原子荧光光谱分析法ppt课件
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原子荧光光谱法基本原理ppt课件
1、原子荧光光谱法基本原理
原子荧光是原子蒸气受具有特征波长的光源照射后，其中一 些自由原子被激发跃迁到较高的能态，然后去活化回到某一 能态（常常是基态）而发射出特征光谱的物理现象。
当激发辐射的波长与产生的荧光波长相同时，称为共振荧光， 它是原子荧光分析中最主要的分析线。各元素都有其特定的 原子荧光光谱，根据原子荧光强度的高低可测得试样中待测 元素含量。这就是原子荧光光谱分析。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
一、基本原理
1、原子荧光光谱法基本原理 2、氢化物发生原理
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
仪器供电源为（22022）V；频率（501）Hz单相 交流电，应良好接地。
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五、仪器条件
气源要求
仪器使用时要用到氩气（Ar）；纯度应大于 99.99%，同时购置氩气分压表（可用氧气分压 表替代），主压表表头：0～25MPa，分压表表 头：0～3.0MPa，供给仪器的氩气压力为0.20～ 0.26MPa
整机管路安装
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
五、仪器条件
环境条件
环境温度5℃～35℃，最适宜温度为15℃～30℃ 。 环境相对湿度不大于80%。 仪器应放置在平稳的工作台上，不得有阳光直射及强 烈电磁干扰。 仪器不应放置于具有强烈腐蚀(强酸,强碱)气体的环境 中。
原子荧光是原子蒸气受具有特征波长的光源照射后，其中一 些自由原子被激发跃迁到较高的能态，然后去活化回到某一 能态（常常是基态）而发射出特征光谱的物理现象。
当激发辐射的波长与产生的荧光波长相同时，称为共振荧光， 它是原子荧光分析中最主要的分析线。各元素都有其特定的 原子荧光光谱，根据原子荧光强度的高低可测得试样中待测 元素含量。这就是原子荧光光谱分析。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
一、基本原理
1、原子荧光光谱法基本原理 2、氢化物发生原理
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
仪器供电源为（22022）V；频率（501）Hz单相 交流电，应良好接地。
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五、仪器条件
气源要求
仪器使用时要用到氩气（Ar）；纯度应大于 99.99%，同时购置氩气分压表（可用氧气分压 表替代），主压表表头：0～25MPa，分压表表 头：0～3.0MPa，供给仪器的氩气压力为0.20～ 0.26MPa
整机管路安装
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
五、仪器条件
环境条件
环境温度5℃～35℃，最适宜温度为15℃～30℃ 。 环境相对湿度不大于80%。 仪器应放置在平稳的工作台上，不得有阳光直射及强 烈电磁干扰。 仪器不应放置于具有强烈腐蚀(强酸,强碱)气体的环境 中。
原子荧光光谱法
4 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
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
第11章原子吸收光谱法和原子荧光光谱法资料PPT课件
三、原子化系统
1.作用：将试样蒸发并使待测定元 素转化为基态原子蒸气。
2.原子化方法： 火焰法 无火焰法—电热高温石墨管，激光
3.火焰原子化装置：雾化器、雾化室 和燃烧器 1）雾化器：
主要缺点： 雾化效率低
2）雾化室
作用有三个：
一是使较大雾粒沉降、凝聚从 废液口排出；
二是使雾粒与燃气、助燃气均 匀混合形成气溶胶，再进入火 焰原子化，所以雾化室又称预 混合室；
且受温度的影响很小，因此，一般情况下，原子吸 收光谱分析法的精密度比原子发射光谱分析法要好 得多。
三、原子吸收法的测量
1、积分吸收测量法
钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2nm。 而原子吸收线的半宽度：10-3nm。如图所示：
若用一般光源照射 时，吸收光的强度变化 仅为0.5%。灵敏度极差 。
消除：
1. 加入释放剂：SO42-、PO43-对Ca2+的干扰----加入La(III)、
Sr(II) ----释放Ca2+； 2. 加入保护剂（配合剂）:
• PO43-对Ca2+的干扰---加入EDTA----CaY（稳定但易破坏） • 含氧酸中Mg 和Al 形成MgAl2O4---使A急剧下降-----加8-羟
加入可抑制Ca的电离，
K Ca++ e
K+e Ca
四、光谱干扰
主要有谱线干扰和背景干扰两种 1、谱线干扰和抑制
待测元素的共振线与干扰物质谱线分离不完全： 1）分析线附近有单色器不能分离的待测元素的邻近线；
通过调小狭缝的方法来抑制。 2）空心阴极灯内有单色器不能分离的干扰元素的辐射；
换用纯度较高的单元素灯减小干扰。 3）灯的辐射中有连续背景辐射。
第三章原子吸收与原子荧光光谱法.ppt
这种频率分布和气体中的原子热运动的速率分布（麦克 斯韦-波尔兹曼速率分布）相同，具有近似的高斯曲线分布。
VD 7.162107 V0
T M
（3）压力变宽pressure broadening （劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽）
由于原子相互碰撞使能量发生稍微变化。 劳伦兹（Lorentz）变宽： 待测原子和其他原子碰撞。随原子区压力增加而增大。 赫尔兹马克（Holtzmark）变宽（共振变宽）：
I e d e
-K L
0
0
I
I e d e
-K L
0
0
采用锐线光源进行测量，则
Δνe<Δνa ，由图可见，在辐射线宽度 范 围 内 ， Kν 可 近 似 认 为 不 变 ， 并 近 似等于峰值时的吸收系数K0
峰值吸收
A
lg
e 0
I0 d
I e d e
1.积分吸收
钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2nm。而原子 吸收线半宽度：10-3nm。如图：
若用一般光源照射时，吸 收光的强度变化仅为0.5%。灵 敏度极差。
理论上：
Kvdv
π e2 mc
N0
f
Kvdv
π e2 mc
N0
f
如果将公式左边求出，即谱线下 所围面积测量出（积分吸收）。即可 得到单位体积原子蒸气中吸收辐射的
择狭缝宽度（S）来确定： W=DS
五、检测系统
主要由检测器、放大器、对数变换器、显示记录装置组成。 1.检测器-------- 将单色器分出的光信号转变成电信号。
如：光电池、光电倍增管、光敏晶体管等。 分光后的光照射到光敏阴极K上，轰击出的 光电 子又射向 光敏阴极1，轰击出更多的光电子，依次倍增，在最后放出的 光电子 比最初多到106倍以上，最大电流可达 10μA，电流经 负载电阻转变为电压信号送入放大器。 2.放大器------将光电倍增管输出的较弱信号，经电子线路进 一步放大。 3.对数变换器------光强度与吸光度之间的转换。 4.显示、记录 新仪器配置：原子吸收计算机工作站
原子荧光光谱法PPT课件
可用氩气来稀释火焰，减小猝灭现象。.源自6三．原子荧光光谱仪
原子荧光仪分为两类，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900 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。
滤光片 非色散型
激发光源：空心阴极灯或氙 弧灯
原子化器：与原子吸收法相同
色散系统：色散型-光栅 非色散型-滤光片
原子荧光光谱法
Atomic Fluorescence Spectrometry(AFS)
.
1
一、概述
原子荧光光谱法的特点
(1) 有较低的检出限，灵敏度高。 (2) 干扰较少，谱线比较简单。 (3) 仪器结构简单，价格便宜。 (4) 分析校准曲线线性范围宽，可达3～5个数量级。 (5) 由于原子荧光是向空间各个方向发射的，比较容易
色散型
检测系统：光电倍增管
数据处理和仪器控制系统
氢化物发生系统
.
7
氢化物（蒸气）发生 原子荧光法
原理
As、Sb、Bi、Se、Te、Pb、Sn、Ge 8个 元素可形成气态氢化物，Cd、Zn形成气态 组分，Hg形成原子蒸气。
气态氢化物、气态组分通过原子化器原子 化形成基态原子，基态原子蒸气被激发而 产生原子荧光
光学系统
简化结构；光程短； 增强荧光信号强度
.
原子荧光仪器2结2 构
通道
单道、双道、三道、四道 优势： 多元素同时测定；单道增强
多通道设计
.
原子荧光仪器2结3 构
检测器
日盲光电倍增管
检测波长范围： 160nm~320nm
.
原子荧光仪器2结4 构
制作多道仪器，因而能实现多元素同时测定。
(6) 缺点 存在荧光淬灭效应、散射光干扰等问题；
原子荧光仪分为两类，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900 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。
滤光片 非色散型
激发光源：空心阴极灯或氙 弧灯
原子化器：与原子吸收法相同
色散系统：色散型-光栅 非色散型-滤光片
原子荧光光谱法
Atomic Fluorescence Spectrometry(AFS)
.
1
一、概述
原子荧光光谱法的特点
(1) 有较低的检出限，灵敏度高。 (2) 干扰较少，谱线比较简单。 (3) 仪器结构简单，价格便宜。 (4) 分析校准曲线线性范围宽，可达3～5个数量级。 (5) 由于原子荧光是向空间各个方向发射的，比较容易
色散型
检测系统：光电倍增管
数据处理和仪器控制系统
氢化物发生系统
.
7
氢化物（蒸气）发生 原子荧光法
原理
As、Sb、Bi、Se、Te、Pb、Sn、Ge 8个 元素可形成气态氢化物，Cd、Zn形成气态 组分，Hg形成原子蒸气。
气态氢化物、气态组分通过原子化器原子 化形成基态原子，基态原子蒸气被激发而 产生原子荧光
光学系统
简化结构；光程短； 增强荧光信号强度
.
原子荧光仪器2结2 构
通道
单道、双道、三道、四道 优势： 多元素同时测定；单道增强
多通道设计
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原子荧光仪器2结3 构
检测器
日盲光电倍增管
检测波长范围： 160nm~320nm
.
原子荧光仪器2结4 构
制作多道仪器，因而能实现多元素同时测定。
(6) 缺点 存在荧光淬灭效应、散射光干扰等问题；
原子荧光光谱分析法 共15页
2.缺点 存在荧光淬灭效应、散射光干扰等问题；
2019/7/22
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)；
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
2019/7/22
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
2019/7/22
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）
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 ；
a
b
Cr原子：吸收
c
d
线359.35nm；再
2019/7/22
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)；
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
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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
2019/7/22
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）
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 ；
a
b
Cr原子：吸收
c
d
线359.35nm；再
原子荧光光谱分析法-15页PPT资料
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；
2019/10/25
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；
第六章
原子吸收光谱
分析法
atomic absorption
spectrometry,AAS
第三节 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；
2019/10/25
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
2019/10/25
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：
2019/10/25
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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）
2019/10/25
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；
第六章
原子吸收光谱
分析法
atomic absorption
spectrometry,AAS
第三节 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；
2019/10/25
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
2019/10/25
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：
2019/10/25
2019/10/25
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）
仪器分析第8章原子荧光光谱分析法-精品文档
2019/6/10
No Image
三、原子荧光定量分析关系式
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 ：
If = Ia
在低浓度时：
I0 ——原子化火焰单位面积接受到的光源强度； A——受光照射在检测器中观察到的有效面积； ε——吸光系数；φ ——荧光量子效率 N——单位体积内的基态原子数； l ——为吸收光程
2019/6/10
No Image
热助共振荧光
No Image
元素的原子经热激发后处在较低的亚稳态，通过 吸收激发光源发射的特定的非共振线后，被进一 步激发，然后再发射出相同波长的共振荧光线。
2019/6/10
No Image
直跃线荧光
是激发态原子直接跃迁到高于基态的亚稳态时所发射 的荧光，如Pb405.78nm。只有基态是多重态时，才 能产生直跃线荧光。
2019/6/10
No Image
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。 （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）能实现光
直跃线 阶跃线 荧光 荧光
2019/6/10
No Image
共振荧光
自由原子吸收激发光源的特征波长辐射，成为 激发态原子，并立即发射出相同波长的辐射， 回到原来的能级，所发辐射为共振荧光。
对于多数元素来说其共振荧光线是相应 于原子激发态和基态间的共振跃迁。
2019/6/10
No Image
2019/6/10
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荧光猝灭： 受激发原子与其他粒子碰撞，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，火焰中主要的荧光猝 灭剂有CO、CO2，N2等，因此原子荧光分析尽量不用含碳的 燃料气体，而用氢-氩或氩稀释的氢-氧火焰。氩气气氛中荧 光猝灭程度最小。
第三章
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
2020/4/22
.
一、概述
1、荧光现象的研究历史
2020/4/22
原子荧光与原子发射光谱的激发机理 有何不同？
原子发射光谱 原子受热运动粒子非弹性碰撞而被激发，各能级
激发态原子数遵守Boltzmann分布，辐射出原子 发射光谱。 原子荧光光谱 原子吸收光子而被光致激发，吸收具有选择性， 各能激发态原子数不遵守分布，再辐射的原子荧 光光谱比较简单。
a
b
c
d
2020/4/22
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
2020/4/22
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
410.18nm， 图(d)A、C ；
a
b
c
d
2020/4/22
（3）敏化荧光
受光激发的原子A与另一种原子B碰撞时，把激发能传递 另一个原子B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。
2020/4/22
3.荧光猝灭与荧光量子效率
2020/4/22
2.原子荧光的产生类型
三种类型：共振荧光、非共振荧光与敏化荧光 （1）共振荧光
共振荧光：气态原子吸收共振线被激发后，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亚 稳态，再吸收光辐射进一步激发，然后再
发射出相同波长的共振荧光；见图B、D；
由于相应于原子的激发态和基态之间 的共振跃迁的几率一般比其它跃迁的几率 大得多，所以共振跃迁产生的谱线是对分 析最有用的共振荧光。
需要和荧光区分开来的几个概念
荧光：由光照激发所引起的发光称为光致发光； ➢ 原子或分子吸收光子而被激发，然后再释放光能，发 射出光子(荧光)。原子荧光发射线光谱，分子荧光发 射带光谱。
(荧光棒)化学发光：由化学反应所引起的发光； 荧光屏发光：由阴极射线（高能电子束流）所引起的发光； 萤光：生物体的冷发光现象，是生物发光。
2020/4/22
2.原子荧光光谱法概念
定义 通过测定气态基态原子在辐射能作用下发射
的荧光强度进行定量分析的一种发射光谱分析方 法。
从发光机理来看属于发射光谱分析，可是它 又与原子吸收光谱法有许多相似之处（原子化 器），因此，可以认为它是原子发射光谱分析和 原子吸收光谱分析的综合和发展。
1964年以后发展起来的分析方法，适用于低 含量元素的分析。
If = ·Ia
式中为量子效率
在理想情况下： Ia I0A[1e(lN) ]
I0 A l N I f Φ I0 A l N 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；ε为吸光系数；l 为吸收光程；N为单位体积内的基态原 子数；
2020/4/22
三、原子荧光光度计
荧光量子效率：单位时间内,荧光辐射的量子数与被吸收 的量子数之比
= f / a
f 发射荧光的光量子数； a吸收的光量子数之比；
2020/4/22
4.待测原子浓度与荧光的强度的关系
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 ；
如锌原子：213.86nm
2020/4/22
（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）；
量间隔）；
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 ；这种阶跃线荧光称为“热助阶跃线荧光”。
a
b
c
d
2020/4/22
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
2020/4/22
二、基本原理
1．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或低能态，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。
2020/4/22
3.特点
优点:
(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 (4) 易实现多元素同时测定 缺点: (1)存在荧光猝灭效应、散射光干扰等问题； (2)可测量的元素不多，应用不广泛 (3)不适用于高含量元素分析
1575年，西班牙的内科医生和植物学家N.Monardes 首次记录了荧光现象：当紫外光照射到某些物质的时候，
这些物质会发射出各种颜色和不同强度的可见光，而当紫 外光停止照射时，这种光线也随之很快地消失，这种光线 成为荧光。
后来，人们经过的努力，总结了多种荧光现象，发展
了荧光理论。
2020/4/22
荧光猝灭程度与原子化气氛有关，火焰中主要的荧光猝 灭剂有CO、CO2，N2等，因此原子荧光分析尽量不用含碳的 燃料气体，而用氢-氩或氩稀释的氢-氧火焰。氩气气氛中荧 光猝灭程度最小。
第三章
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
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一、概述
1、荧光现象的研究历史
2020/4/22
原子荧光与原子发射光谱的激发机理 有何不同？
原子发射光谱 原子受热运动粒子非弹性碰撞而被激发，各能级
激发态原子数遵守Boltzmann分布，辐射出原子 发射光谱。 原子荧光光谱 原子吸收光子而被光致激发，吸收具有选择性， 各能激发态原子数不遵守分布，再辐射的原子荧 光光谱比较简单。
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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；
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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
410.18nm， 图(d)A、C ；
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（3）敏化荧光
受光激发的原子A与另一种原子B碰撞时，把激发能传递 另一个原子B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。
2020/4/22
3.荧光猝灭与荧光量子效率
2020/4/22
2.原子荧光的产生类型
三种类型：共振荧光、非共振荧光与敏化荧光 （1）共振荧光
共振荧光：气态原子吸收共振线被激发后，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亚 稳态，再吸收光辐射进一步激发，然后再
发射出相同波长的共振荧光；见图B、D；
由于相应于原子的激发态和基态之间 的共振跃迁的几率一般比其它跃迁的几率 大得多，所以共振跃迁产生的谱线是对分 析最有用的共振荧光。
需要和荧光区分开来的几个概念
荧光：由光照激发所引起的发光称为光致发光； ➢ 原子或分子吸收光子而被激发，然后再释放光能，发 射出光子(荧光)。原子荧光发射线光谱，分子荧光发 射带光谱。
(荧光棒)化学发光：由化学反应所引起的发光； 荧光屏发光：由阴极射线（高能电子束流）所引起的发光； 萤光：生物体的冷发光现象，是生物发光。
2020/4/22
2.原子荧光光谱法概念
定义 通过测定气态基态原子在辐射能作用下发射
的荧光强度进行定量分析的一种发射光谱分析方 法。
从发光机理来看属于发射光谱分析，可是它 又与原子吸收光谱法有许多相似之处（原子化 器），因此，可以认为它是原子发射光谱分析和 原子吸收光谱分析的综合和发展。
1964年以后发展起来的分析方法，适用于低 含量元素的分析。
If = ·Ia
式中为量子效率
在理想情况下： Ia I0A[1e(lN) ]
I0 A l N I f Φ I0 A l N 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；ε为吸光系数；l 为吸收光程；N为单位体积内的基态原 子数；
2020/4/22
三、原子荧光光度计
荧光量子效率：单位时间内,荧光辐射的量子数与被吸收 的量子数之比
= f / a
f 发射荧光的光量子数； a吸收的光量子数之比；
2020/4/22
4.待测原子浓度与荧光的强度的关系
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 ；
如锌原子：213.86nm
2020/4/22
（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）；
量间隔）；
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 ；这种阶跃线荧光称为“热助阶跃线荧光”。
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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
2020/4/22
二、基本原理
1．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或低能态，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。
2020/4/22
3.特点
优点:
(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 (4) 易实现多元素同时测定 缺点: (1)存在荧光猝灭效应、散射光干扰等问题； (2)可测量的元素不多，应用不广泛 (3)不适用于高含量元素分析
1575年，西班牙的内科医生和植物学家N.Monardes 首次记录了荧光现象：当紫外光照射到某些物质的时候，
这些物质会发射出各种颜色和不同强度的可见光，而当紫 外光停止照射时，这种光线也随之很快地消失，这种光线 成为荧光。
后来，人们经过的努力，总结了多种荧光现象，发展
了荧光理论。
2020/4/22