原子荧光光谱分析法
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2020/5/25
3.荧光猝灭与荧光量子效率
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。
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；
2020/5/25
铟原子：先热激发，再吸收光跃迁451.13nm；发射荧光
410.18nm， 图(d)A、C ；
a
b
c
d
2020/5/25
（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。
2020/5/25
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。
如锌原子：213.86nm
2020/5/25
Biblioteka Baidu
（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）；
a
b
c
d
2020/5/25
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
2020/5/25
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
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；
2020/5/25
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 ；
2020/5/25
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。
2020/5/25
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。
2020/5/25
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。
三、原子荧光光度计
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
2020/5/25
.
一、概述
1、荧光现象的研究历史
2020/5/25
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
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
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
2020/5/25
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) ；
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。
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3.荧光猝灭与荧光量子效率
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。
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；
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铟原子：先热激发，再吸收光跃迁451.13nm；发射荧光
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。
2020/5/25
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。
如锌原子：213.86nm
2020/5/25
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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
小于激发线能量间隔）；
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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
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；
2020/5/25
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 ；
2020/5/25
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。
2020/5/25
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。
2020/5/25
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。
三、原子荧光光度计
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
2020/5/25
.
一、概述
1、荧光现象的研究历史
2020/5/25
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
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
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) ；
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。
2020/5/25