仪器分原子吸收光谱法
第六章 原子光谱法Atomic spectrometry
6.3.1 概述 6.3.2 基本原理 6.3.3 原子荧光光 度计 6.3.4 AFS的特点与 AFS的特点与 应用
第三节 原子荧光光谱法Atomic fluorescence spectrometry,AFS
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6.3.1 概述辐射激发下依据原子发射的荧光强度来定量分析的方法。 1964年后发展起来，属发射光谱，但仪器与AAS相近。
1.特点(1) 检出限低，灵敏度高。 检出限低，灵敏度高。 Cd: Cd:10-12 g ·L-1; Zn:10-11 g ·L-1。 Zn: (2) 谱线简单，干扰小。 谱线简单，干扰小。 (3) 线性范围宽(可达 ~5个数量级)。 线性范围宽(可达3~ 个数量级 个数量级) (4) 多元素同时测定(产生的荧光向各方向发射)。 多元素同时测定(产生的荧光向各方向发射)
2.缺点 存在荧光猝灭效应，散射光干扰等问题。 存在荧光猝灭效应，散射光干扰等问题。13:49:57
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6.3.2 基本原理1.原子荧光光谱的产生过程过程： 过程： 当气态原子受到强特征辐射时，由基态跃迁到 激发态，约在10-8 s后，再由激发态跃迁回到基态，辐射出 与吸收光波长相同或不同的荧光。 特性： (1)属光致发光，二次发光。 (2)激发光源停止后，荧光立即消失。 (3)发射的荧光强度与照射的光强有关。 (4)不同元素的荧光波长不同。 (5)浓度很低时，强度与蒸气中该元素的密度成正比， 定量依据(适用于微量或痕量分析)。13:49:57
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2.原子荧光的产生类型 2.原子荧光的产生类型三种类型：共振荧光、非共振荧光与敏化荧光
(1)共振荧光 )共振荧光：气态原子吸收共振线被激发后，激发态原子再 共振荧光 发射出与共振线波长相同的荧光，见图A,C。 热共振荧光：若原子受热激发处于亚稳 热共振荧光 态，再吸收辐射进一步激发，然后再发 射出相同波长的共振荧光；见图B,D。
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(2)非共振荧光荧光与激发光的波长不相同时，产生非共振荧光。 直跃线荧光、阶跃线荧光、anti-Stokes荧光三种。 直跃线荧光(Stokes荧光): 直跃线荧光( 荧光) 荧光 跃回到高于基态的 亚稳态时所发射的荧 光；荧光波长大于激 发线波长(荧光能量 间隔小于激发线能量 间隔)。13:49:57
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直跃线荧光( 荧光) 直跃线荧光(Stokes荧光) 荧光Pb原子：吸收线283.13 nm,荧光线407.78 nm, 原子： 原子 同时存在两种形式。 铊原子： 铊原子：吸收线337.6 nm,共振荧光线337.6 nm, 直跃线荧光535.0 nm。a b c d
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阶跃线荧光： 阶跃线荧光：光照激发，非辐射方式释放部分能量后，再发射荧光返 回基态；荧光波长小于激发线波长(荧光能量间隔大于激 发线能量间隔);非辐射方式释放能量：碰撞，放热。 光照激发，再热激发，返至
高于基态的能级，发射荧 光，图(c)B,D 。 Cr原子： 吸收线359.35 nm; 再热激发，荧光发 射线357.87 nm; 见 图(c)B、D。13:49:57
a
b
c
d
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anti-Stokes荧光： 荧光： 荧光荧光波长小于激发线波长；先热激发再光照激发(或 反之),再发射荧光直接返回基态；见图(d) 。 铟原子：先热激发，再吸收光跃迁451.13 nm;发射荧 光410.18 nm, 图(d) A,C 。a b c d
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(3)敏化荧光受光激发的原子与另一种原子碰撞时，把激发能传 递另一个原子使其激发，后者发射荧光； 火焰原子化中观察不到敏化荧光； 非火焰原子化中可观察到。 所有类型中，共振荧光强度最大，最为有用。 所有类型中，共振荧光强度最大，最为有用。
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3.荧光猝灭与荧光量子效率 3.荧光猝灭与荧光量子效率荧光猝灭： 荧光猝灭 受激发原子与其他原子碰撞，能量以热 或其他非荧光发射方式给出，产生非荧光去激发过程， 使荧光减弱或完全不发生的现象。 荧光猝灭程度与原子化气氛有关，氩气气氛中荧光 猝灭程度最小。如何恒量荧光猝灭程度？ 荧光量子效率： 荧光量子效率 Φ = F f / F a F f 发射荧光的光量子数；F a吸收的光量子数。 荧光量子效率≈113:49:57
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4.待测原子浓度与荧光的强度 4.待测原子浓度与荧光的强度当光源强度稳定、辐射光平行、自吸可忽略 ，发射 荧光的强度 If 正比于基态原子对特定频率吸收光的吸收 强度 Ia : If = Φ · Ia 在理想情况下：
If = Φ I0 A K0 l N = K cI0 原子化火焰单位面积接受到的光源强度；A为受光照 射在检测器中观察到的有效面积；K0为峰值吸收系数；l 为吸收光程；N为单位体积内的基态原子数。13:49:57
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6.3.3 原子荧光光度计1.仪器类型单通道：每次分析一个元素； 多通道：每次可分析多个元素； 色散型：带分光系统； 非色散型：采用滤光器分离分析线和邻近线。 特点： 特点： 光源与检 测器成一 定角度。
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多通道原子荧光仪多个空心阴极灯同时照射，可同时分析多个元素。
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2.主要部件光源： 光源：高强度空心阴极灯、无极放电灯、可调频激 光器。 可调频激光器：高光强，窄谱线。 原子化装置： 原子化装置：与原子吸收法相同。 色散系统： 色散系统：光栅、滤光器。 检测系统。 检测系统。
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6.3.4 AFS的特点与应用 AFS的特点与应用特点： 检出限低，灵敏度高，谱线简单，干扰小，线性范围 宽(3~5个数量级),选择性极佳，不需基体分离等。 Cd的检出限可达10-12 g ·mL-1 ,Zn可达10-11 g · mL-1 20多种元素检出限优于AAS,易实现多元素同时测定。 不足之处： 存在荧光猝灭效应及散射光干扰等。
应用：食品卫生、生物试样及环境监测等方面。13:49:57
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内容选择： 内容选择：6.1 原子发射光谱法 6.2 原子吸收光谱法 6.3 原子荧光光谱法 第七章
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