第四章 原子荧光光谱法

原子荧光光谱法原子荧光谱（AFS）是介于原子发射光谱（AES）和原子吸收光谱（AAS）之间的光谱分析技术，它的基本原理就是：基态原子（一般蒸气状态）吸收合适的特定频率的辐射而被激发至高能态，而后激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光。

一、原子荧光光谱法原理1．1原子荧光的类型以及荧光猝灭（1）共振荧光当原子受到波长为入A的光能照射时，处于基态E0（或处于E0邻近的亚稳态E1）的电子跃迁到激发态E2,被激发的原子由E2回到基态E0（或亚稳态E1）时，它就放出波长入F的荧光。

这一类荧光称为共振荧光。

（2）直跃线荧光荧光辐射一般发生在二个激发态之间，处于基态E0的电子被激发到E2能级，当电子回到E1能级时，放出直跃荧光。

（3）阶跃线荧光当处于激发态E2的电子在放出荧光之前，由于受激碰撞损失部分能量而至E1回到基态时，放出阶跃线荧光。

（4）热助阶跃线荧光原子通过吸收光辐射由基态E0激发至E2能级，由于受到热能的进一步激发，电子可能跃迁至E2相近的较高能级E3,当其E3跃迁至较低的能级E1（不是基态E0）时所发射的荧光称为热助阶跃荧光。

小于光源波长称为反stoke效应。

（5）热助反stokes荧光（略）某一元素的荧光光谱可包括具有不同波长的数条谱线。

一般来说，共振线是最灵敏的谱线。

处于激发态的原子寿命是十分短暂的。

当它从高能级阶跃到低能级时原子将发出荧光。

M*TM+hr除上述以外，处于激发态的原子也可能在原子化器中与其他分子、原子或电子发生非弹性碰撞而丧失其能量。

在这种情况下，荧光将减弱或完全不产生，这种现象称为荧光的猝灭。

荧光猝灭有下列几类型：1）与自由原子碰撞M*+X=M+XM*T激发原子X、MT中性原子2）与分子碰撞M*+AB=M+AB这是形成荧光猝灭的主要原因。

AB可能是火焰的燃烧产物；3）与电子碰撞M*+e-=M+E-此反应主要发生在离子焰中4）与自由原子碰撞后，形成不同激发态M*+A=M x+AM*、M x为原子M的不同激发态5）与分子碰撞后，形成不同的激发态M*+AB=M x+AB6）化学猝灭反应M*+AB=M+A+BA、B为火焰中存在的分子或稳定的游离基2．荧光强度与分析物浓度间关系原子荧光强度I f与试样浓度C以及激发态光源的辐射强度I0存在以下函数关系I f二①I根据比尔一朗伯定律厅叫口•e-KLN]式中：①-原子荧光量子效率I-被吸收的光强I0-光源辐射强度K一峰值吸收系数L一吸收光程N一单位长度内基态原子数按泰勒级数展开，当N很小，则原子荧光强度I f表达式可简化为：I f二①I0KIN当所有实验条件固定时，原子荧光强度与能吸收辐射线的原子密度成正比，当原子化效率固定时，I f与试样浓度C成正比，即I=aC f上式线性关系，只在浓度低时成立。

原子荧光光谱法原理
原子荧光光谱法( AFS) 因化学蒸气分离、非色散光学系统等特性，是测定微量砷、锑、铋、汞、硒、碲、锗等元素最成功的分析方法之一。

原子荧光光谱法（AFS）是介于原子发射光谱（AES）和原子吸收光谱（AAS）之间的光谱分析技术。

原子荧光光谱法原理：基态原子（一般蒸汽状态）吸收合适的特定频率的辐射而被激发至高能态，而后激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光。

测量待测元素的原子蒸气在一定波长的辐射能激发下发射的荧光强度进行定量分析的方法。

原子荧光的波长在紫外、可见光区。

气态自由原子吸收特征波长的辐射后，原子的外层电子从基态或低能态跃迁到高能态，约经10-8秒，又跃迁至基态或低能态，同时发射出荧光。

若原子荧光的波长与吸收线波长相同，称为共振荧光；若不同，则称为非共振荧光。

共振荧光强度大，分析中应用最多。

在一定条件下，共振荧光强度与样品中某元素浓度成正比。

该法的优点是灵敏度高，目前已有20多种元素的检出限优于原子吸收光谱法和原子发射光谱法；谱线简单；在低浓度时校准曲线的线性范围宽达3~5个数量级，特别是用激光做激发光源时更佳。

主要用于金属元素的测定，在环境科学、高纯物质、矿物、水质监控、生物制品和医学分析等方面有广泛的应用。

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。

原子荧光光谱法原理原子荧光光谱法（AFS）是一种用于测定痕量元素的方法，其原理基于原子在特定波长的辐射激发下产生的荧光发射。

这种方法具有高灵敏度、高精度和低检测限的优点，因此在环境监测、食品分析、地质学等领域得到广泛应用。

以下是原子荧光光谱法的原理的详细介绍：1. 原子荧光的产生原子荧光产生的过程可以分为两个主要阶段：激发和发射。

在激发阶段，原子吸收特定波长的辐射（通常是紫外光或可见光），使电子从基态跃迁至激发态。

这些激发态的原子不稳定，经过一段时间后会回到基态。

在返回过程中，会释放出光子，形成荧光。

每种元素都有其独特的荧光发射波长，这使得可以通过测量荧光波长来确定元素的种类。

2. 荧光信号的检测荧光信号的检测是原子荧光光谱法的核心步骤。

当原子发射出的荧光通过特定波长的滤光片后，可以将其聚焦到光电倍增管（PMT）上。

光电倍增管能够将光信号转化为电信号，进一步放大后传输到数据采集系统。

通过测量电信号的强度，可以推算出原子的荧光发射率，从而确定元素的浓度。

3. 校准和定量分析为了准确测定元素的浓度，需要进行校准和定量分析。

在校准过程中，使用已知浓度的标准溶液对仪器进行校准，建立荧光信号与元素浓度的关系。

通过这种方法，可以确定仪器对目标元素的响应因子。

在定量分析中，将未知浓度的样品通过仪器进行分析，根据已知的响应因子计算出元素的浓度。

总之，原子荧光光谱法通过测量原子在特定波长辐射激发下产生的荧光发射，实现了对痕量元素的测定。

该方法具有高灵敏度、高精度和低检测限的优点，可广泛应用于各种领域中的元素分析。

通过校准和定量分析，能够准确地测定元素的浓度，为相关研究和应用提供可靠的数据支持。

原子荧光光谱法的基本原理1.激发：在原子荧光光谱法中，样品首先通过电热或激光等方法被激发到高能级。

2.脱激：激发态的原子由于能级不稳定会迅速退回到稳定的低能级上。

在这个过程中，原子释放出能量。

3.荧光：退回过程中释放出的能量转化为荧光，即在可见或紫外光谱范围内的辐射。

4.探测：激发和荧光辐射的波长可以通过荧光光谱仪测量和记录下来。

1.光源：原子荧光光谱法使用与样品中元素特征光谱线匹配的激发光源。

激发光源可以是电热元件、激光或灯泡等。

2.样品制备：样品可为固态、液态或气态，根据样品的物理性质采用相应的样品制备方法，如固态样品需研磨成细粉末。

3.激发：将制备好的样品与激发光源接触，使样品中的元素被激发到高能级。

4.脱激：激发的原子通过自发脱激等机制退回到稳定的低能级，并释放出能量。

5.荧光辐射：退回过程中释放出的能量转化为荧光辐射，其波长位于可见或紫外范围内。

6.光谱检测：荧光辐射经过荧光分光仪后，可通过单光子计数器测量并记录下来。

7.数据处理：通过比较测得的荧光光谱与标准样品的光谱，可以确定样品中各元素的存在和含量。

1. 高灵敏度：原子荧光光谱法对大多数元素具有较高的灵敏度，可以检测到低至ppb甚至ppt级别的微量元素。

2.高选择性：原子荧光光谱法可以选择性地测量元素的荧光辐射，不受样品基质的影响，适用于复杂基质的分析。

3.宽线性范围：原子荧光光谱法在不同元素的不同浓度范围内都有较好的线性关系。

可以在宽范围内测量元素的含量。

4.快速分析：原子荧光光谱法测量速度快，可实现快速和高通量的分析。

5.多元素分析：原子荧光光谱法可以同时测量多个元素的含量，高效和经济。

虽然原子荧光光谱法具有许多优点，但也存在一些限制，如仅能测量低至ppb级别的元素含量，并且对氢、氧等低原子序数元素的检测灵敏度较低。

总之，原子荧光光谱法是一种非常有用的分析技术，广泛应用于环境、化学、生物等领域中，可用于元素的定性和定量分析。

原子荧光光谱法原理
原子荧光光谱法是一种用于定量分析元素的分析技术。

它基于原子在受激激发的情况下发射特定波长的荧光光谱的原理。

原子荧光光谱法利用光源对样品中的原子进行激发。

当原子从基态转变为激发态时，它们会吸收入射光的能量。

随后，原子会从激发态返回基态，并发射出与其原子结构和能级差相关的特定波长的荧光光谱。

对荧光光谱进行测量和分析可以提供关于样品中存在的元素的信息。

每种元素都有其特定的荧光光谱，这使得可以通过测量荧光光谱来确定样品中元素的存在和浓度。

原子荧光光谱法的分析过程通常涉及以下步骤：
1. 准备样品：将样品制备成可满足荧光光谱测量条件的形式，例如溶液或固体样品的溶解。

2. 光源激发：使用合适的光源来激发样品中的原子，通常是使用强度足够的波长适当的光源。

3. 荧光光谱测量：测量样品荧光光谱的波长和强度。

光谱仪通常用于高分辨率地记录荧光光谱。

4. 分析和定量：通过比较样品的荧光光谱与标准样品的光谱，可以确定样品中元素的存在和浓度。

采用原子荧光光谱法的优点包括高灵敏度、较低的检测限、宽线性范围和多元素分析能力。

它广泛应用于各种行业，包括环境、食品、药物和矿产等领域的元素分析。

原子荧光光谱法原子荧光光谱法一、概述原子荧光光谱法是一种专门用于分析原子的物质结构和组成的方法。

该方法利用了原子的特性发射出特定波长的光线来进行分析，具有高灵敏度和精确度等优点。

它广泛应用于化工、冶金、电子、环保等领域中。

二、工作原理原子荧光光谱法的工作原理是将待检物样品进入火焰或等离子体中加热到极高温度，使其中原子被激发到激发态，然后随着原子的自发跃迁，从激发态跃迁回基态时，发出一定波长的特定光线，通过仪器检测出这些发射光谱，再进行计算和分析得到样品中元素成分的定量分析结果。

三、操作流程1.准备样品：将待分析物质制成高纯度的化合物或纯金属样品。

2.样品预处理：将样品加入溶剂中，加热或酸化等方式使其转变成原子迹状态。

3.样品的雾化：将样品雾化成细小的颗粒，通过进一步的气体等离子体激励，使得原子处于激发态。

4.测量光谱：通过分光仪等仪器测量样品中元素特征光谱，得出样品元素成分的信息。

5.结果分析：根据光谱结果，采用定量方法对待分析物质的成分进行分析和计算，获得定量分析结果。

四、应用领域原子荧光光谱法适用于分析大量金属元素，可用于纯金属、杂质金属等检测。

它被广泛应用于冶金、化工、电子、环保等领域。

比如用于水质、土壤、废水等环保领域的检测，能够检测出其中的重金属元素，为环保工作提供有力的技术保障。

五、存在的问题尽管原子荧光光谱法在分析中具有很大的优势，在实际应用中仍然存在一些问题。

比如由于仪器灵敏度限制，使用样品的环境也会对结果产生影响。

此外，样品的制备过程也会对结果产生重要影响。

对于不同样品的处理方法还需进一步研究。

综上所述，原子荧光光谱法是一种非常重要的化学分析方法，应用广泛。

在实际操作和结果分析时，需要注意一些问题。

未来，我们需要根据实际的样品情况，不断地改进研究方法，提高分析的准确性和可靠性。

原子荧光光谱法(afs)这一周我们继续推送各种分析方法的干货知识，今天推送的是有关原子荧光光谱的内容。

按照惯例，我们先来看看纲要——一概述二基本原理三仪器结构四应用情况下面，让我们开始今天的学习吧！一概述原子荧光光谱法（AFS）是一种痕量分析技术，是原子光谱法中的一个重要分支。

是介于原子发射光谱法(AES)和原子吸收光谱法(AAS)之间的光谱分析技术，所用仪器及操作技术与原子吸收光谱法相近。

（一）AFS的发展历程•1859年开始原子荧光理论的研究•1902年首次观察到钠的原子荧光•1962年提出将原子荧光用于化学分析•1964年得出原子荧光的基本方程式•1964年对Zn、Cd、Hg进行了原子荧光法的分析•1974年首次将氢化物进样技术和无色散原子荧光光谱技术相结合，开创了氢化物发生—无色散原子荧光光谱分析技术（HG-AFS）（二）AFS在我国的发展•1975年杜文虎等介绍了原子荧光法，次年研制了冷原子荧光测汞仪；•20世纪70年代末，郭小伟等研制成功研制了溴化物无极放电灯，为原子荧光分析技术的进一步深入研究和发展奠定了基础；•1983年郭小伟等研制了双通道原子荧光光谱仪，后将技术转让给北京地质仪器厂，即现在的海光仪器公司，开创了领先世界水平的有我国自主知识产权分析仪器的先河。

在此后的20多年中，郭小伟等在开发原子荧光分析方法仪器的设计研制，尤其在氢化物发生原子荧光分析方面做了大量卓有成效的工作，使我国在HG-AFS技术领域处于国际领先地位。

（三）我国在AFS的主要突破•用溴化物无极放电灯代替碘化物无极放电灯，成功地解决了铋的光谱干扰问题；•利用氢化物发生所产生的氢气使之在电热石英炉口形成氢氩小火焰作为原子化器，从而使整个装置简单实用；•将高强度脉冲供电空心阴极灯成功地用于作AFS光源，解决了无极放电灯制作工艺不完善和调谐困难等对使用带来的不便；•将流动注射（FIA）技术、断续流动注射技术与AFS联用开创了FIA-AFS全自动分析，并研制开发出全自动原子荧光光谱仪。

第四章原子吸收光谱法与原子荧光光谱法4-1 . Mg原子的核外层电子31S0→31P1跃迁时吸收共振线的波长为285.21nm,计算在2500K 时其激发态和基态原子数之比.解:Mg原子的电子跃迁由31S0→31P1 ,则g i／g0=3跃迁时共振吸收波长λ=285.21nmΔEi=h×c／λ=（6.63×10-34）×（3×108）÷（285.31×10-9）=6.97×10-19J激发态和基态原子数之比：Ni／N0＝（g i／g0）×e-ΔEi／kT其中:g i／g0=3ΔEi／kT=-6.97×10-19÷〔1.38×10-23×2500〕代入上式得：Ni／N0＝5.0×10-94-2 .子吸收分光光度计单色器的倒线色散率为1.6nm／mm，欲测定Si251.61nm的吸收值，为了消除多重线Si251.43nm和Si251.92nm的干扰，应采取什么措施？答：因为: S1 =W1/D= (251.61-251.43)/1.6= 0.11mmS2 =W2/D=（251.92-251.61）/1.6=0.19mmS1＜S2所以应采用0.11mm的狭缝.4-3 .原子吸收光谱产生原理，并比较与原子发射光谱有何不同。

答：原子吸收光谱的产生：处于基态原子核外层电子，如果外界所提供特定能量（E）的光辐射恰好等于核外层电子基态与某一激发态（i）之间的能量差（ΔEi）时，核外层电子将吸收特征能量的光辐射有基态跃迁到相应激发态，从而产生原子吸收光谱。

原子吸收光谱与原子发射光谱的不同在于：原子吸收光谱是处于基态原子核外层电子吸收特定的能量，而原子发射光谱是基态原子通过电、热或光致激光等激光光源作用获得能量；原子吸收光谱是电子从基态跃迁至激发态时所吸收的谱线，而原子发射光谱是电子从基态激发到激发态，再由激发态向基态跃迁所发射的谱线。

原子荧光光谱法的基本原理
该方法的基本原理如下：
1.荧光发射：当原子受到能量激发时，其外层电子会向更高能级跃迁。

在跃迁回基态的过程中，会释放出能量并发射光子，即发出荧光。

荧光的
能量与原子的能级差相关，不同的元素有不同的能级差，因此它们发出的
荧光具有特定的波长和能量。

2.荧光激发：为了使原子发出荧光，需要将其能级激发到较高的能态。

一种常用的方法是使用光源来照射待测物质，光源的能量可以与物质中的
电子能级相匹配。

当光源照射到物质中时，一部分光子能量会被物质吸收，使得物质中的电子跃迁到激发态。

3.能级跃迁：激发态的原子在短暂的时间内会停留在激发态，然后通
过辐射跃迁、非辐射跃迁或共振能量传递的方式回到基态。

这过程中发出
的荧光具有特定的波长和能量。

4.荧光检测：荧光的波长和强度可以通过光谱仪来测量。

光谱仪通常
包括一个入射光源、一个分光装置和一个荧光检测器。

它的工作原理是将
不同波长的荧光光子分离并检测。

通过测量荧光的波长和强度，可以确定
物质中的元素种类和含量。

1. 灵敏度高：原子荧光光谱法可以检测到微量的元素，灵敏度比其
他分析方法高，可以达到ppb（十亿分之一）至ppt（万亿分之一）级别。

2.特异性强：每种元素所发射的荧光光谱具有特定的波长和能量，因
此可以对物质中的不同元素进行准确的定性和定量分析。

3.成分宽泛：原子荧光光谱法适用于多种不同的样品类型，包括液体、固体和气体。

4.分析速度快：原子荧光光谱法对样品处理的要求较低，操作简便，
分析速度相对较快。

原子荧光光谱法定量
原子荧光光谱法（Atomic Fluorescence Spectroscopy，AFS）是一种用于定量分析的光谱技术，通常用于检测和测定液体样品中的金属元素。

下面是使用原子荧光光谱法进行定量分析的一般步骤：
1.样品制备：收集待测样品，必要时对样品进行前处理，以确保
合适的样品状态和浓度范围。

2.原子化：将样品中的金属元素原子化。

这通常通过火焰、电感
耦合等离子体（ICP）、石墨炉等手段来实现。

原子化的目的是将金属元素从其化合物中转化为自由的原子态。

3.激发和发射：通过使用激发源（通常是辐射源，如光源或激光）
激发原子的电子，导致金属原子发射荧光辐射。

每个金属元素都有独特的光谱线，这些光谱线可以用于唯一地识别和测定该元素。

4.分析光谱：通过使用荧光光谱仪测量发射的荧光光谱。

光谱中
的荧光峰的强度与样品中金属元素的浓度成正比。

5.制备标准曲线：使用一系列已知浓度的金属元素标准溶液，绘
制标准曲线。

这将用于将光谱信号转换为元素浓度。

6.定量分析：将样品中的光谱信号与标准曲线进行比较，从而确
定样品中金属元素的浓度。

7.质量控制：进行质量控制，确保分析的准确性和可靠性。

这包
括使用质控样品、重复分析等。

原子荧光光谱法的优势在于其高灵敏度、选择性和多元素分析能
力。

然而，需要注意的是，对于不同元素，可能需要调整光谱测量条件，并考虑矩阵效应等因素。