原子吸收光谱法的应用【仪器分析】
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• 通过样品与酸的混合物对微波能的吸收达 到快速加热消解样品的目的。
第五节 原子荧光光谱法(AFS)
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。
原子荧光光谱法从机理看来属于发射光谱分析， 但所用仪器及操作技术与原子吸收光谱法相近.
一、基本原理
1. 原子荧光光谱的产生 当气态原子受到强特征辐射时，由基
样品采集更要注意要有代表性； 要保证待测元素不损失、不被污染； 要特别注意试液的空白问题。
2.无机固体样品
(1) 酸溶法：适用于无机固体易溶解样品。 (2) 碱熔法：适用于不易溶解样品。
但碱熔法一般不宜直接用AAS测量， 需要加以酸化，通常情况下尽量少采用。
3.对有机样品 (1) 湿法消化：用浓无机酸加氧化剂加热使 其消化；
S251.92=C. 0.0044/A =5 x 0.0044/0.022=1.0(ug/ml)
选251.61nm 为分析线
光谱通带 W=251.61－ 251.43＝0.18 nm
W＝SD S＝W/D＝0.18/2＝0.09mm 狭缝宽度应为 0.09mm, 相应的光谱通
带为0.18nm。
2.测定血浆试样中锂的含量，将三分 0.500mL 的血浆样分别加至5.00mL, 然后 在这三份溶液中加入0，10.0，20.0uL 0.0500mol.L-1 LiCl 标准溶液，在原子吸收 分光光度计上测得读数依次为：23.0，45.3， 68.0。计算此血浆中锂的质量浓度。
一、原子吸收分光光度法应用
1. 头发中微量元素的测定 2. 水中微量元素的测定 3.水果、蔬菜中微量元素测定 4.矿物、合金及各种材料中
微量元素的测定； 5.各种生物试样中微量元素
的测定。
• 无机元素
• 间接原子吸收光度法（非金属元素和 化合物）
• 元素形态分析
二、样品的预处理
1.分析样品的预处理要求。
(1) 选择哪一条谱线测量为宜？ （2）当仪器的倒线色散率为2nm/mm时， 应选用多大的狭缝宽度进行测量？再次狭 缝宽度下相应的光谱通带是多少？
S251.61=C. 0.0044/A =5 x 0.0044/0.44=0.05(ug/ml)
S251.43=C. 0.0044/A =5 x 0.0044/0.044=0.50(ug/ml)
二、仪器
原子荧光光度计分为非色散型和色散型。 这两类仪器的结构基本相似，只是单色器 不同。
反光镜
单色器
检测器
光源
也可以是连续 光源如高压Xe 弧灯
原子化器
1. 光源
在原子荧光光度计中，需要采用高强 度空心阴极灯、无极放电灯、激光和等离 子体等。
商品仪器中多采用高强度空心阴极灯、 无极放电灯两种。
五、原子荧光光谱法的特点：
（1）高灵敏度、低检出限。
特别对Cd、Zn等元素有相当低的检 出限，Cd 可达0.001ng.cm-3、Zn为 0.04ng.cm-3。
（2）谱线简单、干扰少。 （3）分析校准曲线线性范围宽，可达
3 - 5个数量级。 （4）多元素同时测定。
虽然原子荧光法有许多优点，但由 于荧光猝灭效应，以致在测定复杂基体 的试样及高含量样品时，尚有一定的困 难。
不容易损失金属元素; 所需时间较短， 缺点是酸的用量大，造成较高的试剂空白。
(2) 干法灰化：用高温加热(～500℃)缓慢灰 化，冷却后再用浓酸分解。
• 需要掌握好灰化温度和灰化时间,确保样品 灰化完全和防止元素挥发损失
• 注意易挥发元素的测定如Hg﹑As﹑Se等不 宜用高温灰化法.
(3)微波溶样技术
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。
Βιβλιοθήκη Baidu
2. 原子荧光的类型
可分为共振荧光、非共振荧光与敏 化荧光等三种类型。
光子
光子
共振荧光 非共振荧光
非共振荧光包括三种类型：
直跃线荧光
阶跃线荧光
反stocks荧光
3.待测原子浓度与荧光的强度 1).当光源强度稳定、辐射光平行、 理想情 况下：
（1）高强度空心阴极灯
高强度空心阴极灯特点是在普通空极阴极灯 中，加上一对辅助电极，产生第二次放电，从而 大大提高金属元素的共振线强度。
（2）无极放电灯
无极放电灯比高强度空心阴极灯的亮度高， 自吸小寿命长。特别适用于在短波区内有共振线 的易挥发元素的测定。
2.光路
在原子荧光中，为了检测荧光信号， 避免待测元素本身发射的谱线，要求光源、 原子化器和检测器三者处于直角状态。
3.色散系统
⑴ 色散型。色散元件是光栅。 ⑵ 非色散型。非色散型用滤光器来分 离分析线和邻近谱线，可降低背景。
多元素原子荧光分析仪
原子荧光可由原子化器周围任何方向 的激发光源激发而产生，因此设计了多道、 多元素同时分析仪器。
三、定量分析方法 （一）定量分析方法 — 校准曲线法 （二）干扰及消除
AFS的主要干扰是猝灭效应。 可减少 溶液中其它干扰离子的浓度抑制。散射光 的干扰也比AAS严重。
其它干扰因素如光谱干扰、化学干扰、 物理干扰等与AAS相似。
原子荧光法的灵敏度较原子吸 收法高，但没有原子吸收法应用广 泛，目前主要用于Cd、Zn, Hg, As, Sb, Sn, Pb, Ga, In, Ti 等 元素分析。
发射荧光的强度 If
I f Φ I0 A K0 l N K c
2).量子效率与荧光猝灭
量子效率:在单位时间内，荧光辐射的量子数 与被吸收的量子数之比。量子效率大，发射的荧 光强度也大。
荧光猝灭:受激原子 发生无辐射的去激发过程， 降低荧光强度。
3).光源散射干扰
在荧光分析中，光源光束照射原子化 器时，原子化器中未挥发的液滴和固体微 粒使入射光散射而进入检测器，干扰荧光。
小结
1.在原子吸收光谱分析中为什么不能用连续 光源？ 峰值吸收是如何实现的？
2.比较石墨炉原子化法和火焰原子化法的异 同。
3. 应用原子吸收光谱法进行定量分析有哪些 方法，试比较他们的优缺点。
4.怎样选择原子吸收光谱分析的最佳条件？ 5.试比较原子吸收法和原子荧光法。
计算题
1.现拟用原子吸收法测定碳灰中微量硅， 为了选择适宜的分析条件，进行了初步试 验，当Si浓度为5.0ug/mL时，测得 Si251.61,251.43和251.92nm的吸光度为 别为0.44，0.044和0.022。试回答：
第五节 原子荧光光谱法(AFS)
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。
原子荧光光谱法从机理看来属于发射光谱分析， 但所用仪器及操作技术与原子吸收光谱法相近.
一、基本原理
1. 原子荧光光谱的产生 当气态原子受到强特征辐射时，由基
样品采集更要注意要有代表性； 要保证待测元素不损失、不被污染； 要特别注意试液的空白问题。
2.无机固体样品
(1) 酸溶法：适用于无机固体易溶解样品。 (2) 碱熔法：适用于不易溶解样品。
但碱熔法一般不宜直接用AAS测量， 需要加以酸化，通常情况下尽量少采用。
3.对有机样品 (1) 湿法消化：用浓无机酸加氧化剂加热使 其消化；
S251.92=C. 0.0044/A =5 x 0.0044/0.022=1.0(ug/ml)
选251.61nm 为分析线
光谱通带 W=251.61－ 251.43＝0.18 nm
W＝SD S＝W/D＝0.18/2＝0.09mm 狭缝宽度应为 0.09mm, 相应的光谱通
带为0.18nm。
2.测定血浆试样中锂的含量，将三分 0.500mL 的血浆样分别加至5.00mL, 然后 在这三份溶液中加入0，10.0，20.0uL 0.0500mol.L-1 LiCl 标准溶液，在原子吸收 分光光度计上测得读数依次为：23.0，45.3， 68.0。计算此血浆中锂的质量浓度。
一、原子吸收分光光度法应用
1. 头发中微量元素的测定 2. 水中微量元素的测定 3.水果、蔬菜中微量元素测定 4.矿物、合金及各种材料中
微量元素的测定； 5.各种生物试样中微量元素
的测定。
• 无机元素
• 间接原子吸收光度法（非金属元素和 化合物）
• 元素形态分析
二、样品的预处理
1.分析样品的预处理要求。
(1) 选择哪一条谱线测量为宜？ （2）当仪器的倒线色散率为2nm/mm时， 应选用多大的狭缝宽度进行测量？再次狭 缝宽度下相应的光谱通带是多少？
S251.61=C. 0.0044/A =5 x 0.0044/0.44=0.05(ug/ml)
S251.43=C. 0.0044/A =5 x 0.0044/0.044=0.50(ug/ml)
二、仪器
原子荧光光度计分为非色散型和色散型。 这两类仪器的结构基本相似，只是单色器 不同。
反光镜
单色器
检测器
光源
也可以是连续 光源如高压Xe 弧灯
原子化器
1. 光源
在原子荧光光度计中，需要采用高强 度空心阴极灯、无极放电灯、激光和等离 子体等。
商品仪器中多采用高强度空心阴极灯、 无极放电灯两种。
五、原子荧光光谱法的特点：
（1）高灵敏度、低检出限。
特别对Cd、Zn等元素有相当低的检 出限，Cd 可达0.001ng.cm-3、Zn为 0.04ng.cm-3。
（2）谱线简单、干扰少。 （3）分析校准曲线线性范围宽，可达
3 - 5个数量级。 （4）多元素同时测定。
虽然原子荧光法有许多优点，但由 于荧光猝灭效应，以致在测定复杂基体 的试样及高含量样品时，尚有一定的困 难。
不容易损失金属元素; 所需时间较短， 缺点是酸的用量大，造成较高的试剂空白。
(2) 干法灰化：用高温加热(～500℃)缓慢灰 化，冷却后再用浓酸分解。
• 需要掌握好灰化温度和灰化时间,确保样品 灰化完全和防止元素挥发损失
• 注意易挥发元素的测定如Hg﹑As﹑Se等不 宜用高温灰化法.
(3)微波溶样技术
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。
Βιβλιοθήκη Baidu
2. 原子荧光的类型
可分为共振荧光、非共振荧光与敏 化荧光等三种类型。
光子
光子
共振荧光 非共振荧光
非共振荧光包括三种类型：
直跃线荧光
阶跃线荧光
反stocks荧光
3.待测原子浓度与荧光的强度 1).当光源强度稳定、辐射光平行、 理想情 况下：
（1）高强度空心阴极灯
高强度空心阴极灯特点是在普通空极阴极灯 中，加上一对辅助电极，产生第二次放电，从而 大大提高金属元素的共振线强度。
（2）无极放电灯
无极放电灯比高强度空心阴极灯的亮度高， 自吸小寿命长。特别适用于在短波区内有共振线 的易挥发元素的测定。
2.光路
在原子荧光中，为了检测荧光信号， 避免待测元素本身发射的谱线，要求光源、 原子化器和检测器三者处于直角状态。
3.色散系统
⑴ 色散型。色散元件是光栅。 ⑵ 非色散型。非色散型用滤光器来分 离分析线和邻近谱线，可降低背景。
多元素原子荧光分析仪
原子荧光可由原子化器周围任何方向 的激发光源激发而产生，因此设计了多道、 多元素同时分析仪器。
三、定量分析方法 （一）定量分析方法 — 校准曲线法 （二）干扰及消除
AFS的主要干扰是猝灭效应。 可减少 溶液中其它干扰离子的浓度抑制。散射光 的干扰也比AAS严重。
其它干扰因素如光谱干扰、化学干扰、 物理干扰等与AAS相似。
原子荧光法的灵敏度较原子吸 收法高，但没有原子吸收法应用广 泛，目前主要用于Cd、Zn, Hg, As, Sb, Sn, Pb, Ga, In, Ti 等 元素分析。
发射荧光的强度 If
I f Φ I0 A K0 l N K c
2).量子效率与荧光猝灭
量子效率:在单位时间内，荧光辐射的量子数 与被吸收的量子数之比。量子效率大，发射的荧 光强度也大。
荧光猝灭:受激原子 发生无辐射的去激发过程， 降低荧光强度。
3).光源散射干扰
在荧光分析中，光源光束照射原子化 器时，原子化器中未挥发的液滴和固体微 粒使入射光散射而进入检测器，干扰荧光。
小结
1.在原子吸收光谱分析中为什么不能用连续 光源？ 峰值吸收是如何实现的？
2.比较石墨炉原子化法和火焰原子化法的异 同。
3. 应用原子吸收光谱法进行定量分析有哪些 方法，试比较他们的优缺点。
4.怎样选择原子吸收光谱分析的最佳条件？ 5.试比较原子吸收法和原子荧光法。
计算题
1.现拟用原子吸收法测定碳灰中微量硅， 为了选择适宜的分析条件，进行了初步试 验，当Si浓度为5.0ug/mL时，测得 Si251.61,251.43和251.92nm的吸光度为 别为0.44，0.044和0.022。试回答：