原子荧光原理讲义

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1、原子荧光1、原子荧光的定义： 基态的原子蒸气吸收一定波长的辐射而被 激发到较高的激发态，然后去活化回到较 低的激发态或基态时便发射出一定波长的 辐射原子荧光2、原子荧光的种类： 两种基本类型：共振荧光和非共振荧光 1）共振荧光：荧光线的波长与激发线的波长相 同。 2）非共振荧光：荧光线的波长与激发线的波长 不相同，大多数是荧光线的波长比激发线的波长 为长。 3、荧光猝灭： 定义：处于激发态的原子，随时可能在 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，荧光将减 弱或完全不产生的现象。 荧光猝灭的程度与被测元素以及猝灭 剂的种类有关。 猝灭剂：火焰燃烧的产物最严重。4、荧光强度

2、与浓度的关系：原子荧光强度与分析物浓度以及激发光的辐射强 度等参数存在以下函数关系： If=I （1） 根据比尔-朗伯定律： I=I01-e KLN （2） I=I01-e KLN （3） 式中: ：原子荧光量子效率 I ：被吸收的光强 L： 吸收光程 I0 ：光源辐射强度 K： 峰值吸收系数 N：单位长度内基态原子数 将(3)式按泰勒级数展开，并考虑当N很小时， 忽略高次项，则原子荧光强度If表达式简化为 ： If= I0KLN （4） 当实验条件固定时，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，If 便与试样浓度C成正比。即： If=C （5） 为常数。(5)式的

3、线性关系，只在低浓度时成 立。当浓度增加时，(4)式带二次项、三次项 ，If与C的关系为曲线关系。4、原子荧光仪器 1）、仪器的构成： 原子荧光仪器由三部分组成：激发光源、 原子化器、检测电路。 激发光源 原子化器 检测电路 2）、激发光源：HCL EDL 对光源的要求：高强度、高稳定性 3）、原子化器： 高原子化效率、低背景。 4）、检测系统：包括光路及电路两部分。 光路：分有色散系统和非色散系统 两种 电路：高可靠性，高信噪比二、 氢化物原子荧光法 1、原理： As、Sb、Bi、Se、Te、Pb、Sn、Ge 8个 元素可形成气态氢化物，Cd、Zn形成气态 组分，Hg形成原子蒸气。 气态氢化

4、物、气态组分通过原子化器原子 化形成基态原子，基态原子蒸气被激发而 产生原子荧光2、氢化物反应的种类： 1）、金属酸还原体系（Marsh反应） 2）、硼氢化物酸还原体系 3）、电解法 硼氢化物酸还原体系 酸化过的样品溶液中的砷、铅、锑、硒等元素与还原 剂(一般为硼氢化钾或钠)反应在氢化物发生系统中生成 氢化物： BH4+3H2O+H+=H3BO3+Na+8H*+Em+ =EHn+H2(气体） 式中Em+代表待测元素，EHn为气态氢化物（m可 以等于或不等于n）。 使用适当催化剂，在上述反应中还可以得到了镉和 锌的气态组分。 3、氢化物元素的价态 元素 价态As 3+ Sb 3+ Bi 3+ S

5、e 2+ 4+ Te 4+ Ge 4+ Pb 4+ Sn 4+4、干扰 1）、种类 液相干扰（化学干扰） -氢化反应过程中 气相干扰（物理） -传输过程中 散射干扰 - 检测过程中 2）、干扰的消除 液相干扰： 络合掩蔽、分离（沉淀、萃取）、加入 抗干扰元素、改变酸度、改变还原剂的 浓度、改变干扰元素的价态等。 气相干扰： 分离（吸收、改变传输速度） 传输管道AFS系列原子荧光仪的原理 氢化物发生原子荧光光度计的原理图 氢化物发生原子荧光光度计的原 理示意图部件说明：1. 气路系统 2. 氢化物发生系统 3. 原子化器 4. 激发光源 5. 光电倍增管 6. 前放 7. 负高压 8. 灯电源

6、9. 炉温控制 10.控制及数据处理系统 11. 打印机 A. 光学系统AFS-820原子荧光光度计AFS-820原子荧光光度计 氢化物反应系统连接图AFS-830原子荧光光度计AFS-830原子荧光光度计 氢化物反应系统连接图蠕动泵进样氢化物反应系统原理图AFS-930原子荧光光度计AFS-920原子荧光光度计顺序注射多功能转换阀影响仪器测量灵敏度的主要因素 负高压 光路 灯电流 * 进样反应系统 载气、屏蔽气流量 * 反应条件 原子化器高度 环境温、湿度荧光强度If与仪器条件之负高压HV的关 系 负高压的改变不影响仪器的信噪比； 荧光强度If与负高压成指数关系； 一般选择260V340V即

7、可。 注意：光电倍增管 If 的放大倍数差异较大， 这可以通过改变负高 压来弥补。 负高压的设置要根据 - HV 实际情况 荧光强度If与仪器条件之灯电流的 关系 灯电流大小决定激发光源的强弱 If If与灯电流在某一范围内成线性关系； 不同的灯其电流范围不一样。 双阴极灯的主、辅阴极的配比影响其激发强度 灯电流不能太大-自吸荧光强度If与仪器条件之原子化器高度 的关系荧光强度If与仪器条件之载气、屏蔽气 流量的关系 通过试验设置最佳流量。 一般情况下，载气、屏蔽气流量越大，稳定性越好，但灵敏度越低。 通常情况: 载气：200500； 屏蔽气：600 1000ml/min Cd：载气：4006

8、00；屏蔽气：1000 ml/min 载气、屏蔽气流量的大小也影响火焰观测高度三者要综合考虑测量条件的选择 1、根据样品的要求确定工作曲线的标准系 列溶液浓度 2、根据工作曲线的标准系列溶液浓度 确定测量条件（负高压、灯电流、气流量 、时间、进样速度等）AFS系列仪器常见故障北京吉天仪器有限公司 北京市朝阳区酒仙桥东路1号6座4层电话：010-64377592 -252 8008108258传真：010-64379929 邮编：1000161、通信失败 通讯失败的原因有以下几种可能： （1）、主机电源开关未打开 （2）、开机顺序不对 （3）、主机电路不正常 （4）、通讯接口（RS232电缆及插

9、头） 有问题 （5）、软件有问题 可以通过以下方法解决： （1）、打开电源开关 （2）、重新复位，即按顺序重新开启微 机、主机 （3）、检查接口是否正确、电缆是否正 常、插头接触良好否 （4）、重新安装操作软件 （5）、维修电路2、气路保护装置的维修 当开始测量而仪器不运转并有错 误提示“无载气”时，可能是由以 下几种情况引起的。 1、未开氩气瓶，或次级压力表的压力 不在（0.20.4）MPa的范围内。 2、机内稳压阀的压力表的压力不是 0.2MPa；气路保护装置出现故障。维 修办法见下页。 3、仪器电路部分出故障。请厂家维修 。 气路保护装置的维修 把仪器后面气路箱的四个螺钉取下，向外 小心

10、拉出气路系统，如图：A为气路保护装 置，B为气路保护插头，C为稳压装置及内 部压力表，D为气路保护装置的调节螺丝钉 。 原理是：C有一定的压力时（约0.2MP） ，A-气路保护装置引出的两根线处于短 接状态，通过B-气路保护插头与仪器控 制系统相连给出有载气的信号，仪器才 工作；如果未处于短接状态，则仪器不 工作，提示无载气。如果C的压力正常， 而不工作，可通过调节A气路保护装置上 的螺丝旋钮D，使气路保护正常。 800系列自动进样器故障 1、开机时不复位 原因：a：自动进样器与间歇泵之间的电缆 线未接好；b：电路故障 2、自动进样器的进样头升起时发出嗡嗡声 ，抖动，不升起 解决方法：关掉间歇

11、泵电源，把自动进样 器的进样头用手按到底。3、自动进样器的进样头升起后 发出嗡嗡声，抖动 原因：挡光片未插入光敏对的检测区 原理示意图：当打开蠕动泵电源开关后，进样针 挡光片2回到0位置，即挡光片2进入光敏对1的凹 槽中挡光，自动进样器正常。 仪器的维护 1、开机时必须打开氩气，调好减压表的压力（ 0.3MP) 2、测量时注意反应产生的液体不要喷到原子化器 中，水封中水不要加多（1/3高度为宜 ） 3、测量结束后一定要用水多次清洗，并擦干外部 4、测量结束后仪器及工作台上的试剂用完要拿走 。 5、测量结束后实验室要注意通风。3、测量误差产生的原因 一、样品处理的原因： 样品处理过程中由于方法不

12、当造成测量 元素的损失，导致回收率偏低。 样品处理过程中由于环境和器皿污染， 导致回收率偏高。 样品处理过程中所用试剂含有较高的被 测元素。 样品空白处理不好。测量误差的原因 二、测量溶液的介质条件与标准溶液的介 质条件不一致： 由于介质不一样，氢化物的产生效率也就不一样 。未知样品中干扰元素的存在，可能产生正干扰 或负干扰，导致测量偏差。 三、 储备液保存不当使含量偏低。标准溶 液配置有误。标准溶液受污染 测量误差的原因 四、工作曲线不好 测量溶液中未知元素的浓度不在工作曲线 的范围内；或测量溶液中未知元素的浓度 虽在工作曲线的范围内，但标准系列的范 围太大，曲线拟合后低（或高）浓度点的 偏差较大，如果测量溶液中未知元素的浓 度在低（或高）浓度点的附近，就很容易 造成测量误差偏大。 五、 灯漂移： 长时间工作由于灯会产生漂移，使空白和 工作曲线发生变化，产生测量偏差。 六 、测量时稳定性差：测量误差的原因4、测量无信号 原因有： 1）、仪器电路故障 判断方法：在仪器条件窗口用鼠标双击 显示灯能量处，用一反射杆在石英炉芯 的上面反射，观察显示灯能量有无灯能 量带变化，如下图，若