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原子荧光光谱仪原理

原子荧光光谱仪简介

原子荧光光谱仪使用惰性气体氩气作为载气。 气态氢化物和过量的氢气与载气混合后，被引入加热雾化装置。 氢气和氩气在特殊的火焰装置中燃烧加热，氢化物受热后迅速分解。 ，被测元素离解成基态原子蒸气，基态原子量比锑、铋、锡、硒、碲、铅、锗等元素简单加热产生的原子量高几个数量级。

原子荧光光谱仪检出限低，灵敏度高。 特别是对Cd、Zn等元素，检出限很低，Cd可达0.001ng·cm-3，Zn为0.04ng·cm-3。 原子吸收光谱法检出限以下的元素有2O以上。 由于原子荧光的辐射强度与激发光源成正比，因此使用新型高强度光源可以进一步降低检测限。 干扰少，谱线比较简单。 使用一些装置，它可以制成非色散原子荧光分析仪。 分析校准曲线具有较宽的线性范围，可达3-5个数量级。 由于原子荧光在空间中向各个方向发射，相对容易制作多通道仪器，从而可以实现多种元素的同时测定。

原子荧光光谱仪是一种常用的光谱仪产品，它利用原子荧光谱线的波长和强度对物质进行定性和定量分析，广泛应用于许多领域。 随着科学技术的发展，原子荧光光谱仪的应用越来越广泛。 让我们仔细介绍一下原子荧光光谱仪。 本文主要介绍了原子荧光光谱仪的工作原理和优点以及原子荧光光谱仪的组成和结构。

原子荧光光谱仪工作原理

原子荧光光谱仪将待测元素的溶液与硼氢化钠（钾）混合，产生氢化物气体（如砷汞等），在汽化器中（并点燃）光纤光谱仪 工作原理，氢化物在高温下分解，转化为处于基态的原子蒸气，被元素的空心阴极灯产生的共振线激发，基态原子跃迁到高能态（有时从亚稳态开始跃迁），它回到再次进入低能态，多余的能量以光的形式释放出来，即为原子荧光（如果激发波长与荧光波长相同，则称为共振荧光，是原子荧光的主要部分，其他也会产生强度较低的偏共振荧光）。

原子荧光光谱仪的基本原理

原子荧光光谱（AFS）是原子光谱分析技术中不可或缺的重要分支。 之后，载气将样品送入石墨炉并雾化。 处于基态的原子在吸收特定频率的激光后发生能级跃迁，原子的外层电子从基态或低能态被激发到高能级。 ，在返回基态的过程中释放出特定波长的荧光。

原子荧光光谱仪释放的荧光按频率分为两种：一种荧光波长与吸收波长一致，称为共振荧光； 如果不同，则称为非共振荧光，但非共振荧光很小，通常可以忽略不计，共振荧光是我们量化的基础。 在一定条件下，在一定浓度范围内，荧光强度与待测原子的浓度成正比。 原子荧光光谱法的优点是工作过程中干扰少，谱线简单，灵敏度满足测试要求。

原子荧光光谱仪构造

原子荧光光谱仪有色散型和非色散型两种。 这两种仪器的整体组成和结构基本相同，唯一的区别是在非色散原子荧光光谱仪上不需要单色仪。 色散原子荧光光谱仪主要包括五部分：光源、单色器、雾化器、检测器和数据处理系统。

光源的作用是产生激光激发原子。 常用的光源有氙弧灯、空心阴极灯、无极放电灯和激光器； 单色仪的作用是滤除不需要的荧光，避免干扰，只收集需要的荧光。 谱线； 雾化器的作用是将待测样品转化为原子蒸气，包括火焰雾化和电感耦合高频等离子炬； 检测器Z常用作光电倍增管，负责采集光信号，然后将光信号转换成电信号，数据处理系统用于显示、记录和处理数据。

激发光源可以是连续光源或锐线光源。 常用的连续光源有氙弧灯，常用的锐线光源有高强度空心阴极灯、无极放电灯、激光器等。连续光源稳定，操作方便，寿命长. 可用于多种元素的同时分析，但检出限较差。 锐线光源具有高辐射强度和稳定性，可以获得更好的检出限。

原子荧光光谱仪光学系统的作用是充分利用激发光源的能量，接收有用的荧光信号，减少和去除杂散光。 色散系统对分辨率要求不高，但对聚光能力要求大。 常用的色散元件是光栅。 非色散仪器中的过滤器用于将分析线与相邻光谱线分开并减少背景。 非色散仪器的优点是照射立体角大、光谱通带宽、集光能力大、荧光信号强度高、仪器结构简单、操作方便。 缺点是散射光影响大。

光电倍增管通常用作检测器。 在多元素原子荧光分析仪中，光电导摄像管和图像分辨管也用作检测器。 检测器与激发光束成直角布置，避免激发光源对原子荧光信号检测的影响。

原子荧光光谱仪的产生和类型

当自由原子在吸收特征波长的辐射后被激发到更高的能量状态光纤光谱仪 工作原理，然后被辐射失活时，观察到原子荧光。 原子荧光可分为三类：共振原子荧光、非共振原子荧光和敏化原子荧光。

共振原子荧光

原子吸收辐射并被激发发出相同波长的辐射，从而产生共振原子荧光。 如果原子在热激发后处于亚稳态，它会吸收辐射进一步激发，然后发出相同波长的共振荧光。 这种共振原子荧光称为热辅助共振原子荧光。 如In451.13nm就是这类荧光的一个例子。 只有当基态为单态，没有中间能级，并且同一激发态没有同时产生其他类型的荧光时，才能发生共振原子荧光。

非共振原子荧光

当激发原子的辐射波长与激发原子发出的荧光波长不同时，就会发生非共振原子荧光。 非共振原子荧光包括直线荧光、阶跃线荧光和反斯托克斯荧光。 直线荧光是激发态原子直接跃迁到高于基态的亚稳态时发出的荧光，如Pb405.78nm。 仅当基态为多态时才能产生邻苯二甲酸荧光。

阶跃线荧光是激发态原子首先通过非辐射失活回到低激发态，然后通过辐射失活回到基态而发出的荧光； 或者原子被辐射激发到中间能态，然后通过热激发发射荧光到高能态，然后被辐射失活回到低能态。 前者的阶梯线荧光称为普通阶梯线荧光，如Na589.6nm，后者的阶梯线荧光称为热辅助阶梯线荧光，如Bi293.8nm。 反斯托克斯荧光是发射的荧光波长比激发辐射波长短，如In410.18nm。

敏化原子荧光

被激发的原子通过碰撞将其激发能传递给另一个原子使其激发，后者被辐射失活而发出荧光。 这种荧光称为敏化原子荧光。 火焰雾化器中的原子浓度很低，失活主要是非辐射性的，所以没有观察到敏化原子的荧光。

原子荧光光谱仪的优势

1、原子荧光光谱仪检出限低，灵敏度高。 特别是对Cd、Zn等元素，检出限很低，Cd可达0.001ng·cm-3，Zn为0.04ng·cm-3。 原子吸收光谱法检出限以下的元素有2O以上。 由于原子荧光的辐射强度与激发光源成正比，因此使用新型高强度光源可以进一步降低检测限。

2、原子荧光光谱仪干扰小，谱线相对简单。 配合一些装置，可制成非色散原子荧光分析仪。 该仪器结构简单，价格便宜。

3、原子荧光光谱仪的分析校准曲线具有较宽的线性范围，可达3～5个数量级。

4、由于原子荧光在空间中向各个方向发射，相对容易制作多通道仪器，从而可以实现多种元素的同时测定。