原子荧光光谱法及其应用剖析
原子荧光光谱分析法测定的应用实例及操作规程
原子荧光光谱分析法测定的应用实例及操作规程原子荧光光谱分析法测定的应用实例原子荧光光谱分析法具有很高的灵敏度，校正曲线的线性范围宽，能进行多元素同时测定。
这些优点使得它在冶金、地质、石油、农业、生物医学、地球化学、材料科学、环境科学等各个领域内获得了相当广泛的应用。
1、原子荧光法测定农产品中砷1）前处理：依照GB/T5009、11—2023的方法，取样品0、5—5、0克，置于50ml小烧杯中或小三角瓶中，加10ml硝酸，0、5ml 高氯酸，1、25ml硫酸，盖上小漏斗，放置过夜。
置于电热板上低温消解1—2小时后，提高温度消解，直至高氯酸烟冒尽时取下。
冷却后转移至25ml比色管中，加入2、5ml5%的硫脲，定容，30分钟后上机测定。
2）仪器条件：AFS230原子荧光分光光度计灯电流：60mA；负高压：300V；其它条件都为仪器默认即可；标准曲线浓度为0,1、0,2、0,4、0,8、0,10、0,ug/L。
用5%的盐酸作载流，1、5%的硼氢化钾作还原剂，进行测定。
2、原子荧光法测定农产品中汞1）前处理：依照GB/T5009、17—2023的方法，取样品0、3—0、5克，不要超过0、5克。
置于微波消解管中，加入5ml硝酸，1ml过氧化氢，拧紧消解管盖子，放置30—60min，再置于微波消解仪中，分三步完成消解步骤。
第一步让温度升至100度左右保持10分钟，第二步让温度升至150度保持10分钟，第三步让温度升至180度保持5分钟。
完成消解后，取出冷却，用0、02%的重铬酸钾溶液转移至25ml比色管中，并用其定容。
摇匀后上机测定。
2）AFS230原子荧光分光光计，灯电流：30mA；负高压：270V；其它条件都为仪器默认即可；标准曲线浓度为0,0、1,0、2,0、4,0、8,1、0ug/L，标准曲线用汞保存液定容。
其中汞保存液为0、02%的重铬酸钾和5%的硝酸混合溶液。
用5%的硝酸作载流，0、5%的硼氢化钾作还原剂，进行测定。
原子荧光光谱精讲
4.检测器
•
常用的是日盲光电倍增管，在多元素原子荧光分析仪中， 也用光导摄象管、析象管做检测器。检测器与激发光束成 直角配置，以避免激发光源对检测原子荧光信号的影响。
5.氢化物发生器 • • • • （1） （2） （3） （4） 间断法 连续流动法 断续流动法 流动注射氢化物技术
4.原子荧光法测定原理 • 在一定实验条件下，荧光强度与被测元素的浓度成正比。 据此可以进行定量分析（线性关系，只在低浓度时成立） • 随着原子浓度的增加，由于谱线展宽效应、自吸、散射等 因素的影响会使得曲线出现弯曲
5.氢化物（蒸气）发生原子荧光法 • 1）原理 • 氢化物发生进样方法，是利用某些能产生初生态氢的还原 剂或化学反应，将样品溶液中的待测组分还原为挥发性共 价氢化物，然后借助载气流（氩气）将其导入原子光谱分 析系统进行测量。
2) 谱线简单、干扰小；
3) 线性范围宽（可达 3 ~ 5个数量级）；
4) 易实现多元素同时测定（产生的荧光向各个方向发射）。
缺点 存在荧光淬灭效应、散射光干扰等问题。
二、原子荧光光谱法的基本原理
1.原子荧光的产生过程
＋ e
e
原子荧光
基态的原子蒸气吸收特定波长光辐射的能量而被激发到较高的激发态， 然后受激原子去活化回到较低的激发态或基态时便发射出一定波长的辐射 ———原子荧光
氢化物发生的优点： 分析元素能够与可能引起干扰的样品基体分离，消除了干 扰。 与溶液直接喷雾进样相比，氢化物法能将待测元素充分预 富集，进样效率接近100%。 连续氢化物发生装置易实现自动化。 不同价态的元素氢化物发生的条件不同，可进行价态分析。
氢化物反应种类 • 1）金属酸还原（Marsh反应） • 2）硼氢化物酸还原体系
原子荧光光谱法测定镉和铅技术应用
原子荧光光谱法测定镉和铅技术应用随着工业化进程的加速和人类活动的增加，环境污染问题越来越严重。
其中，重金属污染是一种常见的环境污染问题，镉和铅是其中比较常见的两种重金属。
这两种重金属对人体健康和生态环境都有很大的危害，因此，对镉和铅的检测和监测显得尤为重要。
本文将介绍一种常用的检测方法——原子荧光光谱法，并探讨其在镉和铅检测中的应用。
一、原子荧光光谱法的基本原理及优势原子荧光光谱法是一种基于原子吸收光谱法的分析方法。
它利用原子在高温火焰或电弧等条件下被激发发射出光谱线的特性，对样品中的金属元素进行检测和分析。
与传统的重金属检测方法相比，原子荧光光谱法具有以下优势：1. 灵敏度高。
原子荧光光谱法可以检测到非常微小的金属元素含量，其灵敏度可以达到百万分之一甚至更高。
2. 分析速度快。
原子荧光光谱法可以在短时间内完成分析过程，一般只需要几分钟到几十分钟，可以满足实时监测的需要。
3. 分析精度高。
原子荧光光谱法的分析结果准确可靠，其精度可以达到0.5%以下。
4. 可检测多种金属元素。
原子荧光光谱法可以同时检测多种金属元素，如铜、锌、镉、铅等。
二、原子荧光光谱法在镉检测中的应用镉是一种常见的重金属，它广泛应用于电池、电子产品、化工产品等领域。
然而，过量摄入镉会对人体健康造成极大的危害，如肝肾功能损害、骨质疏松、癌症等。
因此，对镉的检测和监测显得尤为重要。
原子荧光光谱法可以用于镉的检测和分析。
在实验中，首先将样品中的镉元素转化为气态原子，然后利用原子荧光光谱法检测其光谱线强度。
通过比对不同浓度的标准样品和待测样品的光谱线强度，可以计算出待测样品中镉元素的含量。
三、原子荧光光谱法在铅检测中的应用铅是一种常见的重金属，它广泛应用于电池、建筑材料、水管等领域。
然而，过量摄入铅会对人体健康造成极大的危害，如神经系统损害、贫血、生殖系统损害等。
因此，对铅的检测和监测显得尤为重要。
原子荧光光谱法可以用于铅的检测和分析。
原子荧光光谱法
原子荧光光谱法原子荧光谱（AFS）是介于原子发射光谱（AES）和原子吸收光谱（AAS）之间的光谱分析技术，它的基本原理就是：基态原子（一般蒸气状态）吸收合适的特定频率的辐射而被激发至高能态，而后激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光。
一、原子荧光光谱法原理1．1原子荧光的类型以及荧光猝灭（1）共振荧光当原子受到波长为入A的光能照射时，处于基态E0（或处于E0邻近的亚稳态E1）的电子跃迁到激发态E2,被激发的原子由E2回到基态E0（或亚稳态E1）时，它就放出波长入F的荧光。
这一类荧光称为共振荧光。
（2）直跃线荧光荧光辐射一般发生在二个激发态之间，处于基态E0的电子被激发到E2能级，当电子回到E1能级时，放出直跃荧光。
（3）阶跃线荧光当处于激发态E2的电子在放出荧光之前，由于受激碰撞损失部分能量而至E1回到基态时，放出阶跃线荧光。
（4）热助阶跃线荧光原子通过吸收光辐射由基态E0激发至E2能级，由于受到热能的进一步激发，电子可能跃迁至E2相近的较高能级E3,当其E3跃迁至较低的能级E1（不是基态E0）时所发射的荧光称为热助阶跃荧光。
小于光源波长称为反stoke效应。
（5）热助反stokes荧光（略）某一元素的荧光光谱可包括具有不同波长的数条谱线。
一般来说，共振线是最灵敏的谱线。
处于激发态的原子寿命是十分短暂的。
当它从高能级阶跃到低能级时原子将发出荧光。
M*TM+hr除上述以外，处于激发态的原子也可能在原子化器中与其他分子、原子或电子发生非弹性碰撞而丧失其能量。
在这种情况下，荧光将减弱或完全不产生，这种现象称为荧光的猝灭。
荧光猝灭有下列几类型：1）与自由原子碰撞M*+X=M+XM*T激发原子X、MT中性原子2）与分子碰撞M*+AB=M+AB这是形成荧光猝灭的主要原因。
AB可能是火焰的燃烧产物；3）与电子碰撞M*+e-=M+E-此反应主要发生在离子焰中4）与自由原子碰撞后，形成不同激发态M*+A=M x+AM*、M x为原子M的不同激发态5）与分子碰撞后，形成不同的激发态M*+AB=M x+AB6）化学猝灭反应M*+AB=M+A+BA、B为火焰中存在的分子或稳定的游离基2．荧光强度与分析物浓度间关系原子荧光强度I f与试样浓度C以及激发态光源的辐射强度I0存在以下函数关系I f二①I根据比尔一朗伯定律厅叫口•e-KLN]式中：①-原子荧光量子效率I-被吸收的光强I0-光源辐射强度K一峰值吸收系数L一吸收光程N一单位长度内基态原子数按泰勒级数展开，当N很小，则原子荧光强度I f表达式可简化为：I f二①I0KIN当所有实验条件固定时，原子荧光强度与能吸收辐射线的原子密度成正比，当原子化效率固定时，I f与试样浓度C成正比，即I=aC f上式线性关系，只在浓度低时成立。
原子光谱法的特点和具体应用
原子光谱法的特点和具体应用一、引言原子光谱法是一种应用广泛的分析化学方法，通过测量原子（离子）在特定能级之间的电磁辐射吸收或发射来获得样品中元素的信息。
本文将重点介绍原子光谱法的特点以及其在实际应用中的具体应用。
二、原子光谱法的特点1.高选择性和灵敏度原子光谱法能够对不同元素之间的能级进行准确测量和分离，其具有很高的选择性和灵敏度。
利用不同元素的特定能级可以实现对复杂样品中多个元素的同时分析，且在低浓度下依然可以获得较高的分析灵敏度。
2.宽线性范围原子光谱法的线性范围广，能够在低浓度和高浓度下同时进行准确测量。
这一特点使得原子光谱法在不同样品中测量元素含量时具有很大的灵活性和适用性。
3.无需样品预处理相比其他分析方法，原子光谱法无需对样品进行复杂的预处理步骤，可以直接对样品进行测量。
这一特点简化了分析流程，同时减少了样品损失和误差的可能性。
4.高分辨率原子光谱法能够提供高分辨率的测量结果。
通过细致调节仪器参数和优化实验条件，可以获得更准确的分析结果，尤其在复杂基质中的准确性更为突出。
三、原子光谱法的具体应用1.火焰光谱法火焰光谱法是原子光谱法中最常用的分析方法之一。
它利用样品在火焰中的燃烧产生的火焰光谱，通过测量吸收或发射光的强度来分析样品中的元素。
火焰光谱法广泛应用于环境监测、食品安全、农产品品质评价等领域。
2.原子吸收光谱法原子吸收光谱法是一种测量样品中特定元素吸收光的强度的方法。
它基于原子在特定能级间吸收特定波长光线的原理，通过测量吸收光强度来推断样品中目标元素的含量。
原子吸收光谱法广泛应用于环境监测、药物分析、矿产资源勘探等领域。
3.原子荧光光谱法原子荧光光谱法是一种基于样品中目标元素发射光谱的分析方法。
它利用目标元素在电磁场激励下发射特定波长的荧光光谱，通过测量发射光强度来推断样品中目标元素的含量。
原子荧光光谱法在金属材料分析、环境污染监测等领域具有广泛应用。
4.原子发射光谱法原子发射光谱法是一种测量样品中元素发射光强度的方法。
原子荧光光谱分析法
原子荧光光谱分析法原子荧光光谱分析法具有许多优点。
首先，它具有高选择性。
不同元素的原子荧光光谱具有独特的发射谱线，因此可以通过分析谱线的特征来确定元素的种类。
其次，它具有高灵敏度。
原子荧光光谱的灵敏度可以达到ppm（百万分之一）甚至ppb（十亿分之一）的级别，因此可以准确测量低浓度元素的含量。
此外，该方法还具有无损、快速、简便、高效的特点。
原子荧光光谱分析的操作步骤主要包括：试样的制备、仪器的校准和测量。
试样的制备过程通常包括溶解、溶解质的去除、稀释等步骤，以确保分析的准确性。
仪器的校准是为了消除仪器的系统误差，一般是通过测量已知浓度的标准样品来进行校准。
校准后，样品可以直接进行测量，得到原子荧光光谱。
根据光谱峰的强度和位置，可以确定样品中元素的种类和含量。
原子荧光光谱分析法可以应用于不同领域的元素分析。
例如，在环境科学中，可以用来分析水和土壤中的重金属元素，以评估环境污染的程度。
在材料科学和工业生产中，可以用来分析金属合金中的成分，以确保产品质量。
在生物医学领域，可以用来分析人体组织中的元素，以研究人体健康和疾病。
然而，原子荧光光谱分析方法也存在一些限制。
首先，由于原子荧光光谱需要能量激发原子才能产生光谱，因此只有具有较低能级的原子才能产生明显的荧光，高能级原子的荧光光谱往往比较弱。
其次，由于原子荧光光谱需要对样品进行激发，因此对于不同的元素需要不同的激发能量和波长，这增加了分析的复杂性。
此外，原子荧光光谱在测量过程中还容易受到背景噪声的干扰，影响测量结果的准确性。
总的来说，原子荧光光谱分析法是一种重要的分析技术，具有高选择性、高灵敏度、无损、快速、简便、高效等特点。
在各个领域的元素分析中有广泛的应用前景，是研究和应用的重要手段。
随着技术的不断发展，原子荧光光谱分析法将能够提供更加准确、灵敏、高效的元素分析方法。
原子吸收光谱法和原子荧光光谱法介绍及应用
4.2.1.2 光学系统
➢ 单光束光学系统
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
原子吸收光谱法与 原子荧光光谱法介绍和应用
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
Alan Walsh
(1916-1998) 和他的原子吸 收光谱仪在一 起
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
4.1 原子吸收光谱法
➢原子吸收光谱法（AAS）是基于气态的基态原 子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应 原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素 含量为基础的分析方法。
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
4.2 原子吸收分光光度计
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
4.2.1 仪器结构与工作原理
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
4.2.1.1 空心阴极灯
➢ 空心阴极灯(Hollow Cathode Lamp，HCL) ➢ 由待测元素的金属或合金制成空心阴极圈和钨或其
各个量子化能级上的分布遵循Boltzmann分布 定律：
Ni
gi
ΔEi
e kT
N0 g0
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 介绍和应用
4.1.1 原子吸收光谱的产生
➢处于基态原子核外层电子，如果外界所提供 特定能量(E)的光辐射恰好等于核外层电子基 态与某一激发态(i)之间的能量差(ΔEi)时，核 外层电子将吸收特征能量的光辐射由基态跃 迁到相应激发态，从而产生原子吸收光谱。
➢ 选择性好：谱线比原子发射少，谱线重叠概率小 。 ➢ 灵敏度高：适用于微量和痕量的金属与类金属元素
定量分析。 ➢ 精密度(RSD%)高：一般都能控制在5%左右。 ➢ 操作方便和快速： 无需显色反应。 ➢ 应用范围广。 ➢ 局限性：不适用于多元素混合物的定性分析；对于
仪器分析原理3原子荧光光谱与X射线荧光光谱分析
仪器分析原理3原子荧光光谱与X射线荧光光谱分析原子荧光光谱和X射线荧光光谱是常用的仪器分析原理之一、这两种分析方法可以快速准确地确定样品中元素的种类和含量。
下面将分别介绍原子荧光光谱和X射线荧光光谱的工作原理及其在仪器分析中的应用。
1.原子荧光光谱原子荧光光谱（Atomic Fluorescence Spectroscopy, AFS）是利用物质吸收射入能量后，再辐射能量的特性来分析物质中元素的种类和含量。
工作原理：原子荧光光谱的工作原理分为两个步骤：原子化和荧光辐射。
首先，样品通过加热、火焰、电磁辐射等方式使其原子化。
原子化是将样品中的元素由化合物或离子状态转变为单体原子的过程。
常用的原子化方式有火焰原子吸收光谱（Flame Atomic Absorption Spectroscopy, FAAS）和电感耦合等离子体发射光谱（Inductively Coupled Plasma Emission Spectroscopy, ICP-OES）等。
然后，通过激发原子辐射的方式，使其产生特定的荧光辐射。
荧光辐射的能量和波长是特定的，因此可以通过测量样品的荧光辐射来确定元素的种类和含量。
应用：原子荧光光谱广泛应用于环境、食品、农产品等领域的元素分析。
它具有分析速度快、准确度高、灵敏度高的特点。
可以用于分析痕量元素，如水中的重金属等。
2.X射线荧光光谱X射线荧光光谱（X-ray Fluorescence Spectroscopy, XRF）是利用物质受到X射线激发后发生荧光辐射的特性来分析样品中元素的种类和含量。
工作原理：X射线荧光光谱是利用样品中的元素受到高能X射线激发后产生特定能量的荧光X射线。
当样品被照射时，元素中的电子会被激发到较高能级，并在回到基态时发出荧光X射线。
每个元素的荧光X射线的能量和强度是特定的，通过测量荧光X射线的能量和强度可以确定样品中元素的种类和含量。
应用：X射线荧光光谱广泛应用于材料分析、岩石矿产分析、金属合金分析等领域。
原子荧光光谱原理及其应用
原子荧光光谱原理及其应用原子荧光光谱（Atomic Fluorescence Spectroscopy, AFS）是一种分析化学技术，用于测定和分析杂质、微量金属等在样品中的存在量，提供广泛的应用领域。
本文将详细介绍原子荧光光谱的原理以及其应用。
原子荧光光谱的原理基于激发原子的基态到激发态的跃迁过程。
在分析样品中，先将样品转化为气体态或溶液态，并通过光源（如Hollow Cathode Lamp）提供特定波长的入射光。
当入射光通过光束聚焦器后，会穿过火焰中的样品。
入射光的能量足以将样品中的原子从基态跃迁至激发态。
在激发态停留时间很短的情况下，原子会以荧光的形式回到基态。
通过探测器测量样品中发射的荧光光强度，就可以得到特定元素的荧光光谱。
1.选择性和灵敏性高：原子荧光光谱对特定元素具有高度的选择性和灵敏性，可以检测到极微量的金属离子，例如铜、铅、镉等。
2.多元素分析：原子荧光光谱可以同时分析多个元素，可以检测不同样品中多个元素的含量。
3.低背景噪音：由于火焰或其他燃烧技术可将大部分基质单质化，几乎没有背景噪音干扰。
4.样品准备简单：样品的准备工作相对简单，可以通过溶解、稀释、燃烧等方法进行。
在环境分析中，原子荧光光谱可以用于测定水和土壤中的重金属污染物。
例如，可以通过分析水中的镉和铅来评估水源的质量。
此外，原子荧光光谱还可以用于监测大气中的金属污染物，如铁、钼等。
在生物医学领域，原子荧光光谱被广泛应用于研究药物的药代动力学和毒性。
通过测定药物中的金属离子含量，可以评估药物的毒性，以及药物在体内和体外的代谢动力学。
此外，原子荧光光谱还可以用于研究人体内微量元素的异常情况，如铜代谢紊乱、铅中毒等。
在食品安全检测中，原子荧光光谱广泛应用于测定食品中的微量元素。
例如，可以通过分析食品中的铬、汞等重金属来评估食品的安全性。
此外，原子荧光光谱还可以用于检测农作物中的微量元素含量，以及评估土壤中重金属的污染情况。
原子荧光光谱分析法
CHAPTER 02
原子荧光光谱法基本原理
原子能级与跃迁
1 2 3
基态与激发态
原子中的电子按一定的能级分布，处于最低能级 的电子态称为基态，吸收能量后跃迁到较高能级 的电子态称为激发态。
能级跃迁
原子中的电子在吸收或发射特定频率的光子时， 会在不同的能级之间发生跃迁。这种跃迁是原子 荧光光谱分析的基础。
荧光寿命
荧光寿命是指原子在激发态停留 的平均时间。荧光寿命的长短决 定了荧光的强度和持续时间。
荧光光谱特性
01
荧光光谱
荧光光谱是指荧光强度随发射光子频率（或波长）的变化关系。通过测
量荧光光谱，可以获得关于原子能级结构和跃迁特性的信息。
02 03
斯托克斯位移
斯托克斯位移是指荧光光谱中发射光子的频率低于吸收光子的频率的现 象。这是由于在退激发过程中，原子会损失一部分能量给周围环境，导 致发射的光子能量降低。
多元素荧光光谱仪的研制
研制具有多通道检测能力的荧光光谱仪，实现对不同元素的独立检 测和同时测定。
多元素分析方法的建立
建立基于多元素荧光探针和荧光光谱仪的多元素分析方法，为复杂 样品的多元素分析提供有效手段。
现场、在线、实时监测技术的应用
便携式荧光光谱仪的研制
开发便携式、小型化的荧光光谱仪，实现现 场、在线、实时监测的可行性。
荧光探针性能优化
通过改变荧光团的结构、引入辅助基团等手段，优化荧光探针的性 能，提高其抗干扰能力和稳定性。
荧光探针的筛选与评估
建立荧光探针筛选和评估体系，对大量候选探针进行快速筛选和性 能评估，加速高性能荧光探针的开发和应用。
多元素同时测定技术的发展
多元素荧光探针的设计
开发能够同时识别多种元素的荧光探针，实现多元素的同时测定 ，提高分析效率。
原子荧光光谱法(afs)
原子荧光光谱法(afs)这一周我们继续推送各种分析方法的干货知识，今天推送的是有关原子荧光光谱的内容。
按照惯例，我们先来看看纲要——一概述二基本原理三仪器结构四应用情况下面，让我们开始今天的学习吧！一概述原子荧光光谱法（AFS）是一种痕量分析技术，是原子光谱法中的一个重要分支。
是介于原子发射光谱法(AES)和原子吸收光谱法(AAS)之间的光谱分析技术，所用仪器及操作技术与原子吸收光谱法相近。
（一）AFS的发展历程•1859年开始原子荧光理论的研究•1902年首次观察到钠的原子荧光•1962年提出将原子荧光用于化学分析•1964年得出原子荧光的基本方程式•1964年对Zn、Cd、Hg进行了原子荧光法的分析•1974年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）（二）AFS在我国的发展•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；•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；•1983年郭小伟等研制了双通道原子荧光光谱仪，后将技术转让给北京地质仪器厂，即现在的海光仪器公司，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。
在此后的20多年中，郭小伟等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HG-AFS技术领域处于国际领先地位。
（三）我国在AFS的主要突破•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；•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。
原子荧光光谱分析法在食品分析中的应用
原子荧光光谱分析法在食品分析中的应用一、概述原子荧光光谱分析法（AFS)是利用原子荧光谱线的波长和强度举行物质定性及定量分析办法，是介于原子放射光谱(AES）和原子汲取光谱（AAS)之间的光谱分析技术。
其基本原理为原子蒸气汲取特征波长的光辐射后，原子被激发至高能级，再跃迁至低能级的过程中，原子所放射的光辐射称为原子荧光。
原子荧光为光致发光，二次发光，激发光源停止时，再放射过程立刻停止。
对某一元素而言，原子汲取光辐射之后，按照跃迁过程中所涉及的能级不同，将放射出一组特征荧光谱线。
因为在原子荧光光谱分析的试验条件下，大部分原子处于基态，而且能够激发的能级又取决于光源所放射的谱线，因而各元素的原子荧光谱线非常容易。
按照所记录的荧光谱线的波长即可推断有哪些元素存在，这是定性分析的基础。
原子荧光可分为3类，即共振荧光、非共振荧光和敏化荧光，其中以共振原子荧光最强，在分析中应用最广。
优点为： (1)检出限低，敏捷度高。
对Zn、Cd等元素有相当低的检出限，Zn为0.04ng/cm3、Cd可达0.001ng/cm3因为原子荧光的辐射强度与激发光源成比例，采纳新的高强度光源可进一步降低其检出限。
现已有20多种元素低于原子汲取光谱法的检出限。
(2）干扰较少，谱线比较容易。
非色散原子荧光分析仪，结构容易，价格廉价。
(3）标准曲线线性范围宽，可达3一5个数量级。
(4）可多元素同时测定。
因为原子荧光是向空间各个方向放射的，比较简单制作多道仪器，因而能实现多元素同时测定。
二、原子关光光谱仪原子荧光光谱仪可分为单道和多道两类，前者一次只能测量一个元素的荧光强度，后者一次可同时测量多个元素。
(1)辐射源：用于激发原子使其产生原子荧光。
要求强度高，稳定性好。
光源分延续光源和线光源。
延续光源普通采纳高压氛灯，功率可高达数百瓦。
这种灯的测定敏捷度较低，光谱干扰较大，但是一个灯即可激发出各元素的荧光。
常用的线光源为脉冲供电的空心阴极灯、无电极放电灯及70年月中期提出的可控温度梯度原子光谱灯。
AFS原子荧光解析
? EHn +H2? （过剩）（m可以等于或不等于n） E— 被测元素 H?—氢自由基
? 氢化物发生进样方式及流程 进样方式采用直接传输法：分为连续流动
法、流动注射法、断续流动（间歇泵法），顺 序注射法。
1) 连续流动—样品及硼氢化钠溶液均以不同速度 在管子中流动并在混合器中混合，然后通过气 液分离器将氢化物送至原子化器，此法提供连 续信号，原理图见图一。
原子荧光的产生过程
e
＋
e
原子荧光
? 原子荧光为 光致发光，二次发光 ，激发光 源停止时，再发射过程立即停止。 原子荧光光谱法的应用原理
2. 原子荧光光谱法（ AFS）的原理
原子蒸气通过吸收特定波长的光辐 射能量而被激发，受激原子在去激发过 程中发射出波长相同或不同的光辐射时 产生原子荧光。
原子荧光光谱分析法是用激发光源 照射含有一定浓度的待测元素的原子蒸 气，处于基态的原子吸收光源的光子后 被激发到高能级，然后去激发回到较低 能级或基态，发出原子荧光。测定原子 荧光的强度即可求得待测样品中该元素 的含量。
? 图一 连续流动法原理图
2)流动注射法—样品通过采用阀进行采样“注射” 切换间隔送入反应器中然后经分离器分离进入 原子化器，信号为峰状信号，原理图见图二。
优点： 自动 定量进样，相对连续流动节省试剂； 分析速度快
缺点： 结构复杂；国产电磁阀容易漏液； 容易产生交叉污染，记忆效应
?
图二 流动注射法原理图
对某些元素原子化不够充分，如锗在T型管 中难以得到满意结果，石英管使用寿命短。
? 由于原子荧光辐射强度比较弱、谱线少，因而 要求单色器有很强的集光本领（色散元件有较 大的通光孔径），并不要求很高的分辨率。采 用200~300 mm焦距的单色器即可满足要求。
环境仪器分析(张宝贵) 第4章 原子荧光光谱法
4.2 氢化物发生体系
共价氢化物的生成,归纳起来,有三种还原体系
金属---酸还原体系 硼氢化钾（钠）---酸还原体系 电解法还原体系
三种还原体系
反应原理 金属体系：
Zn + 2HCl
+
Em +
ZnCl2 + 2H*
EHn + H2
Em 表示发生还原反应的正离子 H* 表示初生态
硼氢化钾（钠）---还原体系
原子荧光方法中，最主要，最有应用价值的是
氢化物原子荧光法，它具有检出限低，仪器便 宜，该方法最适宜测定的元素如As，Pb，Hg， Ca，Se等，恰恰是环保，临床医药，半导体 工业最常测定的元素。因此，原子荧光是重要 的无机痕量分析方法之一。
原子发射、吸收和荧光光谱
（1）发射与吸收光谱--线状光谱
NaBH4 + 3H2O + HCl 8H*
Em
+
H3BO3 + NaCl + 8H*
EHn + H2
优缺点比较
金属---酸
还原能力差、少数元素能 生成 EHn,AsH3, SnH2,SeH2 还原能力强，已知有10种 元素可生成共价氢化物： As,Sb,Bi,Pb,Se,Te,Ge,Sn, Zn,Cd
大气及大气颗粒物
原子荧光光谱法用于测定大气及颗粒物中某些元
素的测定，为了解大气的污染情况提供信息。用 双道原子荧光光度计测定空气中的铅、硒的含量， 检出限分别达到1 µg/L和4.72×10-5 mg/m3。用 冷原子荧光光谱法测定大气中痕量气态总汞、汞 矿区冶炼车间空气中的二价汞、垃圾卫生填埋场 排气筒中的气态总汞及排气筒中单甲基汞和二甲 基汞的含量。经消解后，采用原子荧光光谱法可 对大气颗粒物中铅、汞、砷和锑等重金属元素的 分布进行分析。
论原子荧光光谱分析技术的创新与发展
论原子荧光光谱分析技术的创新与发展【摘要】原子荧光光谱分析技术是一种重要的分析方法，具有广泛的应用价值。
本文首先介绍了原子荧光光谱分析技术的概述和应用价值，接着对其发展历程和关键技术创新进行了详细探讨。
结合研究进展，分析了原子荧光光谱分析技术在环境监测和生物医学领域中的应用情况。
展望了该技术的未来发展方向，并探讨了它对科学研究和技术发展的重要影响。
通过本文的阐述，读者可以更深入地了解原子荧光光谱分析技术的创新与发展，以及其在不同领域的应用前景。
【关键词】关键词：原子荧光光谱分析技术、创新、发展、历程、关键技术、研究进展、环境监测、生物医学、未来发展方向、影响、应用价值。
1. 引言1.1 原子荧光光谱分析技术概述原子荧光光谱分析技术是一种基于原子的分析方法，利用原子在光激发下吸收特定波长的能量并发射特征光谱的特性进行元素分析。
其原理是原子在高能级激发后会回到基态并发射特定波长的光谱线，每种元素都有独特的谱线，通过测量这些谱线的强度和波长可以确定样品中元素的种类和含量。
原子荧光光谱分析技术具有灵敏度高、准确性好、分析速度快、不需预处理样品、非破坏性等优点，被广泛应用于环境监测、食品安全、药品分析、地质勘探等领域。
随着仪器设备的不断改进和技术的进步，原子荧光光谱分析技术在分析精度和灵敏度上都取得了重大突破和创新，为科学研究和工业生产提供了强大的技术支持。
1.2 原子荧光光谱分析技术的应用价值原子荧光光谱分析技术是一种重要的化学分析技术，具有广泛的应用价值。
其主要应用领域包括环境监测、生物医学领域以及工业生产等方面。
在环境监测方面，原子荧光光谱分析技术可以用于检测环境中的各种重金属和有机物质的含量，包括汞、铅、镉等对人体有害的物质。
通过该技术，可以快速准确地分析出环境样品中的各种成分，为环境保护和治理提供重要依据。
在生物医学领域中，原子荧光光谱分析技术可以用于检测人体内的微量元素含量，如铁、锌、镉等，帮助医生诊断疾病和制定治疗方案。
原子荧光光谱法定量
原子荧光光谱法定量
原子荧光光谱法（Atomic Fluorescence Spectroscopy，AFS）是一种用于定量分析的光谱技术，通常用于检测和测定液体样品中的金属元素。
下面是使用原子荧光光谱法进行定量分析的一般步骤：
1.样品制备：收集待测样品，必要时对样品进行前处理，以确保
合适的样品状态和浓度范围。
2.原子化：将样品中的金属元素原子化。
这通常通过火焰、电感
耦合等离子体（ICP）、石墨炉等手段来实现。
原子化的目的是将金属元素从其化合物中转化为自由的原子态。
3.激发和发射：通过使用激发源（通常是辐射源，如光源或激光）
激发原子的电子，导致金属原子发射荧光辐射。
每个金属元素都有独特的光谱线，这些光谱线可以用于唯一地识别和测定该元素。
4.分析光谱：通过使用荧光光谱仪测量发射的荧光光谱。
光谱中
的荧光峰的强度与样品中金属元素的浓度成正比。
5.制备标准曲线：使用一系列已知浓度的金属元素标准溶液，绘
制标准曲线。
这将用于将光谱信号转换为元素浓度。
6.定量分析：将样品中的光谱信号与标准曲线进行比较，从而确
定样品中金属元素的浓度。
7.质量控制：进行质量控制，确保分析的准确性和可靠性。
这包
括使用质控样品、重复分析等。
原子荧光光谱法的优势在于其高灵敏度、选择性和多元素分析能
力。
然而，需要注意的是，对于不同元素，可能需要调整光谱测量条件，并考虑矩阵效应等因素。
第5节 原子荧光光谱分析法解析
（2）非共振荧光
当荧光与激发光的波长不相同时，产生非共振荧光； 分为：直跃线荧光、阶跃线荧光、anti-Stokes荧光三种；
直跃线荧光（Stokes荧光）：跃回到高于基态的亚稳态时
所发射的荧光；荧光波长大于激发线波长（荧光能量间隔小 于激发线能量间隔）； a b c d
07:12:48
直跃线荧光（Stokes荧光）
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（3）敏化荧光
受光激发的原子与另一种原子碰撞时，把激发能传递另
一个原子使其激发，后者发射荧光；
火焰原子化中观察不到敏化荧光； 非火焰原子化中可观察到。 所有类型中，共振荧光强度最大，最为有用。
07:12:48
3.荧光猝灭与荧光量子效率
荧光猝灭： 受激发原子与其他原子碰撞，能量以热或其
他非荧光发射方式给出，产生非荧光去激发过程，使荧光减
弱或完全不发生的现象。 荧光猝灭程度与原子化气氛有关，氩气气氛中荧光猝灭 程度最小。如何恒量荧光猝灭程度？ 荧光量子效率： = f / a
f 发射荧光的光量子数； a吸收的光量子数之比；
荧光量子效率≈1
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4.待测原子浓度与荧光的强度
Pb原子：吸收线283.13 nm；荧光线407.78nm； 同时存在两种形式： 铊原子：吸收线337.6 nm；共振荧光线337.6nm； 直跃线荧光535.0nm； a b c d
07:12:48
阶跃线荧光：
光照激发，非辐射方式释放部分能量后，再发射荧光返回 基态；荧光波长小于激发线波长（荧光能量间隔大于激发线能 量间隔）；非辐射方式释放能量：碰撞，放热； 光照激发，再热激发，返至高于基态的能级，发射荧光， 图(c)B、D ； Cr原子：吸收 线359.35nm；再 a b c d
原子荧光光谱法的优缺点
原子荧光光谱法的优缺点
原子荧光光谱法的优点主要包括：
1.检测限低、灵敏度高：该方法可以检测到较低浓度的元素，因
为荧光信号与元素浓度成正比。
2.谱线简单、干扰小：原子荧光光谱法产生的光谱线较为简单，
干扰较小，因此能够准确地进行定量分析。
3.分析速度快：该方法可以同时对多个元素进行检测，并且分析
速度较快，适用于大量样品的快速分析。
4.准确度高：原子荧光光谱法具有较高的准确度，其相对误差一
般在1%以下。
然而，原子荧光光谱法也存在一些缺点：
1.受激发光源限制：该方法需要使用高强度光源，因此可能会受
到光源的限制。
2.散射光干扰：原子荧光光谱法容易受到散射光的干扰，可能会
影响分析结果的准确性。
3.仪器昂贵、维护困难：原子荧光光谱仪较为昂贵，并且需要定
期进行维护和校准，增加了使用成本。
4.无法进行定性分析：原子荧光光谱法只能进行定量分析，无法
进行定性分析，限制了该方法的应用范围。
总体来说，原子荧光光谱法具有灵敏度高、干扰小、分析速度快等优点，但也存在一些缺点，如需要高强度光源、容易受到散射光干扰等。
在实际应用中，可以根据具体情况选择是否采用该方法进行元素检测。
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第二节 原子吸收分光光度仪
atomic absorption spectrometer
第三节 干扰与抑制
interferences and elimination
第四节 操作条件选择与应用
choice of operating condition and application
荧光猝灭程度与原子化气氛有关，氩气气氛中荧光猝灭 程度最小。如何恒量荧光猝灭程度？
荧光量子效率： = f / a
f 发射荧光的光量子数； a吸收的光量子数之比；
荧光量子效率≈1
4.待测原子浓度与荧光的强度
当光源强度稳定、辐射光平行、自吸可忽略 ，发射荧光 的强度 If 正比于基态原子对特定频率吸收光的吸收强度 Ia ；
第六章
原子吸收光谱
分析法
atomic absorption
spectrometry,AAS
第五节 原子荧光光谱
分析法
atomic fluorescence spectrometry,AFE
一、概述
generalization
二、基本原理
basic theory
三、原子荧光光度计
atomic fluorescence spectrometry
特点： 光源
与检测器 成一定角 度；
多道原子荧光仪
多个空心阴极灯同时照射，可同时分析多个元素
2．主要部件
光源：高强度空心阴极灯、无极放电灯、可调频激光器； 可调频激光器：高光强、窄谱线；
原子化装置：与原子吸收法相同； 色散系统：光栅、滤光器； 检测系统：
内容选择：
第一节 原子吸收光谱分析基本原理
一、概述
原子在辐射激发下发射的荧光强度来定量分析的方法； 1964年以后发展起来的分析方法；属发射光谱但所用仪器 与原子吸收仪器相近；
1.特点
(1) 检出限低、灵敏度高 Cd：10-12 g ·cm-3； Zn：10-11 g ·cm-3；20种元素优于AAS
(2) 谱线简单、干扰小 (3) 线性范围宽（可达3～5个数量级） (4) 易实现多元素同时测定（产生的荧光向各个方向发射）
图(c)B、D ；
a
b
Cr原子：吸收
c
d
线359.35nm；再
热激发，荧光发
射线357.87nm，
图(c)B、D
anti-Stokes荧光：
荧光波长小于激发线波长；先热激发再光照激发(或反
之)，再发射荧光直接返回基态；图(d) ；
铟原子：先热激发，再吸收光跃迁451.13nm；发射荧光
410.18nm， 图(d)A、C ；
铊原子：吸收线337.6 nm；共振荧光线337.6nm；
直跃线荧光535.0nm；
a
b
c
d
阶跃线荧光：
光照激发，非辐射方式释放部分能量后，再发射荧光返回
基态；荧光波长大于激发线波长（荧光能量间隔小于激发线能
量间隔）；非辐射方式释放能量：碰撞，放热；
光照激发，再热激发，返至高于基态的能级，发射荧光，
2.原子荧光的产生类型
三种类型：共振荧光、发后，激发态原子
再发射出与共振线波长相同的荧光；见图A、C；
热共振荧光：若原子受热激发处于 压稳态，再吸收辐射进一步激发，然 后再发射出相同波长的共振荧光；见
图B、D；
（2）非共振荧光
当荧光与激发光的波长不相同时，产生非共振荧光；
If = Ia
在理想情况下：
If Φ I0A K 0lN K c
I0 原子化火焰单位面积接受到的光源强度；A为受光照射在 检测器中观察到的有效面积；K0为峰值吸收系数；l 为吸收光 程；N为单位体积内的基态原子数；
三、原子荧光光度计
1．仪器类型
单通道：每次分析一个元素； 多通道：每次可分析多个元素； 色散型：带分光系统； 非色散型：采用滤光器分离分析线和邻近线；
第五节 原子荧光光谱分析法
atomic fluorescence spectrometry,AFE
结束
2.缺点 存在荧光淬灭效应、散射光干扰等问题；
二、基本原理
1．原子荧光光谱的产生过程
过程： 当气态原子受到强特征辐射时，由基态跃迁到激 发态，约在10-8s后，再由激发态跃迁回到基态，辐射出与吸 收光波长相同或不同的荧光；
特点： （1）属光致发光；二次发光； （2）激发光源停止后，荧光立即消失； （3）发射的荧光强度与照射的光强有关； （4）不同元素的荧光波长不同； （5）浓度很低时，强度与蒸气中该元素的密度成正比，定 量依据(适用于微量或痕量分析)；
分为：直跃线荧光、阶跃线荧光、anti-Stokes荧光三种；
直跃线荧光（Stokes荧光）：跃回到高于基态的亚稳态时
所发射的荧光；荧光波长大于激发线波长（荧光能量间隔小
于激发线能量间隔）；
a
b
c
d
直跃线荧光（Stokes荧光）
Pb原子：吸收线283.13 nm；荧光线407.78nm； 同时存在两种形式：
a
b
c
d
（3）敏化荧光
受光激发的原子与另一种原子碰撞时，把激发能传递另 一个原子使其激发，后者发射荧光；
火焰原子化中观察不到敏化荧光； 非火焰原子化中可观察到。 所有类型中，共振荧光强度最大，最为有用。
3.荧光猝灭与荧光量子效率
荧光猝灭： 受激发原子与其他原子碰撞，能量以热或其 他非荧光发射方式给出，产生非荧光去激发过程，使荧光减 弱或完全不发生的现象。