原子荧光仪器原理及结构

原子荧光光谱法分析基础
原子荧光光谱分析的定量
原子荧光光谱分析法是用激发光源照射含有一定浓度的待 测元素的原子蒸气，从而使基态原子跃迁到激发态，然后 回到较低能态或基态，发出原子荧光。
测定原子荧光的强度即可求得待测样品中该元素的含量。
If = φ Ia
If = k C
If—荧光强度 φ —为荧光量子效率 Ia —吸收光的强度
原子荧光仪器原理及结构
原子荧光光谱分析是20世纪60年代中期提出并发 展起来的光谱分析技术,是原子光谱法中的一个 重要分支， 它是原子吸收和原子发射光谱的综 合与发展，是一种优良的痕量分析技术。
主要内容
原子荧光发展史 原子荧光光谱分析基础 原子荧光仪器结构
原子荧光发展史
1.一八五九年克希霍夫研究太阳光时开始原子荧光理论的研究 2.一九零二年胡克等研究原子荧光现象，观察到了钠的荧光现象 3.一九六四年威博尼尔提出原子荧光光谱法，可作为一种化学分
原子荧光光谱法分析基础
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。
原子荧光光谱法分析基础
原子荧光仪器结构
石英管原子化器
普通
屏蔽
原子荧光仪器结构
光学系统
简化结构；光程短； 增强荧光信号强度
原子荧光仪器结构
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
原子荧光仪器结构
检测器
日盲光电倍增管
检测波长范围： 160nm~320nm
原子荧光仪器结构
PF6仪器优点
外观
析方法 4.八十年代，我国科技工作者对原子荧光光谱仪作出很大贡献，
其中郭小伟等非色散原子荧光光谱仪，采用无机放电灯、氢化 物法对仪器商品化起到很大作用
原子荧光发展史及应用
原子荧光光谱分析的应用领域
❖ 地质样品分析
❖ 环境样品分析
❖ 冶金样品分析
❖ 食品分析
❖ 生物样品分析
❖ 药材药品分析
❖ 农业及植物样品分析 ❖ 轻工化妆品分析
PF6多道全自动原 子荧光光度计
原子荧光仪器结构
模块化设计
原子荧光仪器结构
全
封
手动进样 自动进样
闭
进
• 全封闭内藏式自动进样器
样 系
• 内置式试剂溶液瓶
统
原子荧光仪器结构
氢 化
全自动顺序注射氢化物发生系统
物
发
生
系 柱塞泵 统
蠕动泵
更准确
更省液 更稳定
原子荧光仪器结构
数据处理系统
软件分析助手
• 自动控制 • 数据处理 • 结果保存与输出 • 多用户管理 • 在线帮助
NaBH4+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
该体系克服或大大减少了金属-酸还原体系的缺点，在还原能力、 反应速度、自动化操作、抗干扰程度以及适用的元素数目等诸 多方面表现出极大的优越性。
原子荧光光谱法分析基础
3）碱性体系： 在碱性试样底液中引入NaBH4和酸进行氢化反应.在NaOH 强碱性介质中氢化元素形成可溶性含氧酸盐，可消除铁、 铂、铜族元素的化学干扰。
原子荧光光谱法分析基础
原子荧光光谱的类型
❖ 常见共振荧光，直跃线荧光，阶跃线荧光，敏化 荧光和多光子荧光等五种类型。
（1）共振荧光：激发和去激发过程中涉及的上下能级 相同，即吸收和发射波长相同。
原子荧光光谱法分析基础
（2）直跃线荧光：激发和去激发过程中涉及的上能级相同。
原子荧光光谱法分析基础
（3）阶跃线荧光：激发和去激发过程中涉及的上能级不同。
原子荧光光谱法分析基础
（4）敏化荧光：受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，后者再从辐射形式去激 发而发射荧光即为敏化荧光。
（5）多光子荧光：两个或以上的光子共同使原子到达激发 态，然后发射一个光子再返回到基态所发射的荧光
原子荧光光谱法分析基础
大多数分析涉及共振荧光，因为其跃迁几率最大 且用普通光源就可以获得相当高辐射密度。 敏化荧光和多光子荧光很少用于分析，因为产生 的荧光辐射密度低。
干扰元素、改变酸度、改变还原剂的浓度等。 气相干扰：分离、选择最佳原子化环境
原子荧光光谱法分析基础
氢化物发生装置
连
氢
续
化
流
物
动
进
样
系
流
统
动
注
射
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断
续
氢
流
化
动
物
进
样
系
顺பைடு நூலகம்
统
序
注
射
原子荧光光谱法分析基础
气 气液分离器 液
分 膜分离 离
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原子荧光仪器结构
光源
要求： 要有足够的辐射强度 光谱纯度高，背景低 辐射能量稳定性好 使用寿命长，操作和维护方便
氢化物反应种类
1）金属酸还原体系（Marsh反应） Zn+2HCL----- ZnCl2+2H· nH·+Mm+-----MHn+H2↑
缺点：能发生氢化物的元素较少；反应速度慢大约需要10 分钟；干扰较为严重。
原子荧光光谱法分析基础
2）硼氢化钠酸还原体系
酸化过的样品溶液中的砷、铅、锑、硒等元素与还原剂（一 般为硼氢化钾或钠）反应在氢化物发生系统中生成氢化物
原子荧光发展史及应用
原子荧光光谱的产生 原子荧光光谱的定量 氢化物发生-原子荧光法的基础
原子荧光光谱法分析基础
原子荧光的产生过程
e
＋
e
原子荧光
原子荧光的产生 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
4）电化学方法 在5%KOH碱性介质中，用电解法在铂电极上还原砷和锡，
优点是空白低，选择性好
原子荧光光谱法分析基础
氢化物反应干扰
1、种类
液相干扰（化学干扰）-----氢化反应过程中
气相干扰（物理干扰）-----传输过程中、原子化过程中
原子荧光光谱法分析基础
2、干扰的消除 液相干扰：络合掩蔽、分离（沉淀、萃取）、加入抗
原子荧光光谱法分析基础
上述公式仅仅适用于低浓度的原子荧光分析。 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。
原子荧光光谱法分析基础
氢化物反应
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，然后借助载气流将 其导入原子光谱分析系统进行测量。