第17章 荧光光谱分析仪课件

1、第十七章第十七章 荧光光谱分析仪荧光光谱分析仪和原子光谱分析仪和原子光谱分析仪 教教 学学 要要 求求J掌握荧光分析的基本原理和荧光光谱仪的组成。掌握荧光分析的基本原理和荧光光谱仪的组成。J掌握原子吸收分光光度计和原子发射光谱仪的掌握原子吸收分光光度计和原子发射光谱仪的基本原理和结构。基本原理和结构。J熟悉不同类型仪器的特点和性能指标。熟悉不同类型仪器的特点和性能指标。J了解荧光光谱分析法和原子光谱分析法在临床了解荧光光谱分析法和原子光谱分析法在临床检验中的应用。检验中的应用。荧光光谱分析仪的原理与结构荧光光谱分析仪的原理与结构荧光光谱分析仪的特点和应用荧光光谱分析仪的特点和应用 原子光谱分析

2、仪的原理与结构原子光谱分析仪的原理与结构原子光谱分析仪的特点和应用原子光谱分析仪的特点和应用主 要 内 容第一节 荧光光谱分析仪荧光荧光：某些物质吸收光能量后，可发射波长与：某些物质吸收光能量后，可发射波长与激发光波长相同或不同的光，当激发光源停止激发光波长相同或不同的光，当激发光源停止照射试样时，再发射过程立即停止，这种再发照射试样时，再发射过程立即停止，这种再发射的光称为荧光（射的光称为荧光（fluorescencefluorescence）。荧光包括）。荧光包括分子荧光和原子荧光。分子荧光和原子荧光。 荧光分析法荧光分析法：通过测定物质分子产生的荧光强：通过测定物质分子产生的荧光强度进行

3、物质的定性与定量分析的方法。度进行物质的定性与定量分析的方法。 荧光光谱仪荧光光谱仪：采用荧光分析法来测量的仪器。：采用荧光分析法来测量的仪器。一、概一、概 述述荧光产生机制荧光产生机制 物质的分子吸收了照射光的物质的分子吸收了照射光的能量后，处于基态最低能级的分子被激发到能量后，处于基态最低能级的分子被激发到电子激发态的各个振动能级。被激发的分子电子激发态的各个振动能级。被激发的分子与周围的分子碰撞，并把部分能量以热能的与周围的分子碰撞，并把部分能量以热能的形式传给周围的分子，自己降落到单线第二形式传给周围的分子，自己降落到单线第二电子激发态的最低振动能级。然后电子激发态的最低振动能级。然后

4、，由此最由此最低振动能级向基态的各个振动能级跃迁，同低振动能级向基态的各个振动能级跃迁，同时以发光的形式释放出其能量时以发光的形式释放出其能量。这种光即为。这种光即为荧光。荧光。一、概一、概 述述1.振动弛豫振动弛豫 2.内转换内转换 3.猝灭猝灭 4.系间跨越系间跨越 s单重态单重态T多重态多重态1 ,2激发波长;荧光3磷光分子去活化过程及荧光产生示意图分子去活化过程及荧光产生示意图一、概一、概 述述荧光分析的特点荧光分析的特点J优点：优点：灵敏度高（可达灵敏度高（可达101012g12g数量级）；数量级）；选择性强，有利于分析复杂的多组分混合物；选择性强，有利于分析复杂的多组分混合物；用样

5、量少、特异性好、操作简便。用样量少、特异性好、操作简便。L缺点：缺点：对温度、对温度、pHpH值等因素变化比较敏感；值等因素变化比较敏感；应用范围较窄，只能用来测量发荧光的物质，应用范围较窄，只能用来测量发荧光的物质，或与某些试剂作用后发荧光的物质。或与某些试剂作用后发荧光的物质。一、概一、概 述述（一）激发光谱和荧光光谱（一）激发光谱和荧光光谱 任何发射荧光的物质都具有两个特征光谱，任何发射荧光的物质都具有两个特征光谱，即即激发光谱激发光谱（excitation spectrum）和荧光光荧光光谱谱(fluorescence spectrum)。 激发光谱和荧光光谱是荧光分析中定性和定量激发

6、光谱和荧光光谱是荧光分析中定性和定量的基础。的基础。二、荧光分析的基本原理二、荧光分析的基本原理 激发光谱激发光谱：连续改变激发光波长，固定荧光发射波长，测定不同波长的激发光照射下，物质溶液发射的荧光强度的变化。以激发光波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作图，即可得到荧光物质 的激发光谱。 从激发光谱图上可找到 发生荧光强度最强的 激发波长ex。二、荧光分析的基本原理二、荧光分析的基本原理荧光光谱荧光光谱：用：用exex作激发光源，并固定强度，测作激发光源，并固定强度，测定不同波长的荧光强度。定不同波长的荧光强度。以荧光波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作图，以荧光波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作图，

7、便得荧光光谱。荧光强度最强的波长为便得荧光光谱。荧光强度最强的波长为em em 。 荧光物质的荧光物质的exex和和emem 是鉴定物质的依据，也是鉴定物质的依据，也 是定量测定中所选用的是定量测定中所选用的 最灵敏的波长最灵敏的波长。二、荧光分析的基本原理二、荧光分析的基本原理（二）物质的分子结构和荧光的关系（二）物质的分子结构和荧光的关系 强荧光物质的分子结构特征：强荧光物质的分子结构特征： 具有大的共轭具有大的共轭- 双键结构，共轭体系越大，双键结构，共轭体系越大，越容易产生荧光；越容易产生荧光； 具有刚性平面结构；具有刚性平面结构； 具有最低的单线电子激发态，具有最低的单线电子激发态，

8、S S1 1为为- 型；型； 若取代基团为给电子取代基，荧光强度增加。若取代基团为给电子取代基，荧光强度增加。二、荧光分析的基本原理二、荧光分析的基本原理三、荧光光谱仪的原理与分类三、荧光光谱仪的原理与分类 荧光光谱仪的工作原理荧光光谱仪的工作原理 在激发光的频率、强度以及液层厚度不变在激发光的频率、强度以及液层厚度不变的情况下，荧光物质所发射的荧光强度与溶的情况下，荧光物质所发射的荧光强度与溶液的浓度成正比。因此，可以通过测定荧光液的浓度成正比。因此，可以通过测定荧光强度来求出该物质的含量。强度来求出该物质的含量。 荧光分析法所测量的是待测物质所发射的荧光分析法所测量的是待测物质所发射的荧光

9、强弱，属于发射光谱分析，荧光光度计荧光强弱，属于发射光谱分析，荧光光度计和荧光分光光度计属于发射光谱仪器。和荧光分光光度计属于发射光谱仪器。荧光光谱仪分类荧光光谱仪分类 荧光光度计（荧光光度计（fluorophotometerfluorophotometer）：采用）：采用滤光片滤光片做做单色器，结构较简单，功能也较差。单色器，结构较简单，功能也较差。 荧光分光光度计（荧光分光光度计（fluorospectrophotometerfluorospectrophotometer）：）： 采用棱镜或光栅为色散元件，结构较复杂，功能采用棱镜或光栅为色散元件，结构较复杂，功能较强，但价格远远高于荧光光

10、度计。较强，但价格远远高于荧光光度计。 三三、荧光光谱仪的原理与分类、荧光光谱仪的原理与分类三、荧光光谱分析仪的原理与分类三、荧光光谱分析仪的原理与分类 Fluoscence荧光分光光度计FP-6500FP-6500荧光分光光度计荧光分光光度计三、荧光光谱仪的原理与分类三、荧光光谱仪的原理与分类 三、荧光光谱分析仪的原理与分类三、荧光光谱分析仪的原理与分类 JascoJasco荧光光谱仪荧光光谱仪三、荧光光谱仪的原理与分类三、荧光光谱仪的原理与分类 ARL 9800 ARL 9800 系列系列 X X射线荧光光谱仪射线荧光光谱仪 荧光光谱仪的主要结构荧光光谱仪的主要结构激光光源：激光光源：常用

11、汞弧灯、氢弧灯及氘灯等。常用汞弧灯、氢弧灯及氘灯等。单色器：一是激发单色器，用于选择激发光波长；单色器：一是激发单色器，用于选择激发光波长；二是发射单色器，用于选择发射到检测器上的荧二是发射单色器，用于选择发射到检测器上的荧光波长。光波长。样品池：样品池：放置测试样品，用石英做成。放置测试样品，用石英做成。检测器：检测器：接受光信号并将其转变为电信号。接受光信号并将其转变为电信号。记录显示系统：记录显示系统：检测器出来的电信号经过放大器检测器出来的电信号经过放大器放大后，由记录仪记录下来，并可数字显示。放大后，由记录仪记录下来，并可数字显示。 四、荧光光谱仪的结构四、荧光光谱仪的结构激发激发荧

12、光光度计结构示意图荧光光度计结构示意图0.200.208 8发射发射四、荧光光谱仪的结构四、荧光光谱仪的结构四、荧光光谱仪的结构四、荧光光谱仪的结构荧光分光光度计光路图荧光分光光度计光路图四四、荧光光谱仪的结构、荧光光谱仪的结构 荧光光谱仪的性能指标主要包括：荧光光谱仪的性能指标主要包括：灵敏度灵敏度波长范围波长范围波长精度波长精度分辨率分辨率光谱带通光谱带通信噪比信噪比五、荧光光谱仪的性能指标五、荧光光谱仪的性能指标灵敏度灵敏度 灵敏度是指能被仪器检出的最低信号，或某一标准灵敏度是指能被仪器检出的最低信号，或某一标准荧光物质稀溶液在选定波长的激发光照射下能检出荧光物质稀溶液在选定波长的激发光

13、照射下能检出的最低浓度，是仪器最重要的性能指标之一。的最低浓度，是仪器最重要的性能指标之一。 多数荧光光谱仪的灵敏度较高，可达多数荧光光谱仪的灵敏度较高，可达1010-10-10g g1010-12-12g g水平，有利于检测体液中的微量物质。水平，有利于检测体液中的微量物质。五、荧光光谱仪的性能指标五、荧光光谱仪的性能指标波长范围波长范围 波长范围指荧光光谱仪的有效工作波段，包括激发波长范围指荧光光谱仪的有效工作波段，包括激发通道波长范围、投射通道波长范围和荧光通道波长通道波长范围、投射通道波长范围和荧光通道波长范围。范围。 波长范围越大，应用范围越广。波长范围越大，应用范围越广。 一般荧光

14、分光光度计都采用氙灯作光源，光栅为单一般荧光分光光度计都采用氙灯作光源，光栅为单色器分光元件，其有效工作波段在色器分光元件，其有效工作波段在200nm200nm1000nm1000nm范围之内。范围之内。五五、荧光光谱仪的性能指标、荧光光谱仪的性能指标波长精度波长精度 指其波长计数器的指示值与真实光波长的数值相符指其波长计数器的指示值与真实光波长的数值相符的程度。的程度。 特定的激发波长和发射波长是定性分析和定量测定特定的激发波长和发射波长是定性分析和定量测定的基础，因此波长精度也是荧光光谱仪的核心指标的基础，因此波长精度也是荧光光谱仪的核心指标之一。之一。 目前荧光分光光度计的波长精度误差在

15、目前荧光分光光度计的波长精度误差在（0.2nm0.2nm2nm2nm）范围之内。）范围之内。五、荧光光谱仪的性能指标五、荧光光谱仪的性能指标分辨率分辨率 指荧光仪器对靠近的峰尖分开的能力，它与波长精指荧光仪器对靠近的峰尖分开的能力，它与波长精度有密切关系，决定着对混合物成分分析特异性的度有密切关系，决定着对混合物成分分析特异性的好坏。好坏。 常用仪器的分辨率在常用仪器的分辨率在0.2nm0.2nm5nm5nm之间，主要由光栅之间，主要由光栅的每毫米刻线数决定。的每毫米刻线数决定。五、荧光光谱仪的性能指标五、荧光光谱仪的性能指标光谱带通光谱带通 指仪器主机狭缝宽窄程度的指数。指仪器主机狭缝宽窄程

16、度的指数。 以一定狭缝几何密度对应的光谱半宽度来直接表示以一定狭缝几何密度对应的光谱半宽度来直接表示光谱纯度。光谱纯度。 光谱纯度直接影响仪器的分辨率、灵敏度以及背景光谱纯度直接影响仪器的分辨率、灵敏度以及背景干扰。干扰。 目前的荧光分光光度计的光谱带通在目前的荧光分光光度计的光谱带通在0.15nm0.15nm20nm20nm之间，一般都采用连续可调方式。之间，一般都采用连续可调方式。五、荧光光谱仪的性能指标五、荧光光谱仪的性能指标信噪比与响应速度信噪比与响应速度 用空白样品测得的峰值叫做噪声峰值，待测样品测用空白样品测得的峰值叫做噪声峰值，待测样品测得的峰值和噪声峰值之比就叫做信噪比。得的峰

17、值和噪声峰值之比就叫做信噪比。 信噪比越高，检测结果的准确性也越高。信噪比越高，检测结果的准确性也越高。 仪器的响应速度是指电路样品通道对光电信号反映仪器的响应速度是指电路样品通道对光电信号反映的快慢。响应速度关系到波长扫描速度的选择、光的快慢。响应速度关系到波长扫描速度的选择、光谱峰的尖锐程度以及随机噪声的大小。谱峰的尖锐程度以及随机噪声的大小。五、荧光光谱仪的性能指标五、荧光光谱仪的性能指标荧光光谱仪的使用与维护荧光光谱仪的使用与维护 严格按照仪器规定的操作步骤进行操作。严格按照仪器规定的操作步骤进行操作。 电源：电源：电压、电流、电源的稳定须符合仪器规定。电压、电流、电源的稳定须符合仪器

18、规定。 光源：光源：需预热需预热20min20min，灯及其窗口要保持清洁。，灯及其窗口要保持清洁。 单色器：应注意防潮、防尘、防污和防机械损伤。单色器：应注意防潮、防尘、防污和防机械损伤。 光电倍增管：加高压时切不可受外来光线直接照射。光电倍增管：加高压时切不可受外来光线直接照射。 样品池：样品池：使用时应同一个方向插放，不能经常磨擦。使用时应同一个方向插放，不能经常磨擦。六、荧光光谱仪的使用与维护六、荧光光谱仪的使用与维护 仪器出现故障，必须请专门人员进行检修。仪器出现故障，必须请专门人员进行检修。 安全防护：操作者不能直视光源，以免紫外线损安全防护：操作者不能直视光源，以免紫外线损伤眼睛

19、伤眼睛。六、荧光光谱仪的使用与维护六、荧光光谱仪的使用与维护荧光光谱仪的故障排除荧光光谱仪的故障排除七、荧光光谱仪的临床应用七、荧光光谱仪的临床应用荧光光谱仪主要应用于以下方面：荧光光谱仪主要应用于以下方面：J常规分析：常规分析：用于荧光物质的定性和定量分析、用于荧光物质的定性和定量分析、化学表征、色谱流出物的检测等；化学表征、色谱流出物的检测等；J获得分子信息：获得分子信息：如测量分子内间距、决定键合如测量分子内间距、决定键合平衡、研究结构变化等；平衡、研究结构变化等；J医药研究：医药研究：研究膜结构和功能、确定抗体的形态、研究膜结构和功能、确定抗体的形态、研究生物分子的异质性、评价药物的相

20、互作用、研究生物分子的异质性、评价药物的相互作用、确定酶的活性和反应、荧光免疫分析、监测体内确定酶的活性和反应、荧光免疫分析、监测体内化学过程等；化学过程等；J环境监测：环境监测：水和空气中污染物的鉴别和计量等。水和空气中污染物的鉴别和计量等。七、荧光光谱仪的临床应用七、荧光光谱仪的临床应用第二节第二节 原子光谱分析仪原子光谱分析仪一、概一、概 述述原子光谱分析仪的特点原子光谱分析仪的特点J优点：优点：分析速度快、操作简便、选择性好、分析速度快、操作简便、选择性好、灵敏度高、测定范围广、试剂用量少等，可灵敏度高、测定范围广、试剂用量少等，可同时测定多种元素，不必进行复杂的分离处同时测定多种元素

21、，不必进行复杂的分离处理。理。L缺点：缺点：对温度、对温度、pHpH值等因素变化比较敏感；值等因素变化比较敏感；应用范围较窄，只能用来测量发荧光的物质，应用范围较窄，只能用来测量发荧光的物质，或与某些试剂作用后发荧光的物质。或与某些试剂作用后发荧光的物质。一、概一、概 述述原子光谱原子光谱分析仪器分析仪器原子吸原子吸收光收光谱仪谱仪原子发原子发射光射光谱仪谱仪原子荧原子荧光光光光谱仪谱仪原子光谱分析仪的分类原子光谱分析仪的分类二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪 F原子吸收光谱法原子吸收光谱法(Atomic Absorption Spectroscopy，AAS) 基本原理：基本原理：从空心阴

22、极灯或光源中发射出一束特定波长的入射光，在原子化器中待测元素的基态原子蒸汽对其产生吸收，通过测定吸收特定波长的光量大小，可求出待测元素的含量。原子吸收光谱法优点：原子吸收光谱法优点： 灵敏度高、精确高；灵敏度高、精确高；J选择性好、干扰少选择性好、干扰少J速度快，易于实现自动化速度快，易于实现自动化J可测元素多、范围广可测元素多、范围广J结构简单、成本低结构简单、成本低二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪 F原子吸收光谱仪原子吸收光谱仪（atomic absorption spectrometer）：采用原子吸收光谱法进行采用原子吸收光谱法进行测量的仪器，又称原子吸收分光光度仪，是测量的仪器，

23、又称原子吸收分光光度仪，是2020世纪世纪5050年代中期出现并逐渐发展起来的一年代中期出现并逐渐发展起来的一种新型仪器。种新型仪器。 结构原理与普通分光光度计相似，只是用锐结构原理与普通分光光度计相似，只是用锐线光源代替了连续光源，用原子化器代替通线光源代替了连续光源，用原子化器代替通常的吸收池。常的吸收池。二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪F原子吸收光谱仪工作原理原子吸收光谱仪工作原理 光源发出与待测元素特征波长相应的射线，把试光源发出与待测元素特征波长相应的射线，把试样的溶液以细粒子流的形式喷射到火焰上，部分样的溶液以细粒子流的形式喷射到火焰上，部分射线被吸收。吸收的强度与试样的浓度成

24、正比，射线被吸收。吸收的强度与试样的浓度成正比，通过测量吸收量，即可确定待测物质浓度。通过测量吸收量，即可确定待测物质浓度。 不同元素外层电子结构不同，其原子的吸收光谱不同元素外层电子结构不同，其原子的吸收光谱也不同，因此测量原子吸收光谱也可以对物质进也不同，因此测量原子吸收光谱也可以对物质进行定性分析。行定性分析。二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪F原子吸收光谱仪的种类原子吸收光谱仪的种类 单光束型：单光束型：仪器结构简单，价格便宜，维护仪器结构简单，价格便宜，维护方便，应用比较普遍，但不能克服光源灯不方便，应用比较普遍，但不能克服光源灯不稳定带来的零漂稳定带来的零漂 。 双光束型：双光束

25、型：仪器构造比较复杂，能够克服零仪器构造比较复杂，能够克服零漂，而且速度也较快，但价格也较昂贵。漂，而且速度也较快，但价格也较昂贵。二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪原子吸收光谱仪主要部件原子吸收光谱仪主要部件（1 1）光源系统）光源系统（2 2）原子化器）原子化器（3 3）分光系统）分光系统 （4 4）检测系统）检测系统 （1 1）光源系统：）光源系统：发射被测元素的特征共振辐射。发射被测元素的特征共振辐射。 基本要求：基本要求： 光谱纯度高，只发射待测元素光谱；光谱纯度高，只发射待测元素光谱； 发射较窄的谱线；发射较窄的谱线； 稳定性好，稳定性好，30

26、30分钟内漂移不超过分钟内漂移不超过1 1； 结构牢固可靠，使用方便；结构牢固可靠，使用方便； 常用类型：常用类型：空心阴极灯空心阴极灯 蒸气放电灯蒸气放电灯 无极放电灯无极放电灯二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪空心阴极灯（2 2）原子化器：）原子化器：提供能量将液态试样中的待测提供能量将液态试样中的待测元素干燥蒸发使之转变成原子态的蒸气。元素干燥蒸发使之转变成原子态的蒸气。 常用类型：常用类型：火焰原子化器火焰原子化器 无火焰原子化器无火焰原子化器二、二、原子吸收光谱仪原子吸收光谱仪火焰原子化器火焰原子化器 常用的是预混合型原常用的是预混合型原子化器，具有简单、子化器，具有简单、快速、对

27、大多数元素快速、对大多数元素有较高的灵敏度和检有较高的灵敏度和检测极限的优点，使用测极限的优点，使用最广泛。最广泛。二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪无火焰原子化器无火焰原子化器 常用的是石墨炉原子化器。常用的是石墨炉原子化器。其电极插入样品时触点时其电极插入样品时触点时好时坏、重复性差、设备好时坏、重复性差、设备复杂、不易掌握，但与火复杂、不易掌握，但与火焰原子化器相比具有较高焰原子化器相比具有较高的原子化效率、灵敏度和的原子化效率、灵敏度和检测极限。检测极限。二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪（3 3）分光系统：）分光系统： 组成：组成：入射和出射狭缝、入射和出射狭缝、反射镜和色散元件

28、反射镜和色散元件 关键部件：关键部件：色散元件，可色散元件，可以是棱镜或衍射光栅。要以是棱镜或衍射光栅。要保证既要将谱线分开，又保证既要将谱线分开，又要有一定的出射光强度。要有一定的出射光强度。二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪（4 4）检测系统）检测系统 ： 组成：组成：检测器（光电倍增管）、同检测器（光电倍增管）、同步检波放大器、对数变换器、指示步检波放大器、对数变换器、指示仪表等。仪表等。 作用：作用：将光信号转变成电信号，然将光信号转变成电信号，然后再经同步检波放大器放大，把非后再经同步检波放大器放大，把非被测信号滤掉。放大了的信号进入被测信号滤掉。放大了的信号进入对数变换器进行对数

29、变换，变成线对数变换器进行对数变换，变成线性信号，在指示仪表上显示出来。性信号，在指示仪表上显示出来。二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪光电倍增管光电倍增管AA5800AA5800原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪ZEEnit650ZEEnit650高级石墨炉原子吸收光谱仪高级石墨炉原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪原子吸收分光光度计结构示意图原子吸收分光光度计结构示意图原子吸收光谱仪分光系统示意图原子吸收光谱仪分光系统示意图二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪 原子吸收光谱仪的性能评价指标原子吸收光谱

30、仪的性能评价指标F特征浓度：特征浓度：指产生指产生1 1吸收或吸收或0.00440.0044吸光度时吸光度时所对应的被测元素的浓度或质量。所对应的被测元素的浓度或质量。 特征浓度特征浓度S S值越小，表示原子吸收光谱仪对某值越小，表示原子吸收光谱仪对某个元素在一定条件下的分析灵敏度越高。个元素在一定条件下的分析灵敏度越高。 特征浓度不能用来表征某仪器对某元素能被特征浓度不能用来表征某仪器对某元素能被检出所需要的最小浓度，但可以用于估算较检出所需要的最小浓度，但可以用于估算较适宜的浓度测量范围及取样量。适宜的浓度测量范围及取样量。二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪F检出限：检出限：表示在选定的

31、实验条件下，被测元素溶表示在选定的实验条件下，被测元素溶液能给出的测量信号液能给出的测量信号3倍于标准偏差时所对应的倍于标准偏差时所对应的浓度（单位：浓度（单位：mg/L）。无火焰光谱仪器中常用绝）。无火焰光谱仪器中常用绝对检出限表示，单位为对检出限表示，单位为g。 检出限既反映仪器的质量和稳定性，也反映仪器检出限既反映仪器的质量和稳定性，也反映仪器对某元素在一定条件下的检出能力。对某元素在一定条件下的检出能力。 检出限比特征浓度有更明确的意义。检出限越低，检出限比特征浓度有更明确的意义。检出限越低，说明仪器性能越好，对元素的检出能力越强。说明仪器性能越好，对元素的检出能力越强。二、原子吸收光

32、谱仪二、原子吸收光谱仪F原子吸收光谱仪常见故障及处理方法原子吸收光谱仪常见故障及处理方法 原子吸收光谱仪在工作过程中常见的故障有：没原子吸收光谱仪在工作过程中常见的故障有：没有吸收、灵敏度低、重现性差、表头回零差、仪有吸收、灵敏度低、重现性差、表头回零差、仪器噪音大、曲线弯曲、分析结果误差大和废液不器噪音大、曲线弯曲、分析结果误差大和废液不畅通等，要根据具体情况作出不同处理畅通等，要根据具体情况作出不同处理。 二、原子吸收光谱仪二、原子吸收光谱仪三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪 原子发射光谱法：原子发射光谱法：是根据处于激发态的待测元素是根据处于激发态的待测元素原子回到基态时发射的特征谱线

33、对待测元素进原子回到基态时发射的特征谱线对待测元素进行分析的方法。行分析的方法。 由于待测元素原子的能级结构不同，因此发射由于待测元素原子的能级结构不同，因此发射谱线的特征不同，据此可对样品进行定性分析；谱线的特征不同，据此可对样品进行定性分析； 根据待测元素原子的浓度不同，因此发射强度根据待测元素原子的浓度不同，因此发射强度不同，可实现元素的定量检测。不同，可实现元素的定量检测。F原子发射光谱分析特点原子发射光谱分析特点J优点：优点： 可同时测定一个样品中的多种元素；可同时测定一个样品中的多种元素； 分析速度快，试样消耗少；分析速度快，试样消耗少； 检出限低，可达检出限低，可达ng/mL级；

34、级； 准确度较高，相对误差可达准确度较高，相对误差可达1以下。以下。三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪L缺点：缺点： 高含量分析的准确度较差；高含量分析的准确度较差； 常见的非金属元素如氧、硫、氮、卤素等谱常见的非金属元素如氧、硫、氮、卤素等谱线在远紫外区一般的光谱仪尚无法检测；线在远紫外区一般的光谱仪尚无法检测； 还有些非金属元素，如还有些非金属元素，如P P、SeSe、TeTe等，由于其等，由于其激发电位高，灵敏度较低。激发电位高，灵敏度较低。三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪F常用激发方式：常用激发方式：火花式与火花式与ICPICP两种两种 火花式：火花式：激发源是高压电火花源，它提

35、供单变或激发源是高压电火花源，它提供单变或振荡电流脉冲。该方法能进行固体样品的多元素振荡电流脉冲。该方法能进行固体样品的多元素分析；分析； 电感耦合等离子体（电感耦合等离子体（ICP）式）式：等离子体是由无：等离子体是由无线电波或在微波范围内的电磁波在惰性气体（氩线电波或在微波范围内的电磁波在惰性气体（氩气）中进行无极或单极感应放电所产生。该方法气）中进行无极或单极感应放电所产生。该方法可进行溶液元素分析。可进行溶液元素分析。三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪F原子发射光谱仪：原子发射光谱仪：利用试样中原子或离子利用试样中原子或离子所发射的特征谱线的波长或强度来检测元所发射的特征谱线的波长或

36、强度来检测元素的存在和含量的仪器。素的存在和含量的仪器。 常用类型：常用类型： 1.火焰光度计和火焰分光光度计火焰光度计和火焰分光光度计 2.摄谱仪和光电直读光谱仪摄谱仪和光电直读光谱仪 3.激光显微发射光谱仪激光显微发射光谱仪 三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪6400A 6400A 火焰光度计火焰光度计 F摄谱仪：摄谱仪：是用光栅或棱镜做色散元件，采用照是用光栅或棱镜做色散元件，采用照相方式用感光板记录试样光谱的原子发射光谱相方式用感光板记录试样光谱的原子发射光谱仪器。可以把试样的谱线拍摄长期保存备查。仪器。可以把试样的谱线拍摄长期保存备查。摄谱仪聚光

37、性强，有利于提高灵敏度。摄谱仪聚光性强，有利于提高灵敏度。 类型：棱镜摄谱仪、光栅摄谱仪类型：棱镜摄谱仪、光栅摄谱仪 构成：光源、分光系统、检测系统构成：光源、分光系统、检测系统三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪棱镜摄谱仪棱镜摄谱仪光栅摄谱仪光栅摄谱仪摄谱仪的激发光源摄谱仪的激发光源 基本功能：基本功能：提供使试样中被测元素原子化和原提供使试样中被测元素原子化和原子激发发光所需要的能量。子激发发光所需要的能量。 要求：要求：灵敏度高，稳定性好，光谱背景小，结灵敏度高，稳定性好，光谱背景小，结构简单，操作安全。构简单，操作安全。 常用激发光源：常用激发光源：

38、电弧光源、电火花光源、电感电弧光源、电火花光源、电感耦合高频等离子体光源（耦合高频等离子体光源（ICP光源）等。光源）等。三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪光光 源源蒸发温蒸发温度度激发温度（激发温度（K K）放电稳放电稳定性定性应用范围应用范围直流电弧直流电弧高高4000400070007000稍差稍差定性分析，矿物、纯定性分析，矿物、纯物质、难挥发元素的物质、难挥发元素的定量分析定量分析交流电弧交流电弧中中4000400070007000较好较好试样中低含量组分的试样中低含量组分的定量分析定量分析电火化电火化低低瞬间瞬间1000010000好好金属与合金、难激发金属与合金、难激发元素的定

39、量分析元素的定量分析ICPICP很高很高6000600080008000 最好最好溶液的定量分析溶液的定量分析几种光源的比较几种光源的比较三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪摄谱仪的光学系统摄谱仪的光学系统 作用：作用：把样品被蒸发和激发产生的辐射光进把样品被蒸发和激发产生的辐射光进行分光。行分光。 组成：组成：照明系统、准光系统、色散系统和投照明系统、准光系统、色散系统和投影系统。影系统。 三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪照明系统：照明系统：由透镜组组成，作用是把光源的光聚由透镜组组成，作用是把光源的光聚焦于狭缝上，使尽可能多的光进入狭缝；让光源焦于狭缝上，使尽可能多的光进入狭缝；让光源

40、不同部位发出的光均匀地照射到狭缝各个部位；不同部位发出的光均匀地照射到狭缝各个部位；并使光源电极头所发射出的连续光谱不进入狭缝。并使光源电极头所发射出的连续光谱不进入狭缝。准光系统：准光系统：由狭缝和准直镜构成，作用是将光源由狭缝和准直镜构成，作用是将光源发出的光转变为平行光束，使其到达分光元件的发出的光转变为平行光束，使其到达分光元件的第一入射面的各点时，入射角度都相同。第一入射面的各点时，入射角度都相同。 三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪色散系统：色散系统：指光谱仪的分光元件或色散元件。可指光谱仪的分光元件或色散元件。可以是光栅、单个棱镜或多个棱镜。其作用是通过以是光栅、单个棱镜或多个

41、棱镜。其作用是通过分光元件所产生的色散，将复合光分成单色光。分光元件所产生的色散，将复合光分成单色光。投影系统：投影系统：从物镜到其焦面这一部分称为光谱仪从物镜到其焦面这一部分称为光谱仪的投影系统或的投影系统或“暗箱暗箱”。作用是将色散后的单色。作用是将色散后的单色光束，经物镜聚焦在其焦面上，形成按波长顺序光束，经物镜聚焦在其焦面上，形成按波长顺序排列的狭缝的像，即光谱。排列的狭缝的像，即光谱。三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪 摄谱仪的检测系统摄谱仪的检测系统摄谱仪用感光板来检测发射光谱。摄谱仪用感光板来检测发射光谱。感光板由照相乳剂均匀地涂布在玻璃板上而成。感光板由照相乳剂均匀地涂布在玻

42、璃板上而成。用测微光度计测量感光板上的照相乳剂感光后变用测微光度计测量感光板上的照相乳剂感光后变黑的黑度以确定谱线的强度。与相同条件下的标黑的黑度以确定谱线的强度。与相同条件下的标准样品谱线比较，从而测定试样成分含量。准样品谱线比较，从而测定试样成分含量。三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪 光电直读光谱仪光电直读光谱仪用光电倍增管接收和记录谱线的方法称为光用光电倍增管接收和记录谱线的方法称为光电直读法。电直读法。光电直读光谱仪与摄谱仪的区别在于用光电光电直读光谱仪与摄谱仪的区别在于用光电倍增管和有关电子电路代替感光板。倍增管和有关电子电路代替感光板。三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪 光电

43、直读光谱仪分类光电直读光谱仪分类多道直读光谱仪：多道直读光谱仪：采用光电倍增管作为检测器，采用光电倍增管作为检测器，分析速度快，信号放大能力强，可同时分析含分析速度快，信号放大能力强，可同时分析含量差别较大的不同元素。量差别较大的不同元素。单道扫描光谱仪：单道扫描光谱仪：用光电倍增管为检测器，波用光电倍增管为检测器，波长选择更为灵活方便，适用于较宽的波长范围。长选择更为灵活方便，适用于较宽的波长范围。全谱直读光谱仪：全谱直读光谱仪：采用固体检测器，具有较好采用固体检测器，具有较好的波长稳定性。的波长稳定性。三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪SPECTROM

44、AXxSPECTROMAXx全谱直读光谱仪全谱直读光谱仪三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪ICP光谱仪 光电直读光谱仪特点光电直读光谱仪特点 速度快，可在速度快，可在1min1min2min2min显示分析结果；显示分析结果； 精密度较好，理想条件下测试的重复性可达实际含量的精密度较好，理想条件下测试的重复性可达实际含量的1 1数量级；数量级； 一般只能测量一种基体材料内一般只能测量一种基体材料内8 82424种元素，可通过将种元素，可通过将接收器组合成几个接收器组合成几个“桥桥”的方式来扩展测量能力，每个的方式来扩展测量能力，每个“桥桥”用于一种类型的基体材料；用于一种类型的基体材料； 不

45、能象摄谱仪那样长久保存图谱。不能象摄谱仪那样长久保存图谱。三、原子发射光谱仪三、原子发射光谱仪四、原子荧光光谱仪四、原子荧光光谱仪 原子荧光光谱分析法（原子荧光光谱分析法（XRF）：）： 利用原子荧光谱线的波长和强度进行物利用原子荧光谱线的波长和强度进行物质的定性与定量分析的方法。质的定性与定量分析的方法。在一定实验条件下，被测元素的浓度与荧光在一定实验条件下，被测元素的浓度与荧光强度成正比，据此可对物质进行定量分析。强度成正比，据此可对物质进行定量分析。特点：设备简单、灵敏度高、光谱干扰少，特点：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，工作曲线线性范围宽，可以

46、进行多元素测定，应用广泛。应用广泛。原子荧光光谱仪分类原子荧光光谱仪分类 色散型原子荧光光谱仪色散型原子荧光光谱仪 非色散型原子荧光光谱仪非色散型原子荧光光谱仪 两类仪器的结构基本相似，差别在于非色两类仪器的结构基本相似，差别在于非色散型仪器不用单色器。散型仪器不用单色器。四、原子荧光光谱仪四、原子荧光光谱仪色散型原子荧光光谱仪结构特点色散型原子荧光光谱仪结构特点辐射光源：辐射光源：激发产生原子荧光；激发产生原子荧光；单色器：单色器：选择荧光谱线，排除其他光的干扰；选择荧光谱线，排除其他光的干扰；原子化器：原子化器：将被测元素转化为原子蒸气；将被测元素转化为原子蒸气；检测器：检测器：检测光信号

47、并转换为电信号，常用光电检测光信号并转换为电信号，常用光电倍增管；倍增管；显示和记录装置：显示和记录装置：显示和记录测量结果，包括了显示和记录测量结果，包括了电表、数字表、记录仪等。电表、数字表、记录仪等。四、原子荧光光谱仪四、原子荧光光谱仪 AF-610D环保型原子荧光光谱仪四、原子荧光光谱仪四、原子荧光光谱仪 AF-630环保型原子荧光光谱仪四、原子荧光光谱仪四、原子荧光光谱仪 荧光光谱仪的性能指标：荧光光谱仪的性能指标：检测灵敏度检测灵敏度特征浓度特征浓度分辨率分辨率基线稳定度基线稳定度波长精度波长精度测量精度测量精度五、原子光谱分析仪的性能指标五、原子光谱分析仪的性能指标检测灵敏度检测灵敏度 检测灵敏度是指在一定浓度时，测量值的变量（检测灵敏度是指在一定浓度时，测量值的变量（dAdA）与相应的待测元素浓度的变量（与相应的待测元素浓度的变量（dCdC）之比，即）之比，即s = s = dA/dCdA/dC。就是校准工作曲线的斜率，表明吸光度对。就是校准工作曲线的斜率，表明吸光度对浓度的变化率，可以理解为单位被测元素浓度变化浓度的变化率，可以理解为单位被测元素浓度变化量引起的吸光度变化量。量引起的吸光度变化量。 变化率越大，灵敏度越高。变化率越大，灵敏度越高。五、荧光光谱分析仪的性能指标五、荧光光谱分析仪的性能指标特征浓度特征浓度 指产生指产生1 1吸收或吸收或0