原子荧光光谱

三、原子荧光的仪器结构

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光源——原子化器——分光器——检测器
光源
非色散原子光倍仪结构
（ 原子化器 检测器
） 放大 记录
荧光仪分为两类，色散型和非色散型。 荧光仪与原 子吸收仪相似，但光源与其他部件不在一条直线上， 而是90度直角，而避免激发光源发射的辐射对原子 荧光检测信号的影响。
激发光源 ：可用线光源或连续光源，如空心阴极灯或氙弧灯。目 前，商业化的原子荧光仪用的基本都是空心阴极灯。原子荧光仪 用的是特制的高强度灯，与原子吸收仪所用空心阴极灯有所不同。 原子化器：常用的有火焰原子化器、石墨炉原子化器、等离子体原 子化器和石英管原子化器。 石英管原子化器是利用盘绕在石英原子化炉芯口上的细电热丝点燃 氢气和氢化物的混合物，形成炬状火焰。特点是 结构简单、记 忆效应小、使用寿命长，原子化效率高。 色散系统 原子荧光仪分为色散型和无色散型两种。其中无色散型更常用。 检测系统 包括光电信号的转换及电信号的测量。光电信号转化器件有光电 倍增管、光电管、光敏二极管、光敏电阻等。电信号测量器件包 括前置放大器、主放大器、积分器和A/D转换电路等。
二、原子荧光的理论基础


a) b) c) d)
2.1 原子荧光的类型 2.1.1共振荧光 2.2.1非共振荧光 直跃线荧光 阶跃线荧光 热助阶跃线荧光 敏化荧光
原理
1. 原子荧光光谱的产生 气态自由原子吸收 特征辐射后跃迂到较高能级，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。
1.概述 2.理论基础 （一）原子荧光的产生及分类 （二）原子荧光的定量分析方程 （三）量子效率及荧光猝灭效应 3.原子荧光的仪器结构 4.氢化物原子荧光法 （一）主要适用元素 （二）氢化物原子荧光法的灵敏度 （三）氢化物发生体系 （四）氢化物的发生及导入原子化器的方法 5.原子荧光法的应用 6.ICP-MS简介 7.元素分析仪器的比较
四、 氢化物原子荧光法
氢化物原子荧光法是指在室温条件下,能与 初生态氢发生还原反应,生成气态共价氢化 物,然后借助载气将其导入原子化器,进行原 子荧光测量的一类方法. 该方法具有极高的灵敏度,是原子荧光方法 的主体.该方法使用的测量元素主要有第四. 第五.第六主族的As.Sb.Bi.Se.Te.Pb.Sn 中, 目前已发展为10种元素,包括Cd.Zn在内.

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。
1 A 0 ² Õ ¹ ñ Ó « ¹ â F
2 A 1 0 ±¾ Ö Ô Ó « ¹ â F
2 1 A 0 ×¾ ½ Ô Ó « ¹ â
非共振荧光
3 2 F A 1 0 È Ö ú Ó « ¹ â F F
2. 荧光强度
If = φ Ia = φAI0ειN= kC If荧光强度 φ为荧光量子效率 Ia吸收光的强度. 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
4．量子效率与荧光猝灭
量子效率：
φ = φf/φA
φ f 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。
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 + ΔH
实验表明：CO2, CO, N2, O2,作用截面大，而 产生荧光猝灭效应，惰性气体氦、氩不易产生 猝灭效应。 可用氩气来稀释火焰，减小猝灭现象。
原子发射、吸收和荧光光谱

（1）发射与吸收光谱--线状光谱
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（2）原子荧光光谱--物质吸收一定波长的光达 到激发态之后，若经过10-8秒，又跃迁回基态 或低能态，发射出与激发光相同或不同的光， 这种光称为原子荧光。
一、 概述
原子荧光光谱法是原子光谱分析技术的一 个分支，从发光机制上看，它属于光致发 光。原子荧光作为一种仪器分析方法提出 是20世纪六十年代中期，真正得到实际应 用的是1964年以后。 我国对原子荧光的研究显然比国外晚，但 是成绩非常突出。


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。
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·cm-3 、 Zn 为 0.04ng·cm-3 。现已有 20 多种元素低于原子吸收光谱法的检出限。由于 原子荧光的辐射强度与激发光源成比例，采用 新的高强度光源可进一步降低其检出限。 （ 2 ）干扰较少，谱线比较简单，采用一些装置， 可以制成非色散原子荧光分析仪。这种仪器结 构简单，价格便宜。 （ 3 ）分析校准曲线线性范围宽，可达 3 ～ 5 个数 量级。 （ 4 ）由于原子荧光是向空间各个方向发射的， 比较容易制作多道仪器，因而能实现多元素同 时测定。