 线性范围宽，3个量级 ▪ 没有基体干扰 ▪ 可做价态分析 ▪ 只使用氩气，运行成本低
▪ 20世纪70年代末,郭小伟等研制成功研制了溴化物无极 放电灯,为原子荧光分析技术的进一步深入研究和发展 奠定了基础.
2
氢化物发生 原子荧光技术的发展历史
▪ 1983年北京地质仪器厂,即现在的北京科创海光仪器有 限公司等研制了双通道原子荧光光谱仪，开创了领先世 界水平的有我国自主知识产权分析仪器的先河。
12
1.7 产品型号和特点
▪ 早期分立元件，微波源，无极放电灯，间断手动
进样 --主要XDY-1，2
▪ 计算机技术（单片机、系统机），空心阴极灯， 间断进样--3型，2A，120 ，220
▪ 计算机技术和断续流动----进样方式改革 2201，老230（自动进样）DOS系统
▪ Windows系统，串口控制----2202，230，2202E， 230E，3000，3100，9600，9700，9800
▪ 在此后的20多年中,北京科创海光仪器有限公司在开发原 子荧光分析方法,仪器的设计研制;尤其在氢化物发生原 子荧光分析方面做了大量卓有成效的工作.使我国在HGAFS技术领域处于国际领先地位。
3
我国学者的工作中主要突破 有以下几方面
▪ 用溴化物无极放电灯代替碘化物无极放电灯，成功地解 决了铋的光谱干扰问题；
17
2.3.5 干扰
a） 液相--样品溶液中干扰元素优先反应，或形成络
合物吸附被测元素 的氢化物，消耗还原剂
消除：加入一些基体改进剂或选择合适的酸度以 及还原剂用量。 b） 气相--氢化物传输过程或原子化过程的的干扰，
消耗氢基，降低被测元素的原子化效率
消除：抑制干扰元素形成氢化物，或加入改进剂
吸附干扰元素的氢化物
4
1、基本原理
1.1 理论概述 三大类原子光谱 AAS、AES、AFS AFS三大突破 a）光源--空心阴极灯 b）氢化物--反应体系 c）断续流动--进样系统
5
1.2 荧光类型
a）共振荧光----原子吸收的逆过程 吸收的能量和释放的能量相等。
b）非共振荧光----能量不相等
1.3 荧光猝灭
使用氩气做载气和屏蔽气 氩气作用： a）载气 b）屏蔽气
6
基础知识
氢化物发生法其实质只是一个化学反应，一 般是在在强还原剂或其它因素的作用下被测 元素与H形成共价化合物，而这些化合物通 常在室温条件下以气态形式存在，这些气体 化合物被载气带入分析仪器的原子化区进行 分析。
7
氢化物发生法
目前用这种发生技术通常测定的 素主要有： As、Sb、Bi、Ge、Sn、 Pb、Se、Te、Zn、Cd 10个元素 Hg采用蒸气发生法。
AFS系列双道 原子荧光光度计
发展历史、基本原理和设计思路
1
氢化物Biblioteka Baidu生 原子荧光技术的发展历史
▪ 1974年Tsujii和Kuga首次将氢化物进样技术和无色散原 子荧光光谱技术相结合，开创了氢化物发生—无色散原 子荧光光谱分析技术（HG-AFS）。
▪ 1975年杜文虎等介绍了原子荧光法，次年研制了冷原子 荧光测汞仪.
10
1.5 缺点
▪ 必须使用高强度激发光源，特制元素灯 ▪ 无色散系统，要求避光性能要好 ▪ 受氢化物反应限制和元素的特性限制，目前只能
测量11中元素
As、Sb、Bi、Hg、Ge、Se、 Sn、Te、Pb、Zn、Cd
11
1.6 与AAS-HG的比较
▪ 光路简单，光程短 ▪ 可做多元素分析 ▪ 原子化效率高，对炉芯无特殊要求 ▪ 干扰小，记忆效应小 ▪ 灵敏度高，检出限低 ▪ 操作简单
还原反应，氩气--氢气火焰提供原子化温度 金属--酸体系；氯化亚锡--酸；硼氢化物--酸； 后者反应速度快，性能稳定，适合大多数元素
16
2.3.4 氢化物发生的特点
▪ 没有基体干扰 ▪ 原子化效率高 ▪ 氢化物蒸汽易于原子化 ，不需要高温 ▪ 不同价态的元素发身个氢化物反应的条件不同，
因此可以做价态分析
18
2.4 进样方式
2.4.1 间断
2.4.2 连续流动
样品 泵
还原剂
反 应 块
气液 分离
载气
2.4.3 流动注射 样品
载流
阀
还原剂 泵
反
应
气液
块
分离
载气
19
2.4.4 断续流动
载流 / 样品 还原剂
反
应
泵
块
载气
气液 分离
断续流动进样系统是北京海光公司的专利设 计，实现了在线清洗，节省样品消耗，安全可靠， 不存在转换阀的密封、漏液、腐蚀等问题
▪ 利用氢化物发生所产生的氢气使之在电热石英炉口形成 氢氩小火焰作为原子化器，从而使整个装置简单实用；
▪ 将高强度脉冲供电空心阴极灯成功地用于作AFS光源， 解决了无极放电灯制作工艺不完善和调谐困难等对使用 带来的不便；
▪ 将流动注射（FIA）技术、断续流动注射技术与AFS联用 开创了FIA-AFS全自动分析，并研制开发出全自动原子 荧光光谱仪。
内气----氢化物蒸汽、氩气、氢气 外气----氩气，作用如下： a）防止氢化物被氧化，降低原子化效率 b）防止荧光猝灭
15
2.3.2 特点 a）原子化效率高，尽可能多产生基态原子
b）没有背景发射，干扰小 c）稳定性好，只需要氩气 d）低温原子化，温度不可调 e）记忆效应小
2.3.3 氢化物发生和反应体系
13
2. 仪器构成
一条线结构，四部分： 光源，氢化物发生，原子化系统，检测系统
PMT
数据处理
HCL
原子化器
断续流动
自动进样
14
2.1 光源----高强度空心阴极灯 纯度高，不自吸，寿命3000mA/h，仪器电流 是
峰值，不是平均值。
2.2 光路----三个透镜，无色散元件 2.3 原子化器----屏蔽式石英炉 2.3.1 炉芯结构
AFS230E技术指标
▪ 检测线(D.L.): As、Se、Pb、Sn、Te、 Bi、Sb、 Zn、< 0.02 ng/mL
▪
Hg、Cd<0.001ng/ml
▪
Ge Zn<2.0 ng/ml
▪ 3.2.2 精度(RSD): <1.0%
▪ 线性范围: 大于三个数量级
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1.4 AFS的优点
▪ 非色散系统、光程短、能量损失少 ▪ 结构简单，故障率低 ▪ 灵敏度高，检出限低，与激发光源强度成正比 ▪ 接收多条荧光谱线 ▪ 适合于多元素分析 ▪ 原子化效率高，理论上可达到100% ▪ 采用日盲管检测器，降低火焰噪声 ▪ 线性范围宽，3个量级 ▪ 没有基体干扰 ▪ 可做价态分析 ▪ 只使用氩气，运行成本低
▪ 20世纪70年代末,郭小伟等研制成功研制了溴化物无极 放电灯,为原子荧光分析技术的进一步深入研究和发展 奠定了基础.
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氢化物发生 原子荧光技术的发展历史
▪ 1983年北京地质仪器厂,即现在的北京科创海光仪器有 限公司等研制了双通道原子荧光光谱仪，开创了领先世 界水平的有我国自主知识产权分析仪器的先河。
12
1.7 产品型号和特点
▪ 早期分立元件，微波源，无极放电灯，间断手动
进样 --主要XDY-1，2
▪ 计算机技术（单片机、系统机），空心阴极灯， 间断进样--3型，2A，120 ，220
▪ 计算机技术和断续流动----进样方式改革 2201，老230（自动进样）DOS系统
▪ Windows系统，串口控制----2202，230，2202E， 230E，3000，3100，9600，9700，9800
▪ 在此后的20多年中,北京科创海光仪器有限公司在开发原 子荧光分析方法,仪器的设计研制;尤其在氢化物发生原 子荧光分析方面做了大量卓有成效的工作.使我国在HGAFS技术领域处于国际领先地位。
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我国学者的工作中主要突破 有以下几方面
▪ 用溴化物无极放电灯代替碘化物无极放电灯，成功地解 决了铋的光谱干扰问题；
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2.3.5 干扰
a） 液相--样品溶液中干扰元素优先反应，或形成络
合物吸附被测元素 的氢化物，消耗还原剂
消除：加入一些基体改进剂或选择合适的酸度以 及还原剂用量。 b） 气相--氢化物传输过程或原子化过程的的干扰，
消耗氢基，降低被测元素的原子化效率
消除：抑制干扰元素形成氢化物，或加入改进剂
吸附干扰元素的氢化物
4
1、基本原理
1.1 理论概述 三大类原子光谱 AAS、AES、AFS AFS三大突破 a）光源--空心阴极灯 b）氢化物--反应体系 c）断续流动--进样系统
5
1.2 荧光类型
a）共振荧光----原子吸收的逆过程 吸收的能量和释放的能量相等。
b）非共振荧光----能量不相等
1.3 荧光猝灭
使用氩气做载气和屏蔽气 氩气作用： a）载气 b）屏蔽气
6
基础知识
氢化物发生法其实质只是一个化学反应，一 般是在在强还原剂或其它因素的作用下被测 元素与H形成共价化合物，而这些化合物通 常在室温条件下以气态形式存在，这些气体 化合物被载气带入分析仪器的原子化区进行 分析。
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氢化物发生法
目前用这种发生技术通常测定的 素主要有： As、Sb、Bi、Ge、Sn、 Pb、Se、Te、Zn、Cd 10个元素 Hg采用蒸气发生法。
AFS系列双道 原子荧光光度计
发展历史、基本原理和设计思路
1
氢化物Biblioteka Baidu生 原子荧光技术的发展历史
▪ 1974年Tsujii和Kuga首次将氢化物进样技术和无色散原 子荧光光谱技术相结合，开创了氢化物发生—无色散原 子荧光光谱分析技术（HG-AFS）。
▪ 1975年杜文虎等介绍了原子荧光法，次年研制了冷原子 荧光测汞仪.
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1.5 缺点
▪ 必须使用高强度激发光源，特制元素灯 ▪ 无色散系统，要求避光性能要好 ▪ 受氢化物反应限制和元素的特性限制，目前只能
测量11中元素
As、Sb、Bi、Hg、Ge、Se、 Sn、Te、Pb、Zn、Cd
11
1.6 与AAS-HG的比较
▪ 光路简单，光程短 ▪ 可做多元素分析 ▪ 原子化效率高，对炉芯无特殊要求 ▪ 干扰小，记忆效应小 ▪ 灵敏度高，检出限低 ▪ 操作简单
还原反应，氩气--氢气火焰提供原子化温度 金属--酸体系；氯化亚锡--酸；硼氢化物--酸； 后者反应速度快，性能稳定，适合大多数元素
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2.3.4 氢化物发生的特点
▪ 没有基体干扰 ▪ 原子化效率高 ▪ 氢化物蒸汽易于原子化 ，不需要高温 ▪ 不同价态的元素发身个氢化物反应的条件不同，
因此可以做价态分析
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2.4 进样方式
2.4.1 间断
2.4.2 连续流动
样品 泵
还原剂
反 应 块
气液 分离
载气
2.4.3 流动注射 样品
载流
阀
还原剂 泵
反
应
气液
块
分离
载气
19
2.4.4 断续流动
载流 / 样品 还原剂
反
应
泵
块
载气
气液 分离
断续流动进样系统是北京海光公司的专利设 计，实现了在线清洗，节省样品消耗，安全可靠， 不存在转换阀的密封、漏液、腐蚀等问题
▪ 利用氢化物发生所产生的氢气使之在电热石英炉口形成 氢氩小火焰作为原子化器，从而使整个装置简单实用；
▪ 将高强度脉冲供电空心阴极灯成功地用于作AFS光源， 解决了无极放电灯制作工艺不完善和调谐困难等对使用 带来的不便；
▪ 将流动注射（FIA）技术、断续流动注射技术与AFS联用 开创了FIA-AFS全自动分析，并研制开发出全自动原子 荧光光谱仪。
内气----氢化物蒸汽、氩气、氢气 外气----氩气，作用如下： a）防止氢化物被氧化，降低原子化效率 b）防止荧光猝灭
15
2.3.2 特点 a）原子化效率高，尽可能多产生基态原子
b）没有背景发射，干扰小 c）稳定性好，只需要氩气 d）低温原子化，温度不可调 e）记忆效应小
2.3.3 氢化物发生和反应体系
13
2. 仪器构成
一条线结构，四部分： 光源，氢化物发生，原子化系统，检测系统
PMT
数据处理
HCL
原子化器
断续流动
自动进样
14
2.1 光源----高强度空心阴极灯 纯度高，不自吸，寿命3000mA/h，仪器电流 是
峰值，不是平均值。
2.2 光路----三个透镜，无色散元件 2.3 原子化器----屏蔽式石英炉 2.3.1 炉芯结构