原子荧光光度计 概述和原理 PPT
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原子荧光光度计
原子荧光光度计原子荧光光度计是用于原子荧光光谱分析的一种仪器。
它的基本原理是研究原子在吸收能量后产生的激发态，再发射出光子的能量和强度。
基本原理原子在吸收能量后会处于激发态，当回到基态时会发出一定能量的光，这样的现象称为荧光。
原子荧光光度计利用荧光现象进行分析，通过测量荧光的强度和波长来判断样品中的元素和其浓度。
分析过程中要控制激发光的波长和强度，同时要选取合适的波长测量荧光强度，以减少非荧光信号的误差。
仪器组成原子荧光光度计主要由光源、光谱仪、样品室、信号检测器和数据处理设备五个部分组成。
光源光源部分提供激发原子荧光所需的光。
通常使用的光源有寿命长且强度稳定的氙灯和卤素灯。
光谱仪光谱仪将光分散开，通过具有不同波长的光波长阵列传感器进行信号数字化处理，得到光谱图形。
常用的光谱仪有简谱仪、双道光谱仪和单元素光谱仪等。
样品室样品室提供对样品的辐射，通常使用的装置是石英管。
一般采用干式扫描、液态注入或进样器进入样品室。
信号检测器信号检测器是原子荧光光度计的核心部件，它能够将荧光信号转化为电信号，用于后续的数据处理。
数据处理设备数据处理设备对检测器采集的信号进行数字化处理，并进行荧光峰面积的计算，以确定元素的浓度。
应用范围原子荧光光度计广泛应用于痕量元素的分析。
它是一种可靠、准确、灵敏、快速的分析方法，具有操作简便、机器易维护等优点，在环保、医药、化工、食品、地质、冶金等领域得到广泛的应用。
结论原子荧光光度计是一种广泛应用于元素分析、痕量分析和环境检测等领域的重要仪器。
它以其准确稳定的测量数据、灵敏度高、操作简单等优点在分析领域中得到了广泛的应用，成为分析化学的重要工具之一。
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
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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
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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。
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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
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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
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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。
原子荧光培训课件
多元素同时分析技术瓶颈及解决方案探讨
光谱干扰与分离
多元素同时分析时，光谱干扰是 主要的技术瓶颈之一。采用多道 分光系统、光栅或滤光片等方法 ，实现不同元素光谱的分离，降
低干扰。
灵敏度与检出限
多元素同时分析时，各元素的灵 敏度和检出限可能存在差异。通 过优化仪器参数、改进样品处理 方法等方式，提高各元素的检测
原子荧光法具有灵敏度高、线性范围宽、干扰小等特点，是水质监测中重金属元素分析的有效方法。
详细描述
原子荧光法是一种基于原子荧光的分析方法，具有较高的灵敏度和选择性。在水质监测中，原子荧光 法可用于分析铜、锌、铅、镉等重金属元素，以及砷、锑等非金属元素。通过原子荧光法，可以实现 对水样中重金属元素的快速、准确分析，为水质监测提供可靠的数据支持。
以进一步了解大气污染的来源和分布情况，为大气污染治理提供科学依据。
土壤污染状况调查中重金属元素分析
总结词
原子荧光法在土壤污染状况调查中具有广泛的应用， 可实现对土壤中重金属元素的快速、准确分析。
详细描述
土壤污染状况调查中，重金属元素的分析是必不可少 的环节。原子荧光法可以用于分析土壤中的铜、锌、 铅、镉等重金属元素，以及砷、锑等非金属元素。通 过原子荧光法，可以实现对土壤样品的快速、准确分 析，了解土壤的污染状况和分布情况，为土壤污染治 理提供科学依据。同时，原子荧光法还可以用于评估 土壤的生态风险和环境影响，为环境保护工作提供有 力支持。
添加剂监管
对于食品添加剂的监管，除了关注其功能性外，还需要对其 安全性进行评估。通过原子荧光技术对食品添加剂中的荧光 物质进行分析，可以了解其潜在的风险和危害，为食品添加 剂的监管和使用提供科学依据。
食品包装材料中有害物质迁移研究
《原子荧光原理》PPT课件
立。当浓度增加时，(4)式带二次项、三次
项… ，If与C的关系为曲线关系。
h
6
4、原子荧光仪器
• 1）、仪器的构成： • 原子荧光仪器由三部分组成：激发光源、
原子化器、检测电路。
• • 激发光源
• 原子化器
检测电路
h
7
• 2）、激发光源：HCL EDL
•
对光源的要求：高强度、高稳定性
• 3）、原子化器：
成氢化物： BH4+3H2O+H+=H3BO3+Na++8H*+Em+
• =EHn+H2(气体）
• 式中Em+代表待测元素，EHn为气态氢化物（m可
以等于或不等于n）。
• 使用适当催化剂，在上述反应中还可以得到了镉和 锌的气态组分。
h
10
3、氢化物元素的价态
•
元素
As
•
Sb
•
Bi
•
Se
•
Te
•
Ge
11. 打印机 A. 光学系统
h
15
AFS-820原子荧光光度计
h
16
AFS-820原子荧光光度计
氢化物反应系统连接图
h
17
AFS-830原子荧光光度计
h
18
AFS-830原子荧光光度计
氢化物反应系统连接图
h
19
蠕动泵进样氢化物反应系统原理图
h
20
AFS-930原子荧光光度计
h
21
AFS-920原子荧光光度计
h
5
• 将(3)式按泰勒级数展开，并考虑当N很小时，
忽略高次项，则原子荧光强度If表达式简化为：
AFS原子荧光光度计讲义
主要特点：
（1） 光谱干扰少； （2） 基体影响影响易于消除； （3） 通过氢化物发生达到分离和富集的目的； （4） 根据所测元素的还原性质不同，可进行价态分析； （5） 气相干扰少； （6） 线性范围宽，测汞可达三个数量级； （7）灵敏度远远高于冷原子吸收法。
3、AFS方法的缺点
• 必须使用高强度激发光源，特制元素灯 • 无色散系统，要求避光性能要好 • 受氢化物反应限制和元素的特性限制，目前只能
内气----氢化物蒸汽、氩气、氢气 外气----氩气，作用如下： a）防止氢化物被氧化，提高原子化效率 b）防止荧光猝灭 c）保持原子化环境的相对稳定
2.3.2 特点 a）原子化效率高，尽可能多产生基态原子； b）采用氩氢焰，紫外透射好，减少光强损失； c ）没有背景发射，几乎无粒子散射，干扰小； d）稳定性好，只需要氩气，无须额外燃气； e）低温原子化，温度不可调； f）记忆效应小。
空心阴极灯–特点
• 灯结构简单、空心阴极灯制作工艺成熟; • 工作性能稳定 ,寿命一般可以大于3000mA·h ,发光
稳定性1小时漂移在±2%以内 发射强度基本可以满 足常规分析要求; • 对仪器的光源部分的电源无特别要求，也不需要其他 辅助设施; • 价格便宜.
HCL作为原子荧光的激发光源也有其美中不足的地 方，主要是辐射能量偏低，限制了原子荧光分析检出 下限的进一步降低 .
检测器-日盲光电倍增管
• 光阴极材料—Cs-Te； • 波长范围：160~320nm； • 最灵敏响应波长：254nm； • 窗体材料：石英。
2.5 干扰
2.5.1 氢化物原子荧光的干扰主要是：
a） 液相—发生在氢化物产生过程中，样品溶液中 干扰元素优先反应，或形成络合物以及金属吸附被 测元素的氢化物，消耗还原剂。
（1） 光谱干扰少； （2） 基体影响影响易于消除； （3） 通过氢化物发生达到分离和富集的目的； （4） 根据所测元素的还原性质不同，可进行价态分析； （5） 气相干扰少； （6） 线性范围宽，测汞可达三个数量级； （7）灵敏度远远高于冷原子吸收法。
3、AFS方法的缺点
• 必须使用高强度激发光源，特制元素灯 • 无色散系统，要求避光性能要好 • 受氢化物反应限制和元素的特性限制，目前只能
内气----氢化物蒸汽、氩气、氢气 外气----氩气，作用如下： a）防止氢化物被氧化，提高原子化效率 b）防止荧光猝灭 c）保持原子化环境的相对稳定
2.3.2 特点 a）原子化效率高，尽可能多产生基态原子； b）采用氩氢焰，紫外透射好，减少光强损失； c ）没有背景发射，几乎无粒子散射，干扰小； d）稳定性好，只需要氩气，无须额外燃气； e）低温原子化，温度不可调； f）记忆效应小。
空心阴极灯–特点
• 灯结构简单、空心阴极灯制作工艺成熟; • 工作性能稳定 ,寿命一般可以大于3000mA·h ,发光
稳定性1小时漂移在±2%以内 发射强度基本可以满 足常规分析要求; • 对仪器的光源部分的电源无特别要求，也不需要其他 辅助设施; • 价格便宜.
HCL作为原子荧光的激发光源也有其美中不足的地 方，主要是辐射能量偏低，限制了原子荧光分析检出 下限的进一步降低 .
检测器-日盲光电倍增管
• 光阴极材料—Cs-Te； • 波长范围：160~320nm； • 最灵敏响应波长：254nm； • 窗体材料：石英。
2.5 干扰
2.5.1 氢化物原子荧光的干扰主要是：
a） 液相—发生在氢化物产生过程中，样品溶液中 干扰元素优先反应，或形成络合物以及金属吸附被 测元素的氢化物，消耗还原剂。
AFS原子荧光光度计讲义课件PPT
特点
高灵敏度、低检出限、宽线性范围、 无基体干扰等。
工作原理
原子化
通过高温加热或化学反应将样 品中的元素转化为原子态。
激发
原子吸收特定波长的光能后跃 迁至激发态。
荧光发射
激发态原子返回基态时释放出 特定波长的荧光。
检测
荧光信号被光电倍增管转换为 电信号，经放大和信号处理后
输出。
应用领域
01
02
03
样品处理与前处理
样品采集
根据测量需求采集具有代表性的 样品，并确保样品的数量和品质
满足测量要求。
样品处理
对采集的样品进行破碎、研磨、溶 解等处理，以便提取出待测元素。
样品前处理
采用适当的化学或物理方法对样品 进行前处理，如消解、分离、富集 等，以提高待测元素的测量准确度。
测量参数设置
01
测量波长
数据分析
采用适当的统计方法对数据进行处理 和分析，如线性回归、曲线拟合等， 以揭示数据间的内在关系和变化规律。
04 AFS原子荧光光度计的优 缺点与注意事项
优点
高灵敏度
AFS原子荧光光度计具有较高的检测 灵敏度，能够检测低浓度的元素，适 用于痕量分析。
宽线性范围
该仪器具有较宽的线性范围，能够适 应不同浓度范围的样品检测。
根据待测元素的特征光谱，选择合 适的测量波长。
测量时间
根据待测元素的浓度和仪器响应特 性，设置合适的测量时间。
03
02ห้องสมุดไป่ตู้
灯电流
根据待测元素的性质和测量精度要 求，选择合适的灯电流。
测量条件
根据实际情况选择适当的仪器工作 条件，如泵速、气体流量等。
04
数据处理与分析
高灵敏度、低检出限、宽线性范围、 无基体干扰等。
工作原理
原子化
通过高温加热或化学反应将样 品中的元素转化为原子态。
激发
原子吸收特定波长的光能后跃 迁至激发态。
荧光发射
激发态原子返回基态时释放出 特定波长的荧光。
检测
荧光信号被光电倍增管转换为 电信号，经放大和信号处理后
输出。
应用领域
01
02
03
样品处理与前处理
样品采集
根据测量需求采集具有代表性的 样品，并确保样品的数量和品质
满足测量要求。
样品处理
对采集的样品进行破碎、研磨、溶 解等处理，以便提取出待测元素。
样品前处理
采用适当的化学或物理方法对样品 进行前处理，如消解、分离、富集 等，以提高待测元素的测量准确度。
测量参数设置
01
测量波长
数据分析
采用适当的统计方法对数据进行处理 和分析，如线性回归、曲线拟合等， 以揭示数据间的内在关系和变化规律。
04 AFS原子荧光光度计的优 缺点与注意事项
优点
高灵敏度
AFS原子荧光光度计具有较高的检测 灵敏度，能够检测低浓度的元素，适 用于痕量分析。
宽线性范围
该仪器具有较宽的线性范围，能够适 应不同浓度范围的样品检测。
根据待测元素的特征光谱，选择合 适的测量波长。
测量时间
根据待测元素的浓度和仪器响应特 性，设置合适的测量时间。
03
02ห้องสมุดไป่ตู้
灯电流
根据待测元素的性质和测量精度要 求，选择合适的灯电流。
测量条件
根据实际情况选择适当的仪器工作 条件，如泵速、气体流量等。
04
数据处理与分析
原子荧光光度计
原子荧光光度计原子荧光光度计（Atomic Fluorescence Spectrophotometer, AFS）是一种测量样品中原子浓度及其分布的仪器。
因为原子与分子不同，能级之间的跃迁是非常特殊的，所以利用原子荧光可以测定样品的含量。
这种技术被广泛应用于分析地球化学、环境监测、工业生产和质量控制等领域。
工作原理AFS的基本原理是使样品中的原子除了自发辐射外，还受到激发辐射的刺激。
在这个过程中，一部分原子从基态到激发态，当原子回到基态时会发出荧光。
在测量过程中，我们观测荧光的强度来测定样品中原子的含量。
在实际使用中，通过气体惰性载体或者化学还原剂转化成原子态的样品被引入到电热石墨管(HGA)或石墨窑中，HGA中的样品会被冲击加热到高温，使得原子进一步激发。
接着，对激发原子进行束缚，使其原地转化成基态时，解放能量并发出荧光，进而使相机和荧光光度计进行检测和记录荧光。
应用由于原子荧光光度计通常需要样品精细制备，测量精度高，过程繁琐复杂，所以应用范围相对窄。
但其对于很多行业中重要元素的表面分析，特别是微量分析有着独特的优势。
地球化学原子荧光光度计可以测定大量成分浓度，如土壤、沉积物、岩石、矿物、小鱼、描画、鱼肉、葡萄酒、啤酒等原材料和成品。
这些研究对于理解环境、地质学、气候和人类历史都有重要意义。
化学分析原子荧光光度计的化学分析应用非常广泛，比如标准化、质量控制、品质检测、科研研发以及质量保证等方向。
特别是在生产生活化学深加工的过程中，对于重要成分的元素分析更是不可或缺。
健康医学原子荧光光度计在健康医学中的应用有很多，主要是关于人体元素的分析。
例如铁、锌、铜等在生命过程中发挥着重要作用，因此对人体中的这些元素进行测量，可以了解身体健康状况以及是否缺乏重要元素。
结论原子荧光光度计是一种能够检测和记录原子荧光强度的仪器，在环境监测、地球化学研究、化学分析、生产质量控制等领域具有重要作用。
但由于仪器昂贵、使用复杂并且需要精细制备样品，所以在实际应用过程中需要结合具体情况来选择。
原子荧光分光光度计的原理
原子荧光光度计基本原理
2.5.3 干扰消除： ★ 选择合适介质和酸度，防止产生氧化性气体和固态氢化物或难
溶的化合物，有些元素对酸度要求很苛刻，例如锡和铅、锗， 过高过低都影响氢化物的产生； ★ 选择还原剂用量，减少金属离子被还原； ★ 加入掩蔽剂，例如硫脲、碘化钾、草酸等，对共存的干扰离子 进行掩蔽，防止生成难溶化合物； ★ 预还原或氧化，氢化物的发生效率与价态有关，加入抗坏血酸 可使5价砷还原成3价，测量Pb时加入铁氰化钾则是先把2价氧化 成4价，提高氢化物的产生效率； 还有一些其它方法，应根据样品基体来选择合适的办法。
例如硒化铜难溶，而砷化铜则溶于酸，因此铜离子 对硒的干扰比对砷要大，因此样品中要加掩蔽剂消 除干扰离子；
原子荧光光度计基本原理
2.5.2 干扰机理 ★ 样品中的Cu、Co、Fe、Ni等离子在还原剂中被 还原，析出金属沉淀吸附氢化物，减少氢化物的释 放，对硒影响很大，因此要加大酸度以提高金属沉 淀的溶解度； ★ 产生氧化性气体，能用盐酸则不 用硝酸，硝酸有可能被样品基体还原成亚硝酸根— 强氧化剂，抑制氢化物释放； ★ 价态效应，氢化物的产生和被测元素的价态有 很大关系，因此必须要考虑到这一点。
原子荧光光度计基本原理
2.6 气路 ★ 自动控制，分成两路，一路是载气，一路是屏蔽气 ★ 载气流量每分钟300--1000毫升，三个电磁阀控制 ★ 屏蔽气流量每分钟500--1200毫升，三个电磁阀控制 ★ 压力开关保护 ★ 气流量的选择
原子荧光光度计基本原理
2.7 其它 ★ 进样量1.0-1.5毫升 ★ 炉高调节--手动，数值是反方向 ★ 预热灯电流 ★ 换灯务必关闭仪器主机电源
原子荧光光度计基本原理
2.4.5 反应系统和氢化物通路
载流/样品 反 还原剂 应 块
原子荧光光谱分析法ppt课件
2021/4/18
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。
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；
2021/4/18
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 ；
信号处理器
光电转换
信号处理器
原子荧光
光源灯或 激光
原子发射 光源+样品
分光系统
光电转换
信号处理器
本章小结
本章主要讲述了原子荧光光谱法的基本原理、 仪器基本装置、光谱定量分析方法。
1．原子荧光光谱分析法是利用原子在辐射激发下 发射的荧光强度来定量分析的方法。
(1)三种类型原子荧光：共振荧光、非共振荧光与 敏化荧光
如锌原子：213.86nm
2021/4/18
（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
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。
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；
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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 ；
信号处理器
光电转换
信号处理器
原子荧光
光源灯或 激光
原子发射 光源+样品
分光系统
光电转换
信号处理器
本章小结
本章主要讲述了原子荧光光谱法的基本原理、 仪器基本装置、光谱定量分析方法。
1．原子荧光光谱分析法是利用原子在辐射激发下 发射的荧光强度来定量分析的方法。
(1)三种类型原子荧光：共振荧光、非共振荧光与 敏化荧光
如锌原子：213.86nm
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（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
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
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）
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；
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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：
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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）
原子荧光培训课件
原子荧光与其他技术的结合
原子荧光与色谱技术联用
01
将原子荧光检测器与色谱技术（如气相色谱、液相色谱）联用
，实现对复杂样品中目标元素的分离和检测。
原子荧光与激光技术结合
02
利用激光的强激发能力，提高原子荧光的激发效率和检测灵敏
度。
原子荧光与质谱技术联用
03
通过与质谱技术联用，实现对目标元素的定性和定量分析，提
表性，以及实验操作的规范性。
06
原子荧光未来发展
原子荧光技术的改进方向
提高灵敏度
通过改进仪器设计和优化实验条件，提高原子荧光的检测灵敏度 ，使其能够更准确地检测低浓度目标元素。
拓宽应用范围
研究新的原子荧光方法，拓展其在不同领域的应用，如环境监测、 生物医学、农业等。
实现自动化和智能化
开发自动进样系统和智能分析软件，提高原子荧光分析的自动化和 智能化水平，降低人为误差和操作成本。
原子荧光在环境水检测中的应用
原子荧光光谱法能够快速准确地测定环境水样中的多种重金属元素，如铅、汞、砷、锑等 。
检测流程和注意事项
环境水样需经过采集、保存、运输和前处理等步骤，然后通过原子荧光光谱仪进行检测。 同时需注意水样的代表性、避免污染和保证实验操作的准确性。
土壤中重金属的检测
土壤中重金属的来源
原子荧光光谱法
利用原子荧光光谱法可以测定元 素的含量，具有较高的灵敏度和 选择性。
原子荧光的发展历程
01
02
03
04
1925年
德国科学家赫斯和集特发现氢 原子荧光。
1964年
中国科学家黄昆、戴安邦等人 首次提出原子荧光的概念。
1970年代
原子荧光技术开始应用于环境 监测、食品卫生等领域。
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原子荧光光度计 概述和原理
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。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。
（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。
无机砷包括三价砷和五价砷，具有强烈的 毒性，甲基砷如一甲基砷、二甲基砷的毒 性相对较弱。而广泛存在于水生生物体内 的砷甜菜碱（AsB）、砷胆碱（AsC）、砷 糖（AsS）和砷脂（AsL）等则被认为毒性 很低或是无毒；以及汞元素的化学形态间 甲基汞（MMC）、乙基汞（EMC）、苯基 汞（PMC）和无机汞（MC），甲基汞的毒 性要比无机汞的毒性大得多。因此，对某 些元素已不再是总量分析，而是进行各种 化合物的形态分析成为一种发展趋势。
原子荧光发射中，由于部分能量转变成热
能或其他形式能量，使荧光强度减少甚至 消失，该现象称为荧光猝灭。
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。
元素形态分析的主要手段是联用技术，即
将不同的元素形态分离系统与灵敏的测
器结合为一体，实现样品中元素不同形态
的在线分离与测定。目前国外采用联用技 术主要的有高效液相色谱-电感耦合等离子 体质谱（HPLC-ICP-MS）[16,17]和离子色谱 -电感耦合等离子体质谱（IC-ICP-MS）[18] 为主。
可用连续光源或锐线光源，常用的连续光 源是氙弧灯，可用的锐线光源有高强度空 心阴极灯、无极放电灯及可控温度梯度原 子光谱灯和激光。单色器用来选择所需要 的荧光谱线，排除其他光谱线的干扰。原 子化器用来将被测元素转化为原子蒸气， 有火焰、电热、和电感耦合等离子焰原子 化器。检测器用来检测光信号，并转换为 电信号，常用的检测器是光电倍增管。显 示和记录装置用来显示和记录测量结果， 可用电表、数字表、记录仪等。
根据荧光谱线的波长可以进行定性分析。 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。
原子荧光光谱仪分为色散型和非色散型两 类。两类仪器的结构基本相似，差别在于 非色散仪器不用单色器。色散型仪器由辐 射光源、单色器、原子化器、检测器、显 示和记录装置组成。辐射光源用来激发原 子使其产生原子荧光。
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。 敏化原子荧光是激发态原子通过碰撞将激 发能转移给另一个原子使其激发，后者再 以辐射方式去活化而发射的荧光。
原子荧光分析仪分非色散型原子荧光分析仪 与散型原子荧光分析仪。这两类仪器的结构 基本相似，差别在于单色器部分。两类仪器 的光路图如下图所示：
1、激发光源：可用连续光源或锐线光源。 常用的连续光源是氙弧灯，常用的锐线光 源是高强度空心阴极灯、无极放电灯、激 光等。连续光源稳定，操作简便，寿命长， 能用于多元素同时分析，但检出限较差。 锐线光源辐射强度高，稳定，可得到更好 的检出限。
原子荧光光谱分析法具有设备简单、灵敏 度高、光谱干扰少、工作曲线线性范围宽、 可以进行多元素测定等优点。在地质、冶 金、石油、生物医学、地球化学、材料和 环境科学等各个领域内获得了广泛的应用。
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
发射的荧光强度和原子化器中单位体积该 元素基态原子数成正比，式中：I f为荧光强 度；φ为荧光量子效率，表示单位时间内发 射荧光光子数与吸收激发光光子数的比值， 一般小于1；Io为激发光强度；A为荧光照 射在检测器上的有效面积；L为吸收光程长 度；ε为峰值摩尔吸光系数；N为单位体积 内的基态原子数。
4、检测器：常用的是光电倍增管，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。
阶跃线荧光是激发态原子先以非辐射形式去 活化方式回到较低的激发态，再以辐射形式 去活化回到基态而发射的荧光；或者是原子 受辐射激发到中间能态，再经热激发到高能 态，然后通过辐射方式去活化回到低能态而 发射的荧光。前一种阶跃线荧光称为正常阶 跃线荧光，如Na589.6nm，后一种阶跃线荧 光称为热助阶跃线荧光，如Bi293.8nm。反斯 托克斯荧光是发射的荧光波长比激发辐射的 波长短，如In 410.18nm。
原子荧光光度计
激发原子通过碰撞将其激发能转移给另一 个原子使其激发，后者再以辐射方式去活 化而发射荧光，此种荧光称为敏化原子荧 光。火焰原子化器中的原子浓度很低，主 要以非辐射方式去活化，因此观察不到敏 化原子荧光。
（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。
2、原子化器：原子荧光分析仪对原子化 器的要求与原子吸收光谱仪基本相同。
3、光学系统：光学系统的作用是充分利用 激发光源的能量和接收有用的荧光信号， 减少和除去杂散光。色散系统对分辨能力 要求不高，但要求有较大的集光本领，常 用的色散元件是光栅。非色散型仪器的滤 光器用来分离分析线和邻近谱线，降低背 景。非色散型仪器的优点是照明立体角大， 光谱通带宽，集光本领大，荧光信号强度 大，仪器结构简单，操作方便。缺点是散 射光的影响大。
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。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。
（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。
无机砷包括三价砷和五价砷，具有强烈的 毒性，甲基砷如一甲基砷、二甲基砷的毒 性相对较弱。而广泛存在于水生生物体内 的砷甜菜碱（AsB）、砷胆碱（AsC）、砷 糖（AsS）和砷脂（AsL）等则被认为毒性 很低或是无毒；以及汞元素的化学形态间 甲基汞（MMC）、乙基汞（EMC）、苯基 汞（PMC）和无机汞（MC），甲基汞的毒 性要比无机汞的毒性大得多。因此，对某 些元素已不再是总量分析，而是进行各种 化合物的形态分析成为一种发展趋势。
原子荧光发射中，由于部分能量转变成热
能或其他形式能量，使荧光强度减少甚至 消失，该现象称为荧光猝灭。
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。
元素形态分析的主要手段是联用技术，即
将不同的元素形态分离系统与灵敏的测
器结合为一体，实现样品中元素不同形态
的在线分离与测定。目前国外采用联用技 术主要的有高效液相色谱-电感耦合等离子 体质谱（HPLC-ICP-MS）[16,17]和离子色谱 -电感耦合等离子体质谱（IC-ICP-MS）[18] 为主。
可用连续光源或锐线光源，常用的连续光 源是氙弧灯，可用的锐线光源有高强度空 心阴极灯、无极放电灯及可控温度梯度原 子光谱灯和激光。单色器用来选择所需要 的荧光谱线，排除其他光谱线的干扰。原 子化器用来将被测元素转化为原子蒸气， 有火焰、电热、和电感耦合等离子焰原子 化器。检测器用来检测光信号，并转换为 电信号，常用的检测器是光电倍增管。显 示和记录装置用来显示和记录测量结果， 可用电表、数字表、记录仪等。
根据荧光谱线的波长可以进行定性分析。 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。
原子荧光光谱仪分为色散型和非色散型两 类。两类仪器的结构基本相似，差别在于 非色散仪器不用单色器。色散型仪器由辐 射光源、单色器、原子化器、检测器、显 示和记录装置组成。辐射光源用来激发原 子使其产生原子荧光。
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。 敏化原子荧光是激发态原子通过碰撞将激 发能转移给另一个原子使其激发，后者再 以辐射方式去活化而发射的荧光。
原子荧光分析仪分非色散型原子荧光分析仪 与散型原子荧光分析仪。这两类仪器的结构 基本相似，差别在于单色器部分。两类仪器 的光路图如下图所示：
1、激发光源：可用连续光源或锐线光源。 常用的连续光源是氙弧灯，常用的锐线光 源是高强度空心阴极灯、无极放电灯、激 光等。连续光源稳定，操作简便，寿命长， 能用于多元素同时分析，但检出限较差。 锐线光源辐射强度高，稳定，可得到更好 的检出限。
原子荧光光谱分析法具有设备简单、灵敏 度高、光谱干扰少、工作曲线线性范围宽、 可以进行多元素测定等优点。在地质、冶 金、石油、生物医学、地球化学、材料和 环境科学等各个领域内获得了广泛的应用。
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
发射的荧光强度和原子化器中单位体积该 元素基态原子数成正比，式中：I f为荧光强 度；φ为荧光量子效率，表示单位时间内发 射荧光光子数与吸收激发光光子数的比值， 一般小于1；Io为激发光强度；A为荧光照 射在检测器上的有效面积；L为吸收光程长 度；ε为峰值摩尔吸光系数；N为单位体积 内的基态原子数。
4、检测器：常用的是光电倍增管，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。
阶跃线荧光是激发态原子先以非辐射形式去 活化方式回到较低的激发态，再以辐射形式 去活化回到基态而发射的荧光；或者是原子 受辐射激发到中间能态，再经热激发到高能 态，然后通过辐射方式去活化回到低能态而 发射的荧光。前一种阶跃线荧光称为正常阶 跃线荧光，如Na589.6nm，后一种阶跃线荧 光称为热助阶跃线荧光，如Bi293.8nm。反斯 托克斯荧光是发射的荧光波长比激发辐射的 波长短，如In 410.18nm。
原子荧光光度计
激发原子通过碰撞将其激发能转移给另一 个原子使其激发，后者再以辐射方式去活 化而发射荧光，此种荧光称为敏化原子荧 光。火焰原子化器中的原子浓度很低，主 要以非辐射方式去活化，因此观察不到敏 化原子荧光。
（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。
2、原子化器：原子荧光分析仪对原子化 器的要求与原子吸收光谱仪基本相同。
3、光学系统：光学系统的作用是充分利用 激发光源的能量和接收有用的荧光信号， 减少和除去杂散光。色散系统对分辨能力 要求不高，但要求有较大的集光本领，常 用的色散元件是光栅。非色散型仪器的滤 光器用来分离分析线和邻近谱线，降低背 景。非色散型仪器的优点是照明立体角大， 光谱通带宽，集光本领大，荧光信号强度 大，仪器结构简单，操作方便。缺点是散 射光的影响大。