原子荧光光谱法

1、第4章原子荧光光谱法简称：原子荧光光谱法，主要内容，4.1原子荧光光谱法概述，4.2原子荧光光谱法基本原理，4.3原子荧光光谱法的类型和结构，4.4原子荧光光谱法在环境中的应用，4.1原子荧光光谱法概述，原子荧光光谱法是1964年以后发展起来的一种分析方法。原子荧光光谱法(AFS)是一种发射光谱分析方法，它定量分析由辐射能激发的原子发射的荧光强度。所用的仪器类似于原子吸收光谱法。优点(1)检出限低，灵敏度高；Cd:10-12克厘米-3；锌：10-11克厘米-3；20种元素优于原子吸收光谱(2)，谱线简单，光谱干扰少；(3)宽线性范围(高达47个数量级)；(4)易于实现多种元素的同时测定(产生的

2、荧光向所有方向发射)。2.缺点包括荧光猝灭效应和散射光干扰。4.1原子荧光光谱法概述4.2原子荧光光谱法的基本原理4.3原子荧光光谱法的类型和结构4.4原子荧光光谱法在环境中的应用4.2原子荧光光谱法的基本原理1原子荧光光谱法的产生过程：过程：当气态原子受到强特征辐射时，它们从基态跃迁到激发态，然后在大约10-8s后从激发态跃迁到基态，所吸收的光具有相同或不同的波长。特征：(1)属于光致发光；二次发光；(2)激发光源停止后，荧光立即消失；(3)发射荧光的强度与照射强度有关；(4)不同的元素有不同的荧光波长；(5)当浓度很低时，强度与蒸汽中元素的密度成正比，这是定量基础(适用于微量或痕量分析)；

3、4.2原子荧光光谱法的基本原理，原子荧光是光致发光，二次发光，当激发光源停止时，再发射过程立即停止。原子荧光光谱法的基本原理，原子荧光的两种发射类型：(1)共振荧光：气态原子的吸收共振线被激发后，被激发的原子发射出与共振线波长相同的荧光；见图a和c；热共振荧光：如果原子被热激发并处于亚稳态，它吸收辐射并进一步激发，然后发出相同波长的共振荧光；见图b和d；三种类型：共振荧光、非共振荧光和敏化荧光，4.2原子荧光光谱法的基本原理，(2)非共振荧光：当荧光和激发光的波长不同时，产生非共振荧光；它分为三种类型：直跳线荧光、阶梯线荧光和反斯托克斯荧光。4.2原子荧光光谱法的基本原理，直跳线荧光(Stok

4、es荧光):跳回到高于基态的亚稳态时发出的荧光；荧光波长大于激发线波长(荧光能量区间小于激发线能量区间)；它起源于基态和亚稳态，如铅原子：吸收线283.13nm；荧光线为407.78纳米；铊原子：吸收线337.6纳米；共振荧光线为337.6纳米；直线跳跃线的荧光为535.0纳米；原子荧光光谱法的基本原理，阶跃线荧光：光激发的原子以非辐射方式释放一些能量，然后发射荧光回到基态；非辐射能量释放：碰撞，热量释放；铬原子：吸收线359.35纳米；再热激发时，荧光发射线为357.87nm，例如：4.2原子荧光光谱法的基本原理，反斯托克斯荧光(阶段激发荧光):荧光波长小于激发线波长；首先是热激发，然后是照

5、明激发(反之亦然)，然后荧光发射直接回到基态；例如，铟原子：首先热激发，然后吸收光跃迁451.13纳米；发射荧光410.18纳米，4.2原子荧光光谱法的基本原理，当一个受光激发的原子与共振荧光的强度是上述各种荧光中最大和最常用的，4.2原子荧光光谱法的基本原理，3荧光猝灭和荧光量子效率，以及荧光猝灭：被激发的原子与其他原子碰撞，通过加热或其他非荧光发射方法给出能量，导致非荧光去激发过程，使荧光减弱或根本不发生。荧光淬灭程度与雾化气氛有关，在氩气气氛中荧光淬灭程度最小。如何恒定荧光淬灭度？荧光量子效率：f/a/f发出的荧光的量子数。吸收光的量子数；荧光量子效率1，4待测原子的浓度和荧光强度为：当

6、光源强度稳定时，辐射光平行，自吸收可忽略不计，发射荧光的强度与基态原子对特定频率吸收光的吸收强度ia成正比；I0，单位面积雾化火焰接收的光源强度；a是通过光照射在探测器中观察到的有效面积；K0为峰值吸收系数；l是吸收光路；n是每单位体积的基态原子数；理想条件下：定量基础，4.2原子荧光光谱法的基本原理和主要内容，4.1原子荧光光谱法概述，4.2原子荧光光谱法的基本原理，4.3原子荧光光谱仪的结构和类型，4.4原子荧光光谱仪在环境中的应用，4.3原子荧光光谱仪的结构和类型，原子荧光光谱仪和原子吸收光谱仪在许多部件上是相同的。如雾化器(火焰和石墨炉)；利用光斩波器和交流放大器消除雾化器中DC发射信

7、号的干扰；探测器是光电倍增管等。原子荧光光谱仪与原子吸收光谱仪的主要区别如下：(1)原子荧光光谱仪与原子吸收光谱仪的主要区别如下：(1):光源需要在原子荧光光谱仪中使用高强度空心阴极灯、无电极放电灯、激光器和等离子体。高强度空心阴极灯和无电极放电灯主要用于商业仪器。4.3原子荧光光谱仪的结构和类型A)高强度空心阴极灯：高强度空心阴极灯的特点是在普通空心阴极灯上增加一对辅助电极。辅助电极的作用是产生第二次放电，从而大大提高金属元素的共振谱线强度(其他谱线强度增加很少)。b)无电极放电灯：具有比高强度空心阴极灯更高的亮度、更小的自吸收和更长的使用寿命。它特别适用于测定短波区有共振线的挥发性元素。4

8、.3原子荧光光谱仪的结构和类型2)光路：在原子荧光中，为了检测荧光信号，避免激发光源进入单色仪，要求光源、雾化器和检测器成直角。在原子吸收光谱仪中，这三者是在一条直线上。4.3原子荧光光谱仪的结构和类型2仪器类型：单通道；一次分析一种元素；多通道：一次可以分析多个元素；色散类型：带分裂系统；非色散型：分析线与相邻线由滤光片隔开；4.3原子荧光光谱仪的结构和类型，多通道原子荧光光谱仪，每个元件在雾化器周围都有自己的激发光源，每个元件都有自己的过滤器，每个元件都有自己的通道，并一起使用火焰和探测器。在实验中，一个元素被依次测量。主要内容，4.1原子荧光光谱法概述4.2原子荧光光谱法的基本原理4.3原子荧光光谱法的类型和结构4.4原子荧光光谱法在环境中的应用4.4原子荧光光谱法在环境中的应用1原子荧光光谱法的特点：检测限低、灵敏度高。特别是镉、锌等元素的检出限很低，镉达到10-12克/毫升，锌达到10-11克/毫升。超过20种元素的检测限为由于荧光猝灭效应，基质复杂、含量高的样品仍难以测定。此外，散射光的干扰也是原子荧光分析中的一个棘手问题。原子荧光光谱法比原子吸收光谱法具有更高的灵敏度，但作为原子吸收光谱法并没有得到广泛应用。目前主要用于镉、锌、汞、砷、锑、锡、铅、镓、铟、铊等元素的分析。因此，原子荧光光谱法的应用不如原子吸收光谱法和原子发射光