原子荧光光谱基本原理及应用
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
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。
原子荧光光谱分析
1优点
（1. 有较低的检出限，灵敏度高。忒别对Cd，Zn等元 素有较低的检出限。
（2.干扰较少，谱线比较简单。
（3.分析校准曲线线性范围宽，可达3～5个数量级。 （4.能实现多元素同时测定。
2.缺点
（ 1.适用分析的元素范围有限，有些元素的灵敏度 低、线性范围窄。
（ 2.原子荧光转换效率低，因而荧光强度较弱，给 信号的接收和检测带来一定困难。
（ 3.散射光对原子荧光分析影响较大，但采用共振 荧光线做分析线，可有效降低散射光的影响。
3.分类
1.共振荧光
发射与原吸收线波长相同的荧光为共振荧光。 2.非共振荧光
荧光的波长与激发光不同时，称非共振荧光。 非 共振荧光又分为直跃线荧光、阶跃线荧光、 antiStokes （反斯托克斯）荧光。
显示测量结果的装置。
6.应用
定量分析应用于冶金、地质、医药和环境保护部门中 痕量元素的测量。元素有各自的特征原子荧光光谱，根据 记录的荧光谱线可判断哪些元素存在。
原子荧光光谱法还可用来测量火焰的温度，诊断电感 耦合等离子体的特性。
7.展望
原子荧光光谱法具有设备简单、各元素相互之间的光 谱干扰少和多元素可以同时测定等优点，是一种有潜力的 痕量分析方法。今后的任务是发展新的光源和寻找更理想 的原子化器。
3.anti-Stokes荧光 当自由原子跃迁至某一能级，其获得的能量一部分 是由光源激发能供给，另一部分是热能供给，然后返回低 能级所发射的荧光为anti-Stokes荧光，激发光源停止时， 再发射过程立即停止。
对于某一元素来说，原子吸收了光辐射之后，根据跃 迁过程中所涉及的能级不同，将发射出一组特征荧光谱线。 由于在原子荧光光谱分析的实验条件下 ,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发射的谱线 , 因而各元素的原子荧光谱线十分简单。根据所记录的荧光 谱线的波长即可判断有哪些元素存在，这是定性分析的基 础。
原子荧光光谱法同时测定环境水样中砷和汞
原子荧光光谱法同时测定环境水样中砷和汞原子荧光光谱法（Atomic Fluorescence Spectroscopy，AFS）是一种常用的分析方法，可同时测定环境水样中砷和汞的含量。
本文将对该方法进行详细介绍，并探讨其在环境监测中的应用。
一、原子荧光光谱法的原理原子荧光光谱法是基于原子荧光现象的分析方法。
其原理是将待测样品中的砷和汞原子激发至高能级，随后通过荧光转换回低能级从而产生可测量的荧光信号。
该信号的强度与样品中砷和汞元素的含量成正比，从而可定量测定其浓度。
二、实验步骤1. 样品的制备：将环境水样经过前处理步骤，如过滤、酸化等，将样品中的砷和汞转化为易于测量的形态。
2. 仪器的调试：根据实验要求，对原子荧光光谱仪进行调试，保证其工作状态良好。
3. 样品的测量：将经过前处理的水样加载到原子荧光光谱仪中，按照仪器的操作步骤进行测量，并记录荧光信号的强度。
4. 数据处理和结果分析：根据荧光信号的强度，结合标准曲线，计算样品中砷和汞的含量。
三、优势和应用1. 高灵敏度：原子荧光光谱法具有很高的灵敏度，可检测到非常低浓度的砷和汞。
2. 高选择性：原子荧光光谱法可通过选择性吸收和发射波长，避免干扰物质的影响，提高分析结果的准确性。
3. 宽线性范围：原子荧光光谱法的线性范围宽，适用于不同浓度范围的样品。
4. 速度快：原子荧光光谱法具有较快的分析速度，适用于大批量样品的分析。
5. 应用广泛：原子荧光光谱法可用于环境水样、土壤样品、食品样品等多种样品类型的分析。
四、实验条件的优化在使用原子荧光光谱法进行砷和汞的测定时，需优化实验条件，以提高测量结果的准确性和精确度。
1. 激发波长和发射波长的选择：根据待测元素的特征谱线，选择合适的激发波长和发射波长，避免干扰。
2. 荧光信号的积分时间：根据样品中砷和汞的浓度范围及目标灵敏度，选择合适的荧光信号积分时间。
3. 荧光信号的增强方法：为提高信号强度，可尝试增加荧光信号的增强剂，如氢化物生成剂等。
原子荧光光度计的基本原理及使用注意事项和维护保养方法
原子荧光光度计的基本原理及使用注意事项和维护保养
方法
原子荧光光度计（Atomic Fluorescence Spectroscopy, AFS）是一种常用的光谱分析仪器，用于测量和分析样品中的原子浓度。
它的基本原理是利用原子在能级跃迁过程中产生的荧光信号来测量原子的浓度。
1.基本原理：
-原子化：将样品中的原子转化为气态原子，通常使用火焰或石墨炉等方法将固态或液态样品转化为气态原子。
-激发：使用一定波长的光源，激发样品中的原子从基态跃迁到激发态。
-荧光测量：测量样品中原子在激发态和基态之间跃迁时产生的荧光信号，荧光的强度与原子浓度成正比。
2.使用注意事项：
-样品准备：样品应该具有足够高的纯度和稳定性，以减少干扰因素对测量结果的影响。
-仪器校准：在进行测量前，需要校准仪器以获得准确的测量结果。
-光路调节：确保光路清洁和对齐，以保证光源的稳定性和荧光信号的准确测量。
-观察时间：不同样品的测量时间可能会有所不同，观察时间应该根据样品浓度和分析要求进行调整。
3.维护保养方法：
-仪器清洁：定期清洁仪器的光路、采样系统和其他部件，以确保测量过程中的准确性和重复性。
-光源更换：定期更换荧光光度计的光源，以保持稳定的光强和准确的测量结果。
-标准溶液校准：定期校准仪器使用的标准溶液，以确保测量结果的准确性。
-温度和湿度控制：保持仪器工作环境的稳定，控制温度和湿度对仪器性能和测量结果的影响。
总之，原子荧光光度计是一种常用的分析仪器，可以用于测量样品中的原子浓度。
使用前需要注意样品准备和仪器校准等事项，并定期进行仪器的维护保养，以确保测量结果的准确性和可靠性。
原子荧光光度法基本原理
原子荧光原理及应用原子荧光光谱法，英文是atomic fluorescence spectrometry[ə'tɔmik flu:ə'resəns spektrəu'metrik] 简写为AFS。
需要了解的是AES、AAS。
一、原子荧光光谱的产生气态自由原子，吸收光源（常用空心阴极灯）的特征辐射后，原子的外层电子跃迁到较高能级，然后又跃迁返回基态或较低能级，同时发射出与原激发波长相同或不同的发射光谱即为原子荧光。
原子荧光是光致发光，也是二次发光。
当激发光源停止照射之后，再发射过程立即停止。
对该概念的理解有以下几点：（1）产生气态自由原子的方式有：火焰、石墨炉、电激发、热激发、电感耦合等离子焰。
在AFS中主要是火焰。
（2）原子荧光可分为三类：即共振荧光、非共振荧光和敏化荧光，实际的到的原子荧光谱线，这三种荧光都存在。
其中以共振原子荧光最强，在分析中应用最广。
共振荧光是所发射的荧光和吸收的辐射波长相同，当发射的荧光与激发光的波长不相同时，产生非共振荧光，非共振荧光又分为直跃线荧光、阶跃线荧光、anti-Stokes（反斯托克斯）荧光。
敏化荧光:受光激发的原子与另一种原子碰撞时，把激发能传递给另一个原子使其激发，后者再以发射形式去激发而发射荧光即为敏化荧光。
火焰原子化器中观察不到敏化荧光，在非火焰原子化器中才能观察到。
共振荧光是所发射的荧光和吸收的辐射波长相同。
只有当基态是单一态，不存在中间能级，才能产生共振荧光。
非共振荧光是激发态原子发射的荧光波长和吸收的辐射波长不相同。
非共振荧光又可分为直跃线荧光、阶跃线荧光和反斯托克斯荧光。
直跃线荧光是激发态原子由高能级跃迁到高于基态的亚稳能级所产生的荧光。
阶跃线荧光是激发态原子先以非辐射方式去活化损失部分能量，回到较低的激发态，再以辐射方式去活化跃迁到基态所发射的荧光。
直跃线和阶跃线荧光的波长都是比吸收辐射的波长要长。
反斯托克斯荧光的特点是荧光波长比吸收光辐射的波长要短。
原子荧光光谱的分析原理和注意事项分析 原子荧光光谱工作原理
原子荧光光谱的分析原理和注意事项分析原子荧光光谱工作原理原子荧光光谱仪，可用于黄金矿山中原矿及尾矿、载金炭及解析炭、解析贵、贫液以及氰化浸金液中金的测定。
同时也充分地质冶金行业对于小于0.1ppb微量金的测试需求。
该款仪器具有灵敏度高，优于石墨炉原子吸取，媲美ICP—MS；测试速度快，每次数据仅需5秒；测试成本低，每个样品测试成本仅需0.08元。
该产品适用于大量测试化探样品中金元素的试验室。
工作原理：液态样品经雾化器雾化后形成气溶胶，气溶胶在预混合雾化室中与燃气充分混合均匀，再通过燃烧的热量使进入火焰的试样蒸发、熔融、分解成基态原子，基态原子被高性能空心阴极灯激发至高能态，处于高能态的原子不稳定，在去激发的过程中以光辐射的形式发射出原子荧光。
原子荧光的强度与被测元素在样品中的含量成正比，从而测定样品中金的含量。
注意事项：1、原子荧光光谱法是一种痕量和超痕量分析方法。
因此，在测定较高含量样品时，应预先稀释后进行测定，如不慎碰到极高含量时（特别是Hg）则管路系统将受到严重污染。
可将载流／样品进样管放入10％HCl（V／V）溶液中，启动蠕动泵不断进行清洗，如仍旧难以清洗干净时，则需更换聚四氟乙稀管路，一般情况下，均可得明显改善，如仍有残余难以清除情况下，则需对石英炉管情况，依照说明书将石英炉管拆下，用2030％王水浸泡24小时左右。
然后再用去离子水清洗干净，晾干或置于烘箱内烘干后使用。
2、为保持仪器表面清洁，可用洗涤剂稀释后用干净的纱布浸湿后擦拭，再用干净湿纱布擦洗。
3、仪器中的透镜应保持清洁，如发觉不洁现象，可用脱脂棉蘸乙醇和乙醚的混合液拧干后擦拭。
（混合液为：30％乙醇和70％乙醚）4、原子化室内简单受酸气和盐类的侵蚀，因此透镜前帽盖和原子化器上会有白色沉淀物形成的斑点，可用干净的纱布擦拭，以保持清洁。
5、更换点火的电炉丝要依照说明书要求，将备有专用的炉丝换上即可，不可将炉丝剪短，否则阻值发生变化，与输人电压不能匹配。
原子荧光光谱仪的工作原理
原子荧光光谱仪的工作原理首先，光源产生具有适当波长和强度的辐射能量，这些能量被用来激发样品中的原子或离子。
常用的光源有氘灯、氙灯、镓灯等。
其中，氘灯和氙灯主要用于可见光区域的激发，而镓灯主要用于紫外光区域的激发。
进样系统用于将样品引入到光谱仪中进行分析。
一般情况下，样品先经过制样和预处理处理，然后使用自动进样装置将样品引入原子荧光光谱仪中。
激发系统是将光源产生的辐射能量传递到样品中的装置。
一种常用的激发方式是电感耦合等离子体（ICP）激发。
通过将样品制成细雾喷入ICP激发器的火焰中，样品中的原子或离子会被激发到高能级。
荧光收集系统用于收集激发后的原子或离子发射的荧光。
荧光收集系统一般包括透镜、光纤和荧光收集器等部分。
它们的作用是将发射的荧光聚焦、收集并传送到光谱仪的光谱分离系统中。
光谱分离系统是将收集到的荧光进行光谱分离，一般是通过光栅来实现。
光栅将荧光按频率进行分离，不同波长的荧光进入不同的光电检测器。
光电检测器是用来测量各个波长荧光的强度的设备。
目前常用的光电检测器有光电二极管（PMT）和光电倍增管（PMT）。
根据检测到的荧光强度，可以推断出样品中特定元素的存在及其浓度。
在原子荧光光谱仪的工作过程中，样品通常处于较高的温度和真空环境下，以确保样品原子或离子的稳定性和灵敏度。
同时，仪器还需要进行校准以确保测量结果的准确性。
总的来说，原子荧光光谱仪通过使用光源激发样品中的原子或离子，然后收集并测量其发射的荧光光谱，最终确定样品中特定元素的存在及其浓度。
该仪器在分析环境污染、药物研究、冶金工业等领域具有广泛的应用前景。
原子荧光光谱法及其在水分析中的应用
原子荧光光谱法及其在水分析中的应用摘要：原子荧光光谱法起源于上世纪六十年代，是一种有效的氢化物分析技术，随着近年来的发展，根据原子荧光光谱分析技术逐渐开始在水分析中得到应用，并能够测定大多数容易挥发的元素。
因此本文通过简述原子荧光光谱法的概念、基本原理以及特点，分析其在水分析中的具体应用，以期为相关研究和应用活动提供借鉴和参考。
关键词：原子荧光光谱法；水分析；应用前言当前随着我国城市化和工业化的加快发展，由此产生的工业废水中含有大量的重金属和相关化合物，对自然环境以及人类的生活生存环境产生了巨大的影响。
这些重金属物质具有一定的毒性，会破坏生态系统的多样性，并对人体健康产生严重威胁。
因此对环境水样中的化合物检测逐渐受到重视。
而原子荧光光谱法作为一种新型的检测方法，因其具有灵敏度较高、精确度高、抗干扰性强、操作简单的优势而被推广应用。
1原子荧光光谱概述1.1原子荧光光谱法的概念原子荧光光谱法是一种介于原子吸收和原子发射光谱之间的光谱分析方法，其具有谱线简单、低检出限较高、灵敏度较高的优势，被很多检测单位或机构所重视。
原子荧光光谱法利用连续光源对水中含有的元素进行分析，其效果比其他检测方法更为有效，主要是由于原子荧光的信噪比相对较大，使其灵敏度极高，线性范围宽。
从而能够更好的检测出水中含有的重金属元素和其他易挥发的化合物元素。
1.2原子荧光光谱法的基本原理原子荧光光谱法的基本原理即是利用硼氢化钾或者硼氢化钠作为还原剂，将样品溶液中含有的元素还原为挥发性气态的氢化物。
通过载气将待分析氢化物导入到原子化器中，当基态原子被特征波长的共振射线照射后，基态原子表面的电子会充分吸收辐射，从低能态跃迁到高能态。
不过这一过程中大多数原子会因为二次碰撞而重新跃迁回基态并且不会发生辐射。
但有部分被激发的原子在跃迁回低能态时能够发出原子荧光。
检测人员通过改变测试条件来测量原子荧光的强度，以实现确定待测元素含量的目的[1]。
原子荧光光度法原理
原子荧光光度法原理原子荧光光度法是一种用于测定物质中微量金属元素的分析方法。
其基本原理是利用原子在高温条件下激发发射特定波长的荧光信号，通过测定荧光强度来确定样品中目标元素的浓度。
以下将详细阐述原子荧光光度法的原理。
1. 原子激发与荧光发射当样品经过气体放电或火焰原子化时，样品中的元素会被激发到高能级。
这些激发态原子会经历无辐射跃迁或自发辐射跃迁，最终返回基态。
在这个过程中，原子会发射出一定波长的荧光光子，即荧光发射。
2. 荧光发射谱的特点每个元素都有独特的原子谱线，其荧光发射谱特点取决于原子的能级结构。
谱线的强度与原子的浓度成正比。
因此，通过测量荧光发射谱线的强度，可以推断出样品中目标元素的浓度大小。
3. 荧光发射光度计的构成原子荧光光度法通常使用荧光发射光度计来测量荧光信号的强度。
光度计由光源、样品腔室、光栅或滤光片、光电倍增管（PMT）等组成。
光谱仪通常用于选择所需的荧光谱线。
4. 校正与标准曲线在原子荧光光度法中，校正和建立标准曲线是非常重要的。
校正是指通过测定含有已知浓度的标准溶液的荧光强度来估算荧光光度计的响应。
建立标准曲线是指通过一系列含有不同浓度的标准溶液进行测定，绘制荧光强度与浓度之间的线性关系，从而确定未知样品中目标元素的浓度。
5. 干扰与校正方法原子荧光光度法在分析过程中会受到一些干扰因素的影响，如基质干扰、化学反应干扰等。
为了解决这些干扰问题，可以采用干扰校正方法，如内标法、标准加入法、背景校正法等。
通过将标准溶液添加到样品中或对样品进行稀释，可以准确地校正干扰的影响，提高分析结果的准确性和可靠性。
6. 优点与应用原子荧光光度法具有快速、准确、灵敏等优点。
它可以用于分析各种样品中的微量金属元素，如水、土壤、食品、化学试剂等。
原子荧光光度法在环境监测、食品安全、化学分析等领域有广泛的应用。
总之，原子荧光光度法通过测量样品荧光发射谱线的强度来测定样品中微量金属元素的浓度。
它是一种高灵敏度、高选择性的分析方法，可以满足不同领域的分析需求。
原子荧光光谱基本原理及应用
原子荧光光谱基本原理及应用原子荧光光谱的产生主要基于物质放电的过程。
首先，物质被输入到一个高频电场中，使得原子的电子从基态跃迁到激发态，形成一个激发态的原子。
接下来，激发态的原子会通过非辐射跃迁或辐射跃迁返回到基态。
在辐射跃迁过程中，原子会发射出一些特定波长的光线，即荧光。
这些发射的特定波长与原子的能级结构有关，因此可以用来确定物质的成分和浓度。
1.分析元素成分：原子荧光光谱可以用来分析物质的成分，特别是元素的含量。
它可以检测多种元素，包括有机和无机物质中的常规和微量元素。
这种分析方法广泛应用于环境监测、食品安全、制药工业等领域，对于确定物质的成分和浓度非常有用。
2.确定金属离子浓度：原子荧光光谱可以用于确定金属离子的浓度。
这是因为金属离子在光谱分析中通常具有特定的荧光发射线。
通过测量发射线的强度，可以确定金属离子的浓度，从而实现对金属离子的准确测量。
这种应用在水质监测和环境污染监测中尤为重要。
3.质量分析：原子荧光光谱可以用来进行质量分析，特别是对分子的质量分析。
通过测量样品中特定元素的质谱峰，可以确定不同分子的相对质量。
这种方法广泛应用于化学分析、物质鉴定和药物检测等领域。
4.检测痕量元素：原子荧光光谱可以用来检测痕量元素。
痕量元素指的是物质中的微量元素，其浓度通常非常低。
原子荧光光谱具有高灵敏度和高分辨率的优点，使其成为检测痕量元素的理想工具。
这种应用在地质学、化学工业和研究等领域中非常重要。
综上所述，原子荧光光谱是一种基于物质放电过程的分析技术，通过测量物质放电时发射的特定波长的光线，确定物质的成分和浓度。
它具有可广泛应用于元素分析、金属离子浓度测量、质量分析和痕量元素检测等领域的优点。
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。
原子荧光光谱法
原子荧光光谱法原子荧光光谱法一、概述原子荧光光谱法是一种专门用于分析原子的物质结构和组成的方法。
该方法利用了原子的特性发射出特定波长的光线来进行分析，具有高灵敏度和精确度等优点。
它广泛应用于化工、冶金、电子、环保等领域中。
二、工作原理原子荧光光谱法的工作原理是将待检物样品进入火焰或等离子体中加热到极高温度，使其中原子被激发到激发态，然后随着原子的自发跃迁，从激发态跃迁回基态时，发出一定波长的特定光线，通过仪器检测出这些发射光谱，再进行计算和分析得到样品中元素成分的定量分析结果。
三、操作流程1.准备样品：将待分析物质制成高纯度的化合物或纯金属样品。
2.样品预处理：将样品加入溶剂中，加热或酸化等方式使其转变成原子迹状态。
3.样品的雾化：将样品雾化成细小的颗粒，通过进一步的气体等离子体激励，使得原子处于激发态。
4.测量光谱：通过分光仪等仪器测量样品中元素特征光谱，得出样品元素成分的信息。
5.结果分析：根据光谱结果，采用定量方法对待分析物质的成分进行分析和计算，获得定量分析结果。
四、应用领域原子荧光光谱法适用于分析大量金属元素，可用于纯金属、杂质金属等检测。
它被广泛应用于冶金、化工、电子、环保等领域。
比如用于水质、土壤、废水等环保领域的检测，能够检测出其中的重金属元素，为环保工作提供有力的技术保障。
五、存在的问题尽管原子荧光光谱法在分析中具有很大的优势，在实际应用中仍然存在一些问题。
比如由于仪器灵敏度限制，使用样品的环境也会对结果产生影响。
此外，样品的制备过程也会对结果产生重要影响。
对于不同样品的处理方法还需进一步研究。
综上所述，原子荧光光谱法是一种非常重要的化学分析方法，应用广泛。
在实际操作和结果分析时，需要注意一些问题。
未来，我们需要根据实际的样品情况，不断地改进研究方法，提高分析的准确性和可靠性。
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。
原子荧光光谱
半导体: 33% •高纯金属(电极) •高纯试剂(酸,碱,有机) •Si 晶片的超痕量杂质 •光刻胶和清洗剂
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6.2仪器原理
离子源：把样品中的原子、分子电离并碎裂成一系列离子。 质量分析器：使离子按照质荷比的大小分离开来。 质荷比（m/z）：一个离子的质量数对所带电荷数的比值。 离子检测器：用于测量、记录离子流强度从而得到质谱图。 电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）： 是以电感耦合等离子 体作为离子源，以质谱进行检测的无机多元素分析技术。
蒸气发生的元素
共价氢化物：第四、第五、第六主族的As ，Sb，Bi，Se，Te，Pb，Sn，Ge的8种 元素。 气态金属原子：Hg。 气态金属化合物：Cd和Zn。
硼氢化钾（钠）---酸还原体系 KBH4- NaBH4 -酸体系 硼氢化钾（钠）溶液在中性或弱酸性水 溶液中极不稳定，所以最好是现配现用， 或者将其溶解到0.5-2%的KOH或NaOH 碱性溶液中。
2.原子荧光的理论基础
原子荧光光谱的产生：
气态自由原子吸收特征辐射后跃迁到
较高能级，然后又跃迁回到基态或较低能
级。同时发射出与原激发辐射波长相同或
不同的辐射即原子荧光。 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。
原子荧光有三类： ①共振原子荧光：指气态基态原子吸收共振辐射后， 再发射与吸收共振线波长相同的光，这种光为共振荧光。 共振跃迁几率大，因而共振荧光强度最大。 ②非共振原子荧光：激发辐射的波长与被激原子发射 的荧光波长不相同时产生的荧光称为非共振荧光。荧光 波长大于激发波长的荧光称为斯托克斯荧光stokes；荧 光波长小于激发波长的荧光称为反斯托克斯荧光antistokes。 ③敏化原子荧光：敏化荧光又称诱导荧光。物质B本身 不能直接激发产生荧光，但当物质A存在时，受光激发 形成激发态（A＊），通过碰撞将其部分或全部能量转 移给物质B，使B激发到激发态（B＊），当其以辐射光 子形式去激回到较低能态或基态所发射的荧光。 在以上各种类型的原子荧光中，共振荧光强度最大，最 为常用。
原子荧光光谱原理
原子荧光光谱原理原子荧光光谱是一种重要的光谱技术，可以用于研究和检测原子和分子的能级结构、化学成分以及其他相关的物理和化学过程。
它基于原子的特定电子能级跃迁引起的荧光辐射，通过测量荧光辐射的能量和强度来获得物质的信息。
以下是原子荧光光谱的原理及其应用。
原子荧光光谱的原理是基于光谱的发射和吸收过程。
当原子被激发到高能级时，电子会从高能级跃迁到低能级。
在此过程中，荧光辐射将能量差转化为电磁辐射，即光子。
荧光辐射的能量正好等于能级差，因此可以通过测量荧光的频率或波长来获得原子的能级结构信息。
原子激发可以通过多种途径实现，其中最常见的是热激发和电子激发。
在热激发条件下，原子与热源接触，吸收热能导致电子跃迁到高能级，然后发射荧光辐射。
在电子激发条件下，电子束或激光束可以提供足够的能量，使原子跃迁到激发态。
原子荧光光谱中的荧光辐射可以通过多种方式进行检测和分析。
最常见的方法是通过光栅或棱镜将荧光辐射分成不同的波长组成，然后使用光电倍增管或CCD等光电探测器来测量荧光辐射的强度。
通过测量荧光辐射的强度、波长和频率分布，可以确定原子的能级结构以及样品中的化学成分。
原子荧光光谱在许多领域中都有广泛的应用。
其中之一是环境监测和污染物分析。
通过测量大气中的污染物元素的荧光辐射，可以定量分析大气污染物的浓度和分布。
另一个应用是研究材料的表面性质和结构。
原子荧光光谱可以提供关于材料表面元素的信息，从而帮助研究者了解材料的成分和结构。
此外，原子荧光光谱还广泛应用于地质勘探、生物医学研究、食品安全等领域。
总结起来，原子荧光光谱是一种基于原子能级跃迁引起的荧光辐射的光谱技术。
它通过测量荧光辐射的能量和强度来获得原子的能级结构和化学成分信息。
原子荧光光谱在环境监测、材料研究和其他领域具有广泛的应用前景。
原子荧光光谱仪的构造原理
原子荧光光谱仪的构造原理首先，光源是原子荧光光谱仪的核心部分之一、它通过产生高能光来激发待测物中的原子，使其电子从基态跃迁到激发态。
常用的光源有氙灯、钧灯和石英灯等。
这些光源都能够提供足够高的能量来激发原子，使其达到激发态。
光学系统是将光源发出的光束聚焦到荧光分析区域的部分。
它由凹透镜、凸透镜和光阑等组成。
凹透镜和凸透镜用于调节光线的聚焦和发散，以确保光线能够准确地照射到荧光分析区域。
光阑可以控制光束的大小和方向，以提高荧光信号的强度和质量。
荧光分析系统是将荧光信号从样品中收集并转换为电信号的部分。
它包括光谱仪、光电倍增管和滤光片等组件。
光谱仪用于分析荧光信号的波长和强度。
光电倍增管是将荧光信号转换为电信号的装置，其内部是由光敏材料、光阴极和多次倍增结构等组成的。
滤光片用于选择特定波长的荧光信号，以提高检测的准确性和灵敏度。
检测系统是将电信号转换为输出信号的部分。
它包括放大器、数据采集卡和计算机等设备。
放大器用于放大光电倍增管输出的微弱电信号，以增加信号的强度和稳定性。
数据采集卡用于将电信号转换为计算机可读取的数字信号，以进行后续的数据分析和处理。
计算机则用于控制整个系统的运行和处理荧光光谱数据。
总结起来，原子荧光光谱仪的构造原理主要包括光源、光学系统、荧光分析系统和检测系统等几个部分。
光源产生高能光源以激发原子；光学系统将光束聚焦到荧光分析区域；荧光分析系统将荧光信号转换为电信号；检测系统将电信号转换为输出信号。
这些部分共同作用，使得原子荧光光谱仪能够准确、灵敏地分析物质的成分。
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E m
氢化物发生法的类型
• • • • 金属-酸还原体系； 碱性模式还原体系； 电解还原体系； 硼氢化物-酸还原体系
主要采用硼氢化物-酸还原体系
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氢化物发生法的原理
截流/样品
KBH4
Ar
W
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氢化物发生法的优点
• 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，氢化物能将待测元素充分预 富集，进样效率将近100%； 连续氢化物发生装置易于实现自动化； 生成的气态氢化物在形成的氩氢火焰石英管原子化器中 有极高的原子化效率； 不同价态的元素氢化物发生实现条件不同，可进行价态 分析。
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AFS与AAS的区别
• 原子吸收属于吸收光谱，原子荧光属于发射光谱 • 原子荧光不一定要求同种原子的锐线光源辐射 • 荧光强度微弱，要考虑弱信号检测和杂散光等干扰 • 原子荧光谱线简单，结构简单 • 原子荧光在某些元素的分析上更灵敏
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AFS的基本原理
• 原子荧光的产生：
气态自由原子吸收特征光源的辐射后，原子的外层电子跃 迁到较高能级，然后又跃迁返回基态或较低能级，同时发射出 与原激发波长相同或不同的荧光即为原子荧光。原子荧光是光 致发光，也是二次发光。 利用这一物理现象发展起来的分析方法被称为原子荧光光谱分析
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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。
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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。
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AFS的缺点
• 有些元素灵敏度差，线性范围窄
• 荧光弱，杂散光影响干扰大
• 应用元素范围有限
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AFS与AAS的关系
• 两者的共同点
• 两者的区别
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AFS与AAS的共同点
• 需要将分析试样有效地原子化 • 选择合适的光源，使分析样的基态原子有效地吸收光能 • 产生的光谱在可见到紫外波段 • 仪器同是由四个组成部分，有某些相似的要求 • 化学组成的干扰有相似之处
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AFS的基本原理
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原子荧光的类型
• 共振荧光 • 非共振荧光
• 敏化荧光
大多数分析涉及共振荧光，因为其跃迁几率最大 且用普通光源就可以获得相当高辐射密度。
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共振荧光
• 荧光线与激发线的波长相同
如：锌原子吸收213.86nm的光，它发射荧光的波长也213.86nm
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非共振荧光
• 荧光线与激发线的波长不同 1.直跃性荧光
当处于基态的电子受 激跃迁至高能态，处 于高能态的激发态电 子在跃迁到低能态 （但不是基态）所发 射出的荧光被称为直 跃线荧光
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非共振荧光
2.阶跃性荧光
当电子从基态跃迁至高能态后, 由于受激碰撞损失部分能量而降至较低 的能态。从较低能态回到基态时所发出的荧光称为阶跃线荧光
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非共振荧光
3.多光子荧光
6
国内最早的原子荧光光谱仪
• 河南某地质队使用的 由北京地质仪器厂( 北京科创海光仪器有 限公司) 制造XDY-1 原子荧光,直到2008 年才被淘汰
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AFS的优点
• 某些元素的灵敏度与检出限优于AAS与AES • 谱线简单,干扰少 • 结构简单，价格便宜 • 方法精确度类似于AAS，优于AES • 关于消除干扰、基体改进剂以及其他联用技术如 氢化法、流动注射等也适用
两个或以上的光子共同使原子到达激发态,然后发射一个光子 再返回到基态所发射的荧光
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敏化荧光
• 受激发的原子与另一种原子碰撞时，把激发能传 递给另一个原子使其激发，后者再从辐射形式去 激发而发射荧光即为敏化荧光。
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不同荧光类型实例
类型 共振荧光 激发态共振荧光 Stokes直跃线荧光 元素 Zn Ga Pb λex/nm λem/nm 213.9 213.9 417.2 417.2 283.3 504.8
原子荧光光谱基本原理及应用
Atomic Fluorescence Spectrometry（AFS）
陈远良 2010-10-22
1
Contents
概述 基本原理 仪器结构
应用情况
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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。
激发态Stokes直跃线荧光 反Stokes直跃线荧光 Stokes阶跃线荧光 激发态Stokes阶跃线荧光 热助反Stokes阶跃线荧光
Sn In Na Pb Cr20.7 451.1 330.3 283.3 359.4
333.1 410.2 589.0 368.4 357.9
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氢化物发生-原子荧光光谱的原理
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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）
• HG-AFS是利用某些能产生原生态氢的还原剂或通过化学反 应，将样品溶液中的待测组分还原为挥发性共价氢化物， 然后借助载气流将其导入原子荧光光谱分析系统进行测量 的方式。 氢化物发生的反应原理如下：
KBH4 H2O H H3BO3 K H EHn H 2