原子荧光光谱
原子荧光光谱和原子吸收光谱的区别
原子荧光光谱和原子吸收光谱的区别
原子荧光光谱和原子吸收光谱是两种常见的光谱分析方法，它们的区别主要在于测量原理和应用领域。
原子荧光光谱是通过激发原子内部能级，使得原子中的电子跃迁到较高的能级，然后再回到基态时放出光子，从而形成光谱。
这种光谱具有独特的谱线，每个谱线对应着原子中某个特定的能级跃迁所释放出的能量。
原子荧光光谱常用于分析金属、非金属元素和稀土元素等化学元素的含量和化学结构。
原子吸收光谱则是通过测量样品中的元素吸收特定波长的光线，来推断该元素的含量。
原子吸收光谱要求样品经过化学处理，使得其中的元素以单质或者化合物的形式存在，并且必须具有一定的浓度。
在测量过程中，光源会发射特定波长的光线，这些光线会穿过样品，被吸收掉一部分，未被吸收的光线会被检测器测量。
吸收光线的强度与样品中元素的含量成正比，因此可以通过测量吸收光线的强度来推断样品中元素的含量。
原子吸收光谱常用于分析金属、非金属元素以及汞、铅等有毒元素的含量。
总之，原子荧光光谱和原子吸收光谱各有优缺点，应根据具体需要选择合适的方法进行分析。
- 1 -。
原子荧光光谱法
Fluorescence analysis
4.1 原子荧光光谱概述
❖ 原子荧光光谱分析(atomic fluorescence spectrometry, AFS)法是通过测定待测原子蒸气在辐射能激发下发 射的荧光强度来进行定量分析的方法。
❖ 从原理来看该方法属原子发射光谱范畴，发光机制 属光致发光，但所用仪器与原子吸收仪相近。
❖ 原子荧光分析中，样品先被转变为原子蒸气，原子 蒸气吸收一定波长的辐射而被激发，然后回到较低 激发态或基态时便发射出一定波长的辐射--原子荧 光。
❖ 把氢化物发生和原子荧光光谱法结合起来，我国科 学工作者研创了实用的氢化物--原子荧光光谱仪商 品仪器。此后，原子荧光分析迅速普及并发展成为
原子发射和吸收光谱法的有力补充。
4.2.4待测原子的浓度与荧光强度
原子荧光光谱强度由原子吸收与原子发射过程共同决定。当 光源强度稳定、辐射光平行及自吸可忽略时，发射荧光的强 度If正比于基态原子对特定频率光的吸收强度Ia。
在理想情况下：
If Ia
I f I0 A K0 L N
在实际工作中，仪器参数和实验测试条件保持不变，即
原子荧光光谱优点和局限性
❖ 原子荧光光谱分析法具有谱线简单、检出限低、可 同时进行多元素分析、可以用连续光源、校准曲线 的线性范围宽等优点。
❖ 原子荧光也存在一定的局限性：在较高浓度时会产 生自吸，导致非线性的校正曲线；在火焰样品池中 的反应和原子吸收的相似，也能引起化学干扰；存 在荧光猝灭效应及散射光的干扰等问题。
➢ 原子荧光是光致发光，属二次发光。当激发光源停 止辐射后，跃迁停止，荧光立即消失，不同元素的 荧光波长不同。
4.2.2 原子荧光光谱的类型
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。
原子荧光光谱的三种类型
原子荧光光谱的三种类型
原子荧光光谱的三种类型是离散光谱、连续光谱和带状光谱。
1. 离散光谱：在原子能级跃迁时，由于能级之间的能量差是固定的，所以产生的光谱线是离散的。
每一条光谱线对应着一个特定的能级跃迁，具有独特的波长或频率。
离散光谱常用于原子的定性分析。
2. 连续光谱：当原子处于高温或高压条件下，原子发生碰撞激发时，会发生多种能级的跃迁，产生连续的光谱，其中包含了各种波长和频率的光。
连续光谱包含了广泛的波长范围，常用于研究高温等物理现象。
3. 带状光谱：带状光谱是离散光谱和连续光谱的结合体。
当较高能级上的电子回到基态时，由于能级弥散，产生了一系列频率与波长递增或递减的光谱线，形成了连续的带状光谱。
带状光谱用于原子的定量分析，可以通过测量某些光谱线的强度来确定物质中某种元素的含量。
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。
原子荧光光谱法原理
原子荧光光谱法原理
原子荧光光谱法( AFS) 因化学蒸气分离、非色散光学系统等特性，是测定微量砷、锑、铋、汞、硒、碲、锗等元素最成功的分析方法之一。
原子荧光光谱法（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。
原子荧光光谱法原理：基态原子（一般蒸汽状态）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。
测量待测元素的原子蒸气在一定波长的辐射能激发下发射的荧光强度进行定量分析的方法。
原子荧光的波长在紫外、可见光区。
气态自由原子吸收特征波长的辐射后，原子的外层电子从基态或低能态跃迁到高能态，约经10-8秒，又跃迁至基态或低能态，同时发射出荧光。
若原子荧光的波长与吸收线波长相同，称为共振荧光；若不同，则称为非共振荧光。
共振荧光强度大，分析中应用最多。
在一定条件下，共振荧光强度与样品中某元素浓度成正比。
该法的优点是灵敏度高，目前已有20多种元素的检出限优于原子吸收光谱法和原子发射光谱法；谱线简单；在低浓度时校准曲线的线性范围宽达3~5个数量级，特别是用激光做激发光源时更佳。
主要用于金属元素的测定，在环境科学、高纯物质、矿物、水质监控、生物制品和医学分析等方面有广泛的应用。
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。
原子荧光光谱和原子发射光谱的区别
原子荧光光谱（Atomic Fluorescence Spectroscopy，AFS）和原子发射光谱（Atomic Emission Spectroscopy，AES）是两种用于分析元素的光谱技术，它们之间有一些区别：
原理：
原子荧光光谱（AFS）：AFS利用样品中的原子在外部激发下发生荧光发射的现象。
在激发过程中，原子中的电子被激发到高能级，然后返回基态时发射出荧光。
检测荧光辐射可以用来分析样品中的元素。
原子发射光谱（AES）：AES则是通过加热样品使其原子激发并发射出特定波长的光。
在加热的过程中，原子中的电子跃迁到高能级，然后回到基态时，发射出特定波长的光。
检测这些发射的光谱可以用来分析样品中的元素。
检测方法：
原子荧光光谱（AFS）：AFS主要通过测量样品中发射的荧光光谱来分析元素，通常使用单色器或荧光光谱仪进行检测。
原子发射光谱（AES）：AES则通过测量样品中发射的特定波长的光谱来分析元素，通常使用光谱仪或光电二极管（Photomultiplier Tube，PMT）进行检测。
应用：
原子荧光光谱（AFS）：AFS常用于分析低浓度的金属元素，尤其在环境和生物样品中检测微量金属离子具有较高的灵敏度和准确性。
原子发射光谱（AES）：AES广泛用于分析金属元素的含量，特别是在冶金、地质和环境样品中。
总体而言，AFS和AES是两种基于原子激发和发射光谱的分析技术，适用于不同类型的样品和元素分析。
选择使用哪种技术取决于分析需求、样品类型以及所关注的元素浓度范围。
原子荧光光谱分析法
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；再热激发，荧光发射线357.87nm，图(c)B、D
01
If = Ia 在理想情况下：
02
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；
03
*
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；
a b c d
*
anti-Stokes荧光：
a b c ห้องสมุดไป่ตู้ d
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 ；
*
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：
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
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：
原子荧光光谱仪原理
原子荧光光谱仪原理
原子荧光光谱仪是一种用于分析样品中原子组成和浓度的仪器。
其原理基于原子在能量激发下吸收光能并跃迁到激发态，然后再经过自发辐射返回基态并发射特定波长的荧光。
在原子荧光光谱仪中，首先需要将样品转化为气态原子。
这可以通过高温炉或火焰等方式实现，使固态或液态样品中的原子原子化。
接下来，样品中的原子被激发到高能级态。
这可以通过外部能量源，如光束或高频电磁场，提供足够的能量来实现。
原子吸收入射光能量后，电子从基态跃迁到激发态。
当电子从高激发态返回基态时，它们会发射出特定波长的光。
这种特定波长的光即为原子的荧光。
每种原子都具有不同的能级结构，因此会发射出特定波长的荧光。
通过测量荧光光谱中的波长和强度，可以确定样品中所含原子的种类和浓度。
在实际应用中，原子荧光光谱仪通常配备了光栅或干涉仪等光谱仪件，用于分辨和测量荧光光谱中不同波长的光线，从而获得更准确的结果。
总之，原子荧光光谱仪利用原子吸收和发射特定波长的光的原理，通过测量荧光光谱中的波长和强度来分析样品中的原子组成和浓度。
这种分析方法具有高精度、灵敏度高等优点，在环境、生物、医药等领域有着广泛的应用。
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通过激发原子内部电子跃迁产生的特定波长的荧光信号来研究原子结构和化学元素的方法。
其原理基于以下几个方面：
1. 原子激发：当原子处于基态时，其电子位于最低能级上。
当外界能量传递给原子时，电子可以被激发到较高的能级。
激发方式可以是光照、电子轰击或热激发等。
2. 电子跃迁：一旦电子被激发到较高能级，它会很快返回到较低的能级。
在这个过程中，电子通过发射光子来释放多余的能量。
这些光子的能量与原子内部能级差的大小相关。
3. 荧光发射：原子内部的能级结构是离散的，每个能级对应着特定的能量差和波长。
当电子跃迁到较低能级时，它会发射具有特定波长的光子。
这些特定波长的光子通过荧光发射被观测到。
4. 光谱分析：利用光谱仪等设备可以将荧光信号分解成不同波长的光谱。
通过测量光谱图案中的特定波长，可以确定原子的组成和结构。
原子荧光光谱在科学研究和分析领域具有广泛的应用，例如用于元素分析、材料表征和环境监测等。
通过分析荧光光谱能够推断出样品中的元素组成，并提供关于原子结构和化学性质的信息。
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。
原子荧光光谱仪工作原理
原子荧光光谱仪工作原理
原子荧光光谱仪是利用原子荧光分析的方法来进行检测的。
在一个特定的波长下，待测元素的原子能发射出荧光，这些荧光具有相同的波长。
当激发波长与待测元素的特征发射波长相匹配时，在激发光照射下，待测元素的特征发射峰就会发射荧光，该特征发射峰是一个与待测元素种类有关的特征谱线。
在被检测元素含量一定时，当激发光照射到待测元素时，被激发的原子从基态跃迁到高能态，同时释放出能量。
该能量以光子形式辐射出去，这些光子又被检测仪器接收，经光电倍增管转换成电信号。
这种被激发的原子由于与基态原子不同而具有不同于基态原子的特性，称为“原子荧光”。
在原子荧光光谱仪中，将待测元素通过固体进样装置引入石墨炉中进行高温燃烧反应。
样品经高温熔融后形成熔渣，熔渣表面不断地被原子化剂（氢化物）覆盖形成空心阴极灯。
火焰温度可达3000~3500℃，火焰中氧气被消耗殆尽后，原子化剂（氢
化物）在高温下分解为氢气和氦气。
—— 1 —1 —。
原子荧光光谱法和原子吸收光谱法的异同点
原子荧光光光谱（AFS）和原子吸收光谱（AAS）是用于确定各种样品中的痕量金属离子的两种重要分析技术。
尽管两者在基于原子过渡原理和使用原子蒸汽作为样本方面有相似之处，但两种方法之间还是有一些不同之处。
AFS和AAS的主要区别之一是检测原则。
在AFS中，分析原子通过一级辐射源被激发到更高的能量水平，然后在返回地面状态时释放出特性荧光辐射。
然后测量这种辐射，以确定分析仪的浓度。
另在AAS 中，analyte原子吸收了光的特征波长，然后通过量测来测定analyte 的浓度。
另一个关键区别在于这两种技术的敏感性。
AFS一般比AAS更敏感，因此它是在复杂矩阵中确定痕量金属离子的首选方法。
这是因为与AAS的吸收信号相比，AFS的排放量受到背景干扰的强度更大，影响较小。
当分析物的浓度非常低或当样品基质的干扰引起关注时，常使用AFS。
美国战地服务团和澳大利亚战地服务团的样本编制可能有所不同。
在AFS中，样本一般被原子化，并被引入到石英细胞中使用火焰，等离子体或其他原子化源的兴奋状态。
这一过程导致特异性荧光辐射的排放，然后加以测量。
相比之下，AAS往往涉及在加热的石墨炉或火焰内对样品进行原子化，然后测量光的吸收。
美国战地服务团和澳大利亚战地服务团所使用的仪器也可能有所不同。
美国战地服务团通常使用荧光光谱仪和单色仪进行波长选择和光倍数管检测。
相比之下，AAS使用火焰或石墨炉的原子分解系统加上光源、单色器和光检测器来测量吸收。
尽管有这些差异，美国战地服务团和澳大利亚战地服务团都有各自的优势和应用。
AAS由于其简便和坚固性，在环境，临床和工业样品中广泛用于金属的常规分析。
另美国战地服务团在分析水和生物样品等高度敏感和选择性金属的痕量分析方面特别有用。
虽然美国战地服务团和AAS共同的原则是利用原子过渡来确定痕量金属离子，但它们在探测原则，灵敏度，样品制备和仪器化方面却有所不同。
了解这些差异对于选择具体分析任务的最适当技术至关重要。
原子荧光光谱法与冷原子吸收光谱法的异同
原子荧光光谱法与冷原子吸收光谱法的异同
原子荧光光谱法和冷原子吸收光谱法都是用于分析原子的方法，但二者有一些不同点。
异同点：
1. 原理不同：原子荧光光谱法所测量的是样品中的原子发射的荧光，而冷原子吸收光谱法则是测量样品中原子吸收光谱。
2. 适用范围不同：原子荧光光谱法适用于检测含量很低的原子，而冷原子吸收光谱法对于高含量的原子更为适用。
3. 实验条件不同：原子荧光光谱法需要样品被激发，而冷原子吸收光谱法需要样品被冷却到非常低的温度。
4. 仪器设备不同：两种方法的仪器也不同，原子荧光光谱法通常使用荧光光谱仪，而冷原子吸收光谱法则使用光谱仪或者激光系统。
相同点：
1. 都是用于分析原子的方法。
2. 通过原子发射荧光或者原子吸收光谱的特征峰来得出化学成分和浓度信息。
3. 都需要样品中含有分析目标元素。
总之，原子荧光光谱法和冷原子吸收光谱法在原理、适用范围、实验条件和设备要求等方面都有不同，选择不同的方法需要根据具体的实验需求来考虑。
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。
原子荧光
原子荧光光谱法 Atomic Fluorescence Spectrometry（AFS）
1
概述
原子荧光光谱法是 1964 年以后发展 起来的分析方法．原子荧光光谱法是以 原子在辐射能激发下发射的荧光强度进 行定量分析的发射光谱分析法．
2
原子荧光光谱法的优点： （ 1）有较低的检出限，灵敏度高．特别对Cd、 Zn 等 元 素 有 相 当 低 的 检 出 限 ， Cd 可 达 0.001ng· mL-1 、 Zn 为 0.04ng· mL-1 ．现已有 20 多
21
Ia I 0 A(1 e
lN
)
If AI 0(1 e
lN
)
22
A为有效面积, I0 为单位面积上光的强 度, l为吸收光程长, N为基态原子数,ε为峰 值吸收系数. 展开方程, 忽略高次时, 可得：
If = φAI0ειN If = kC
23
4．量子效率与荧光猝灭
量子效率：
φ
f
φ = φf /φA
单位时间时内发射的荧光光子数
φ A单位时间内吸收激发光的光子数
φ一般小于1．
24
荧光猝灭
受激原子和其他粒子碰撞，把一部分能 量变成热运动与其他形式的能量，因而发 生无辐射的去激发过程． A* + B = A + B + Δ H 可用氩气来稀释火焰，减小猝灭现象．
25
19
（3）敏化荧光
受光激发的原子与另一种原子碰撞 时，把激发能传递给另一个原子使其激 发，后者再以辐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． 共振荧光强度最大，最为常用．
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第4章原子荧光光谱分析4.1 原子荧光光谱的产生和特性4.2 原子荧光光谱分析的定量关系4.3 原子荧光光谱仪器4.4 蒸气发生样品导入技术4.5 蒸气发生-原子荧光光谱分析技术4.6 蒸气发生-原子荧光光谱分析的干扰4.7 蒸气发生-原子荧光测量要点4.8 非蒸气发生原子荧光光谱分析技术4.1 原子荧光光谱的产生和特性原子荧光光谱分析法是上世纪60年代中期发展起来的一种新的痕量分析方法。
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。
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。
气态自由原子处于基态，当吸收激发光源发出的一定频率的辐射能量后，原子由基态跃迁至高能态，即处于激发状态。
处于激发态的原子很不稳定，在极短的时间(≈10-8s)内即会自发地释放能量返回到基态。
若以辐射的形式释放能量，则所发射的特征光即为原子荧光。
原子荧光是光致发光，所以当激发光源停止照射之后，再发射过程立即停止。
4.1.2.1 共振荧光共振荧光是指激发波长与发射波长相同的荧光。
由于原子的激发态和基态之间共振跃迁的概率一般比其他跃迁的概率大得多，所以共振跃迁产生的谱线是最有用的分析谱线。
当原子处于由热激发产生的较低的亚稳能级，则共振荧光也可从亚稳能级上产生：称为热助共振荧光。
4.1.2.2 非共振荧光非共振荧光是指激发波长与发射波长不同的荧光。
（1）斯托克斯荧光当发射荧光波长比激发光波长长时，即为斯托克斯荧光。
①直跃线荧光直跃线荧光是指激发谱线和荧光谱线的高能级相同的荧光。
原子受到光辐射激发，从基态跃迁到较高的激发态，然后直接跃迁到能量高于基态的亚稳态能级，发射出波长比激发光波长要长的原子荧光。
类似的，当原子处于由热激发产生的较低亚稳能级，再通过吸收非共振线而激发的直跃线荧光称为热助直跃线荧光。
②阶跃线荧光阶跃线荧光是指当激发谱线和发射谱线的高能级不同时所产生的荧光，也分为正常阶跃线荧光和热助阶跃线荧光两类。
（2）反斯托克斯荧光反斯托克斯荧光是指荧光谱线波长比激发谱线波长短的荧光。
自由原子吸收热能跃迁到比基态稍高的能级上，再吸收光辐射激发到较高的能级，最后辐射跃迁至基态时；或处于基态的原子激发到较高的能级，再吸收热能跃迁到更高的能态，最后以辐射跃迁至基态时，就产生反斯托克斯荧光。
4.1.2.3 敏化荧光敏化荧光是指被照射激发的原子或分子(给予体)通过碰撞退激发的同时将自身能量转移给分析原子(接受体)而使之激发，之后激发态受体原子通过辐射去激发而发射出的荧光。
A为给予体；M为接受体。
给予体通过碰撞去激发，仅在给予体达到很高浓度时，才能观察到敏化荧光。
4.1.2.4 多光子荧光多光子荧光是指原子吸收两个(或两个以上)相同光子的能量跃迁到激发态，随后以辐射跃迁形式退激发所产生的荧光。
因此，对双光子荧光来说，其荧光波长为激发波长的l/2。
4.1.3 各类原子荧光的应用共振荧光强度最高，是最重要的测量信号，应用也最普遍；当采用高强度的激发光源(如激光)时，所有的非共振荧光也是很有用的；此时荧光波长与激发光波长不同，可通过色散系统与激发谱线分离，达到消除严重的散射光干扰的目的。
敏化荧光和多光子荧光由于强度很低，在分析中很少应用。
4.2 原子荧光光谱分析的定量关系4.2.1 荧光强度与被测物浓度之间的关系当原子吸收某一频率的光能，被激发至特定的能级后发出荧光，且在荧光池中不被重新吸收，整个荧光池处于检测器可观测到的立体角之内，则发射频率为υ的原子荧光强度I f υ与原子荧光量子效率φ之间有：考虑到I a υ与入射光谱强度I 0υ之间符合吸收定律：K υ为频率υ的峰值吸收系数；L 为吸收光程；N 0为单位长度内基态原子数。
按泰勒级数展开：当N 0很小时由原子荧光定量分析的基本关系式可知，I f υ与N 0成正比仅适用于低含量测定。
测定灵敏度与峰值吸收系数K υ、吸收光程L 、量子效率φ和激发光强度I 0υ有关。
当仪器条件和测定条件固定时，N 0与分析元素浓度c 成正比。
4.2.2 荧光猝灭与荧光量子效率4.2.2.1 荧光猝灭激发态原子寿命十分短暂，当它以光辐射的方式去激时将发出原子荧光。
若与其他分子、原子或电子发生非弹性碰撞而丧失能量，产生非辐射去激过程，则会使原子荧光减弱或完全不发生，这种现象称为荧光猝灭现象。
4.2.3 原子荧光的饱和效应原子荧光强度与激发光源强度成正比，只在一定的激发光源强度范围内适用。
例如：脉冲染料激光器作光源时，可提供104~107W/cm 2的辐照度，在这么强的光源辐照之下，有可能显著改变分析物原子的能态分布，多数基态或低能态原子被激发到高能态，此时，对光源的吸收达到饱和进而出现荧光饱和状态。
原子荧光强度不再随光源辐射强度的增加而增加。
企图通过无限制增加光源辐射强度来增加荧光强度是不可能的。
4.2.2.2 荧光量子效率为了衡量荧光猝灭程度，提出了荧光量子效率的概念：φf 为单位时间发射的荧光能量；φa为单位时间吸收的光能量。
4.3 原子荧光光谱仪器原子荧光仪器包含样品导入、原子化、光源和检测器四个部分。
4.3.1 原子荧光光谱仪器中的专用部件4.3.1.1 氩氢扩散火焰原子化器原子荧光仪器主要用于检测较易原子化的氢化物或汞，所以大多使用了温度较低的氩氢扩散火焰原子化器。
该类原子化器不额外导入助燃气体，而是依靠空气扩散进入原子化器顶部，与Ar载带的过量氢气形成火焰。
当被测元素的自由原子非常容易被氧化时，屏蔽式原子化器有一定的优势。
特点：①温度较低，大约700℃，操作安全；②火焰中含有大量H·，有利于氢化物的快速原子化；③结构简单，死体积小，所以分析物的传输效率也较高；④紫外区背景辐射较低，物理和化学干扰小，重现性好。
4.3.1.2原子荧光专用高性能空心阴极灯及其供电方式为提高灵敏度，原子荧光采用大电流低占空比脉冲供电的方式点亮空心阴极灯；进行测量时，空心阴极不进行测量时，空心阴极灯仅维持一个很小的电流i灯会以较低占空比脉冲点亮，但单次点亮的电流i很高，这样既能得到较高的1光强，又可以使得空心阴极灯在较低的平均电流下工作，延长其寿命。
无色散检测光路4.3.1.3原子荧光谱线简单，光谱干扰极小，所以当前的原子荧光仪器大多采用无色散检测光路。
双道光路由于采用了45度检测方式，杂散光的影响相对较大，所以用45度斜向上的反射光窗减少杂散光，而单道光路是垂直检测，杂散光很小。
日盲光电倍增管检测器4.3.1.4光电倍增管由光电阴极、若干倍增极和阳极三部分组成，其中光电阴极是由半导体光电材料制成，有光入射就会在光电阴极上打出光电子；倍增极数目在4~14个不等，在各倍增电极上加上电压可使光电子得到倍增；阳极收集电子，外电路形成电流输出，其输出电流与入射光强成正比。
原子荧光仪器所用的光电倍增管常为日盲光电倍增管(光谱波长小于310nm，AFS通常使用190~310nm) 。
4.3.2 典型原子荧光光谱仪器结构当前原子荧光仪器以氢化物/冷蒸气发生方式实现样品的导入，氩氢扩散火焰原子化器实现被测元素的原子化，自由原子被空心阴极灯激发后发射的原子荧光，以无色散光路被光电倍增管接收，获得原子荧光信号。
4.4 蒸气发生样品导入技术4.4.1 蒸气发生概述氢化物发生(HG)/冷蒸气发生(CVG)-无色散原子荧光光谱(AFS)分析法：①采用HG/CVG进样系统将分析元素导入；②分析元素激发态原子发射的荧光不经分光直接检测。
4.4.1.1 方法的优点①分析元素能够与大量可能引起干扰的基体分离，几乎可以完全消除基体干扰；②进样效率接近100％，远高于喷雾样品导入方式(喷雾进样效率一般10~15％)；③具有形态、价态选择性，可以通过调控反应条件实现形态、价态分析；④光程短，因而光损失少，所以灵敏度较高；⑤测量的是一个区带中所有谱线的强度和，与测量单一谱线强度相比灵敏度高；4.4.1.2 方法的使用范围①分析元素必须能够生成氢化物或挥发性化合物，且生成物的稳定时间必须足以将其送入原子化器；②可测元素必须有落在日盲区(190～310nm)内的较强原子荧光谱线。
ⅣA、VA、ⅥA族较重元素(As、Sb、Bi、Se、Ge、Pb、Sn、Te)和ⅡB族Zn可以生成挥发性的共价氢化物；且这些氢化物的生成热为正值，稳定性较差，火焰原子化；最后这些元素都有落在日盲区的原子荧光非常适宜用低温Ar-H2谱线，所以这些元素非常适于采用HG-AFS进行定量光谱测量。
ⅡB族Cd、Hg能直接生成气态原子，即所谓的冷蒸气发生(CVG)，且其原子荧光主谱线也落在日盲区范围内，与HG-AFS检测方式相似。
4.4.2 蒸气发生方法4.4.2.1 金属-酸还原体系缺点：①能发生氢化物的元素较少；②包括预还原在内的时间过长；③干扰较为严重；4.4.2.2 硼氢化物-酸还原体系优点：①反应可在室温条件下迅速进行，为自动化提供了可能；②硼氢化物-酸体系适用的元素数目更多、干扰程度更轻。
硼氢化钠的应用是氢化物反应进样方式发展中的重要阶段。
4.4.2.3 电化学还原体系（1）电极材料的选择氢过电位较大的电极材料(如Hg、Zn、Pb等)，可提供较大的氢过电位，从而增大了氢化物形成时的动力学速率，提高氢化物发生效率。
（2）电化学氢化物发生体系的干扰过渡金属离子的干扰远轻于硼氢化物体系，但在硼氢化物体系中被认为不造成干扰的元素如Ca和Fe，在As、Sb、Se、Sn的电化学氢化物发生中却造成较大正干扰(Ca)和负干扰(Fe)，同时氢化物发生元素之间的相互干扰也比硼氢化4.4.2.4 紫外光化学蒸气发生紫外光化学蒸气发生是近年来出现的一种氢化物发生方法。
原理是利用小分子量有机物(如甲酸、乙酸、丙酸、丙二酸和乙醇等)在紫外光的作用下产生自由基，这些自由基再与相应元素反应生成挥发性物质。
不同的元素、不同的有机酸，甚至不同的有机酸浓度都会对发生产物造成影响。
特点：①不使用传统的还原剂，仅需使用少量有机酸，降低了成本，减少了污染；②紫外光蒸气发生体系中过渡金属，特别是Co、Ni等由于不与有机酸发生反应，其引起的干扰大大降低；③由于反应中涉及自由基反应，所以易于消耗自由基的物质，如NO3-、H2O2、I-、Br-和一些有机物等会造成不同程度的干扰；④此种发生方式产氢量较低，使用除甲酸以外的有机酸时几乎不产生氢，在应4.4.2.5 氢化物(冷蒸气)发生的酸性模式及碱性模式在“酸性模式”下，分析元素存在于酸性溶液中，与碱性还原剂发生反应；在“碱性模式”下，分析元素溶解于碱性还原剂中，与酸性溶液发生反应。
由于样品前处理大多在酸性条件下完成，所以采用“酸性模式”发生氢化物更为方便和常见，但这种模式下，Ⅷ族和ⅠB族的元素会对氢化物发生反应造成较为明显的干扰；在“碱性模式”下，干扰元素往往会生成沉淀与两性的氢化物发生元素相分离，所以此种方式可以显著地减小干扰，特别对于一些复杂基体的样品更为有利。