下载文档原格式
原子荧光光谱法的优缺点
原子荧光光谱法的优点主要包括：
1.检测限低、灵敏度高：该方法可以检测到较低浓度的元素，因
为荧光信号与元素浓度成正比。
2.谱线简单、干扰小：原子荧光光谱法产生的光谱线较为简单，
干扰较小，因此能够准确地进行定量分析。
3.分析速度快：该方法可以同时对多个元素进行检测，并且分析
速度较快，适用于大量样品的快速分析。
4.准确度高：原子荧光光谱法具有较高的准确度，其相对误差一
般在1%以下。
然而，原子荧光光谱法也存在一些缺点：
1.受激发光源限制：该方法需要使用高强度光源，因此可能会受
到光源的限制。
2.散射光干扰：原子荧光光谱法容易受到散射光的干扰，可能会
影响分析结果的准确性。
3.仪器昂贵、维护困难：原子荧光光谱仪较为昂贵，并且需要定
期进行维护和校准，增加了使用成本。
4.无法进行定性分析：原子荧光光谱法只能进行定量分析，无法
进行定性分析，限制了该方法的应用范围。
总体来说，原子荧光光谱法具有灵敏度高、干扰小、分析速度快等优点，但也存在一些缺点，如需要高强度光源、容易受到散射光干扰等。
在实际应用中，可以根据具体情况选择是否采用该方法进行元素检测。
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λA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λF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*→M+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*→激发原子X、M→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×+AM*、M×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×+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=ΦI根据比尔一朗伯定律I f=ΦI0[I·e-KLN]式中：Φ-原子荧光量子效率I -被吸收的光强I0-光源辐射强度K—峰值吸收系数L—吸收光程N—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=ΦI0KIN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 f=αC上式线性关系，只在浓度低时成立。
当浓度高无论是连续光源或线光源，荧光强度会发生变化，由于自吸作用荧光信号引起变化，荧光谱线变宽，从而减少峰值强度。
光源强度越高，测量线性工作范围越宽，线性的下端延至愈来越低浓度值。
因此，在痕量分析时，一般不会遇到曲线弯曲现象。
二、原子荧光光谱法的仪器装置2．1．原子荧光光谱仪器的基本结构原子荧光光谱法仪器装置由三个主要部分组成；激发光源、原子化器以及检测部分。
检测部分主要包括分光系统（某些情况下也可省去）光电转换装置以及放大系统和输出装置如图2-1图2-1 原子荧光光谱仪器基本结构AFS仪器有：单通道、双通道、多通道之分，我国主要产品为，单通道和双通道为主（见图2-2）2．2．激发光源激发光源是AFS仪器主要组成部分，一个合格光源应具有下列条件：（1）强度高、无自吸。
（2）稳定性好、噪声小。
（3）辐射光谱重复性好。
（4）价格便宜、寿命长。
（5）发射的谱线要足够纯。
AFS法中所用的各种光源有下列几种：a.蒸气放电灯：只适用于Zn、Cd、Hg等少数元素由于发射谱线有严重自吸效应，近年来很少有人再用。
b.连续光源：高压汞氙灯，这种灯检出限差，光散射及光谱干扰比较严重。
经改良后短弧高压氙灯，紫外波段能量还不够高。
如果配合中阶梯光栅单色仪，检出限有改善，干扰相应减少但只有个别厂使用。
c.空心阴极灯：目前多采用以脉冲方式供电的空心阴极灯。
一般AAS的HCL不能激发出足够强的荧光信号。
不能用于AFS；空心阴极灯要求：峰值电流不高，没有谱线自吸现象。
当峰值电流足够大时，离子线强度增强，原子线的强度相应减弱。
目前应用这种HCL较多。
高强度空心阴极灯可以得到较强的荧光信号，适用于AFS测定。
但结构复杂价格高，有时配备附属设备。
应用这种灯不多。
d.无极放电灯：是AFS分析中重要光源之一这种灯结构简单。
无电极，所用功率小，能激发足够强荧光信号。
但价格较高，使用者不多。
e.电感耦合等离子体：这种光源对某些元素（如Zn、Cd……等）有较好检出限，但应用不广。
f.温梯原子光谱灯：这是一种新光源，没有自吸，发射强度很高，但商品灯性能不够理想应用不广。
g.可调谐染料激光：这是一种十分有希望的光源，对某些元素的检出限可达fg的数量级，目前，染料激光价格太贵，装置复杂，推广应用较困难。
2．3．原子化器适用于AFS法的理想的原子化器必须具有下列特点：（1）原子化效率高。
（2）没有物理或化学干扰。
（3）背景发射低。
（4）稳定性好。
（5）不含高浓度的猝灭剂。
（6）在光路中原子有较长寿命。
（a）火焰原子化器：应用不多（略）（b）电热原子化器：从理论上讲，它是AFS法中比较理想的原子化器，是一种较有前途的原子化器。
目前因机理和方法未明朗，应用较少。
（c）固体样品的原子化器：应用较少。
（略）（d）氢化物法原子化器：这是近年来，应用最多一种原子化器，加热方式有两种：（a）石英炉电热原子化器。
见图2-3 （b）石英炉红外加热原子化器。
2．4．色散系统与无色散系统色散系统指用单色器分光。
非色散系统不分光，没有单色器（图2-2）为了降低室内光线影响，采用工作波长为160-320nm的目盲倍增营，直接检测荧光。
这种系统具有设计简单且便宜。
不存在波长漂移。
有较好的检出限，目前国产仪器多采用这种系统不足之处是：用目盲倍增营，较易受到散射和光谱干扰，对光源的纯度有较高的要求。
(图2-2)2．5．电子检测线路无色散系统，国内的双道AFS系列实际上是采用时间分辩——多路传输方案，安装在原子化器周围的HCL顺序点亮。
依次对荧光信号进行检测。
（其原理和电路部分，略）三、氢化物发生进样方法这种方法是利用某些能产生出生态还原剂或化学反应，将样品溶液中的分析元素还原为挥发性共价氢化物，然后借助载气流将其导入AFS分析系统进行测量方法。
该方法优点在于（1）分析元素能够与可能引起干扰的样品基体分离，从而消除干扰。
（2）与溶液直接喷雾进样相比它能将待测元素充分预富集，进样效率近于100%（3）连续氢化物发生装置宜于实现自动化（如与流动注射联用）。
（4）不同价态的元素氢化物在不同条件下，可进行价态分析。
氢化物发生法有各种各样方式。
但概括归纳起来有三大体系；金属——酸还原体系；硼氢化钠（钾）——酸还原体系；电解体系。
金属——酸还原体系由于适用元素不多，虽然不断改善仍存在许多缺点，应用不多。
硼氢化钠（钾）——酸体系应用较广泛，适合于测定As、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb、Se、Hg、Zn、Cd、Te等11种元素：反应式如下：NaBH4+3H2O+H+——→H3BO3+Na++8H——EHn+H2↑硼氢化物的形成决定于二个因素，一是被测定元素于氢化合的速度，二是硼氢化钠在酸性溶液中分解的速度，在进行氢化反应时，必须保持一定酸度，被测元素也要以一定价态存在（例如Se+6、Te+6完全不与硼氢化钠反应）。
有时需要在某些价态元素中加入氧化剂，在样液中以锌粉、硼氢化钠作还原剂制备氢化物较好，在室温下，易生成氢化物气体，易从基体分离出来导入原子化器内，这种体系克服或减少了金属——酸还原体系的缺点。
在还原能力，反应速度自动化操作，干扰程度以及适用性等方向有极大的优越性。
用电化学方法产生氢化物是一种新方法：在KOH碱性介质中电解，在铂电极上还原As和Sn，然后生成AsH3、SnH4导入原子化器中进行测定，只适用于AAS法，AFS法未能推广应用。
3．1．氢化物发生的实际操作氢化物发生法可分两类：一是直接传输法；二是收集法（略），后者用于AFS较少，目前较常用是直接传输法。
（见图3-1）早期AFS和XDY系列均采用间断法，这种方法在发生器中先加入一定量的样品溶液，然后加入硼氢化钠（钾）溶液其优点是装置简单，但自动化程度差。
目前AFS系列的仪器出口产品均用流动注射法。
国内产品采用断续流动反应法（装置）见图3-2。
3．2氢化物发生法中干扰3．2．1干扰的分类Dedina曾对氢化物发生——原子吸收法中的干扰作了分类：Dedina提出的氢化物干扰是目前较为系统和细致分类，虽对AAS而言，但这类分类方法原则上也适用于氢化物发生——AFS法。
不论液相干扰或是气相干扰。
近年来对其机理研究，国内外专家学者正争论和探索之中。
没有比较统一完整说法，在这里不作详细介绍。
请参阅有关资料。
3．2．2干扰的消除A．液相干扰的消除：（1）对于某些干扰元素加入络合剂与干扰元素形成稳定的络合物。
（2）适当增加酸度加大金属微粒溶解度防止金属物产生。
（3）降低硼氢化钠（钾）的浓度。
NaBH4的浓度越大越易引起液相干扰。
（4）某些情况下加入氧化还原电位高于干扰离子的元素，减慢干扰元素的生成速度。
（5）改变氢化物发生的方式，采用连续流动或间断流动法取代间断法。
（6）通过化学反应改变干扰元素的价态。
（7）分离干扰元素。
表1氢化物法中一些消除干扰实例（1）在干扰元素的氢化物产生之前除去干扰，阻止干扰元素生成气态化合物。
（2）在传输过程应减小传输效率。
（用吸收法除干扰物）（3）在进入原子化器时，应充分供给氨基（或提高温度）对热稳定性各种不同氢化物在传输管道加热使某些氢化物分解。
（4）让氢化物通过一个气相色谱柱。
将干扰元素分析元素分开。
四、AFS系列仪器的推荐分析条件。
