原子光譜分析第五章原子熒光光譜分析

1、College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU第五章 原子熒光光譜分析Atomic Fluorescence SpectrometryAtomic Fluorescence Spectrometry（AFSAFS）College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU參考書 孫漢文，原子光譜分析，科學(xué)出版社，2004年5月 邱德仁，原子光譜分析，復(fù)旦大學(xué)出版社，2002年3月 鄧勃等，應(yīng)用原子吸收與原子熒光光譜分析，化工出版社，2003年4月 College of ChemistryCollege of C

2、hemistry，SCUSCU5.1 方法概述1960年代中期以后發(fā)展起來的一種新的痕量分析方法 。以原子在輻射能激發(fā)下發(fā)射的熒光強度進行定量分析的發(fā)射光譜分析法。機理儀器同AES、AAS比較College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU5.2基本原理基本原理原子熒光光譜的產(chǎn)生原子熒光光譜的產(chǎn)生 氣態(tài)自由原子吸收光源的特征輻射后，原子的外層電子躍遷到較高能級，然后又躍遷返回基態(tài)或較低能級，同時發(fā)射出與原激發(fā)輻射波長相同或不同的輻射即為原子熒光。原子熒光屬光致發(fā)光，也是二次發(fā)光。當(dāng)激發(fā)光源停止照射后，再發(fā)射過程立即停止。 原子熒光可分為三類：共振原

3、子熒光、非共振原子熒光與敏化原子熒光。 College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU共振熒光共振熒光 氣態(tài)自由原子吸收共振線被激發(fā)后，再發(fā)射出與原激發(fā)輻射波長相同的輻射即為共振熒光。特點：激發(fā)線與熒光線的能級相同若原子受熱激發(fā)處于亞穩(wěn)態(tài)，再吸收輻射進一步激發(fā)，然后再發(fā)射相同波長的共振熒光，此種稱為熱助共振熒光。激發(fā)態(tài)熒光:上下能級均為激發(fā)態(tài)College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU直躍線熒光 當(dāng)熒光與激發(fā)光的波長不相同時，產(chǎn)生非共振熒光。非共振熒光又分為直躍線熒光、階躍線熒光。激發(fā)態(tài)原子躍遷回

4、至高于基態(tài)的亞穩(wěn)態(tài)時所發(fā)射的熒光稱為直躍線熒光。基態(tài)是多重態(tài)時產(chǎn)生，微弱。激發(fā)能大于熒光能，即 熒光線的波長大于激發(fā)線的波長稱為直躍線熒光（Stokes熒光）。College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU階躍線熒光階躍線熒光兩種情況，正常階躍線熒光正常階躍線熒光為被光照激發(fā)的原子，以非輻射形式去激發(fā)返回到較低能級，再以輻射形式返回基態(tài)而發(fā)射的熒光。其熒光波長大于激發(fā)線波長。其熒光波長大于激發(fā)線波長。 熱助熱助(光激發(fā)光激發(fā)+熱激發(fā)熱激發(fā)) 階階躍線熒光躍線熒光為被光致激發(fā)的原子，躍遷至中間能級，又發(fā)生熱激發(fā)至高能級，然后返回至低能級發(fā)射的熒光。

5、僅當(dāng)能級差小到熱能可以使激發(fā)態(tài)原子由低到高時發(fā)生。College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCUStokes和反stocks分別表示激發(fā)波長小于或者大于熒光波長.如:自由原子躍遷至某一能級，其獲得的能量一部分是由光源激發(fā)能供給，另一部分是熱能供給，然后返回低能級所發(fā)射的熒光為anti-Stokes熒光。其熒光能大于激發(fā)能，熒光波長小于激發(fā)線波長。anti-Stokes熒光College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU敏化熒光敏化熒光受光激發(fā)的原子與另一種原子（待測）碰撞時，把激發(fā)能傳遞給另一個原子（

6、待測）使其激發(fā)，后者在以輻射形式去激發(fā)躍遷到基態(tài) 而發(fā)射熒光即為敏化熒光。原子熒光共振熒光共振熒光熱助共振熒光非共振熒光直躍型熒光階躍型（正常、熱助）熒光反斯托克斯熒光敏化熒光College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU5.3原子熒光測量的基本關(guān)系式原子熒光測量的基本關(guān)系式 If = IaIf：共振熒光熒光強度Ia：某一頻率激發(fā)光的吸收強度 ：熒光量子效率，它表示發(fā)射熒光光量子數(shù)與吸收激發(fā)光量子數(shù)之比。 College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU若激發(fā)光源是穩(wěn)定的，入射光是平行而均勻的光束，自

7、吸可忽略不計若激發(fā)光源是穩(wěn)定的，入射光是平行而均勻的光束，自吸可忽略不計，根據(jù)Lamber-Beer定律： Ia = I0(1- e -KvLC)Ia：基態(tài)原子吸收光強度I0: 激發(fā)光光強Kv：頻率V的峰值吸收系數(shù)L：吸收光程C：吸收原子的濃度College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU在弱吸收條件下，Talor級數(shù)展開的高次項可以忽略： Ia = I0KvLC結(jié)合 If = Ia整理可得 If = I0ACK積分吸收系數(shù)，Kv峰值吸收，A總吸收系數(shù)當(dāng)儀器與操作條件一定時 If = KC上式為原子熒光定量分析的基礎(chǔ)。College of Che

8、mistryCollege of Chemistry，SCUSCUIf = I0AC 弱吸收條件下，熒光強度與被測元素C 有線性關(guān)系。 熒光強度正比于激發(fā)光強I0?？梢酝ㄟ^增加激發(fā)光強提高靈敏度。 原子吸收測定的是透光率(透射/入射)。 熒光垂直于激發(fā)光入射方向避開透射光的影響。 熒光產(chǎn)率 收到共存物淬滅和熒光傳播途徑的影響大。College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU量子效率與熒光猝滅量子效率與熒光猝滅熒光量子效率熒光量子效率：表示發(fā)射熒光光量子數(shù)與吸收激發(fā)光量子數(shù)之比。 = = f f/A A 受光激發(fā)的原子，可能發(fā)射共振熒光，也可能發(fā)射

9、非共振熒光，還可能無輻射躍遷至低能級，所以量子效率一般小于1。熒光猝滅熒光猝滅：受激原子和其它粒子碰撞，把一部分能量變成熱運動與其它形式的能量，因而發(fā)生無輻射的去激發(fā)過程的現(xiàn)象。 熒光猝滅會使熒光的量子效率降低，熒光強度減弱。 College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU5.4 原子熒光光譜法儀器儀器原子熒光光度計：非色散型非色散型色散型色散型 原子熒光光度計與原子吸收光度計在很多組件上是相同的。如原子化器（火焰和石墨爐）；用切光器及交流放大器來消除原子化器中直流發(fā)射信號的干擾；檢測器為光電倍增管等。 College of ChemistryC

10、ollege of Chemistry，SCUSCU光源 在原子熒光光度計中，銳線光源采用高在原子熒光光度計中，銳線光源采用高強度空心陰極燈、無極放電燈、激光和等離強度空心陰極燈、無極放電燈、激光和等離子體等。常用的連續(xù)光源是氙弧燈子體等。常用的連續(xù)光源是氙弧燈 。 連續(xù)光源穩(wěn)定，操作簡便，壽命長，能連續(xù)光源穩(wěn)定，操作簡便，壽命長，能用于多元素同時分析，散射光以及通帶內(nèi)的用于多元素同時分析，散射光以及通帶內(nèi)的其他譜線的干擾嚴重，但檢出限較差。其他譜線的干擾嚴重，但檢出限較差。College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU高強度空心陰極燈高強度空心

11、陰極燈特點是在普通空極陰極燈中，加上一對輔助電極。輔助電極的作用是產(chǎn)生第二次放電，從而大大提高金屬元素的共振線強度（對其它譜線的強度增加不大）。惰性氣體電離-陰極物質(zhì)濺射-碰撞 激發(fā)-輻射Analytical Methods for Atomic AbsorptionSpectroscopy Copyright 1996 The Perkin-Elmer Corporation.輔助電極College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU無極放電燈比高強度空心陰極燈的亮度高，自吸小，壽命長。特別適用于在短波區(qū)內(nèi)有共振線的易揮發(fā)元素的測定。Antimon

12、y銻, arsenic砷, bismuth鉍, cadmium鎘, cesium銫, germanium鍺, lead鉛, mercury汞,Phosphorus磷, potassium鉀, rubidium銣， selenium硒, tellurium碲, thallium鉈, tin錫 and zinc鋅.College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU新型光源ICP光源：將被測元素的溶液霧化后帶入ICP炬就成了高強度、穩(wěn)定的銳線激發(fā)光源。價格昂貴。激光：燃料激光器結(jié)合倍頻技術(shù)可獲得紫外區(qū)的高強度的銳線激發(fā)光源，波長可調(diào)，價格昂貴。Colleg

13、e of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU原子化器原子熒光分析儀對原子化器的要求與原子吸收光譜儀基本相同 。主要采取低溫火焰原子化器，乙炔空氣焰，氫氧焰，氫氬焰?；鹧娉蕡A柱形。原子吸收當(dāng)中的原子化器長而扁增加吸收光程。氫化物原子化法。College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU氫化物原子化法在原子熒光中的應(yīng)用氫化物原子化法在原子熒光中的應(yīng)用氫化法是原子吸收和原子熒光光度法中的重要分析方法，主要用于易形成氫化物的金屬，如砷、碲、鉍、硒、銻、錫、鍺和鉛等，汞生成汞蒸氣。 氫化法是以強還原劑硼氫化鈉在酸性介質(zhì)中

14、與待測元素反應(yīng)，生成氣態(tài)的氫化物后，在引入原子化器中進行分析。 由于硼氫化鈉在弱堿性溶液中易于保存，使用方便，反應(yīng)速度快，且很容易地將待測元素轉(zhuǎn)化為氣體，所以在原子吸收和原子熒光光度法中得到廣泛的應(yīng)用。College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)在原子熒光中，為了檢測熒光信號，避免待測元素本身發(fā)射的譜線，要求光源、原子化器和檢測器三者處于直角。而原子吸收光度計中，這三者是處于一條直線上。光致激發(fā)是一種一種選擇性激發(fā)，激發(fā)態(tài)原子分布在幾個能級，并不遵守boltzman分布，光譜簡單。因此可以利用濾光片進行檢測，盡可能利用光譜通量。

15、College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU色散型和非色散型色散型和非色散型 光學(xué)系統(tǒng)的作用是充分利用激發(fā)光源的能量和接收有用的熒光信號，減少和除去雜散光。 色散系統(tǒng)對分辨能力要求不高，但要求有較大的集光本領(lǐng)，常用的色散元件是光柵。College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU非色散型AFS儀器 非色散型儀器的濾光器用來分離分析線和鄰近譜線，降低背景。 非色散型儀器的優(yōu)點是照明立體角大，光譜通帶寬，集光本領(lǐng)大，熒光信號強度大，儀器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。 缺點是散射光的影響大。College of C

16、hemistryCollege of Chemistry，SCUSCU檢測器常用的是光電倍增管，在多元素原子熒光分析儀中，也用光導(dǎo)攝象管、析象管做檢測器。檢測器與激發(fā)光束成直 角配置，以避免激發(fā)光源對檢測原子熒光信號的影響。 熒光弱，要求噪音和暗電流小，對于非色散型的儀器，為排除室內(nèi)光線影響，選用響應(yīng)范圍為160-320nm的日盲光電倍增管。College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU5.5原子熒光光譜分析法干擾及消除原子熒光光譜分析法干擾及消除 原子熒光的主要干擾是猝滅效應(yīng)。這種干擾可采用減少溶液中其它干擾離子的濃度避免。 其它干擾因素如光譜

17、干擾、化學(xué)干擾、物理干擾等與原子吸收光譜法相似。 College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU原子熒光光譜分析法干擾及消除原子熒光光譜分析法干擾及消除 在原子熒光法中由于光源的強度比熒光強度高幾個數(shù)量級，因此散射光可產(chǎn)生較大的正干擾。 減少散射干擾，主要是減少散射微粒。采用預(yù)混火焰、增高火焰觀測高度和火焰溫度，或使用高揮發(fā)性的溶劑等，均可以減少散射微粒。 也可采用扣除散射光背景的方法消除其干擾。College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU5.6 原子熒光光譜法特點1.高靈敏度、低檢出限：高靈敏度

18、、低檢出限：特別對Cd、Zn等元素有相當(dāng)?shù)偷臋z出限，Cd可達0.001ng.cm-3、Zn為0.04ng.cm-3。由于原子熒光的輻射強度與激發(fā)光源成比例，采用新的高強度光源可進一步降低其檢出限。2.譜線簡單、干擾少。譜線簡單、干擾少。3.分析校準曲線線性范圍寬，可達分析校準曲線線性范圍寬，可達3 5個數(shù)量級。個數(shù)量級。4.多元素同時測定。多元素同時測定。 在冶金、地質(zhì)、石油、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、地球化學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等各個領(lǐng)域內(nèi)獲得了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。 College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU環(huán)境 2000年 16卷 4期 中國環(huán)境監(jiān)測

19、起止頁碼：32-34 頁 雙道氫化物原子熒光法測定水和土壤中的砷 顧捷 袁靜 閱讀全文 下載全文揚州市環(huán)境監(jiān)測站 文摘:用雙道氫化物發(fā)生原子熒光測定水、土壤櫚中的砷含量，方法簡捷、快速、準確，二次污染物少，濃度大于時，對測量結(jié)果有影響。主機通過與微機相聯(lián)可直接得出監(jiān)測數(shù)據(jù)，大大減輕了監(jiān)人員的工作量，測定結(jié)果令人滿意。 關(guān)鍵詞:砷 硼氯化鉀 原子熒光法 水質(zhì)監(jiān)測 土壤監(jiān)測 ISSN: 1002-6002 C N: 分類號:X832.02 X833.02 College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU聯(lián)用技術(shù)形態(tài)分析 2000年 3期 國外分析儀器技

20、術(shù)與應(yīng)用 起止頁碼：22-26 頁 HPLC與AAS,AFS聯(lián)用技術(shù)在元素化學(xué)形態(tài)分析中的應(yīng)用 王麗 湯志勇 閱讀全文 下載全文中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 文摘:本文介紹了高效液相色譜與原子吸收光譜、原子熒光光譜的聯(lián)用技術(shù)及其應(yīng)用于元素化學(xué)形態(tài)分析的現(xiàn)狀、前景及存在問題。著重論述了用于元素形態(tài)分析的高效液相色譜分離方法及聯(lián)用接口。 關(guān)鍵詞:HPLC 元素化學(xué)形態(tài)分析 AAS AFS ISSN: 1001-7828 C N: 分類號:O657.72 O657.31 College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU生物醫(yī)藥樣品 2002

21、年 19卷 3期 微量元素與健康研究 起止頁碼：56-57 頁 AFS2202原子熒光光度法測定血清中的鉛 劉培棟 李清昌 閱讀全文 下載全文遼寧有色地質(zhì)測試中心 沈陽110121 文摘:采用硝酸高氯酸硝化樣品，應(yīng)用AFS2202原子熒光光度計測定鉛的含量，具有操作簡單、快速、取樣量少，靈敏度高等優(yōu)點，迥的檢出限為0.66ng/ml，適于大批樣品的分析。 關(guān)鍵詞:AFS2202 原子熒光光度法 血清 鉛 ISSN: 1005-5320 C N: 分類號:R446College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU地質(zhì)樣品1992年 11卷 2期 分析試

22、驗室 起止頁碼：75-77 頁HCLICPAFS測定地質(zhì)樣品中鋰,鈉,鉀,銣王芹香 閱讀全文 下載全文文摘:關(guān)鍵詞:ICPAFS 地質(zhì)樣品 鉀 鈉 鋰 銣 ISSN: 1000-0720 C N: 分類號:O614.11 熒光光譜儀及Li、Na、K、Rb燈組件。(美國貝爾德公司) Li、Na、K、Rb標準溶液：分別取光譜純的碳酸鋰、氯化鉀、氯化鈉、硝酸銣溶解液，制成含Li、Na、K、Rb 各100gmL的水溶液然后稀釋成所需濃度的標準溶液。二、實驗方法用含0和lgmL的低、高兩點濃度Li、Na、K、Rb 的2 H 0溶液將儀器標準化在選擇的儀器參數(shù)下，依ICP AFS測定方法進行測定。i儀器參

23、數(shù)的選擇本文采用固定其他參數(shù)變化其中一個參數(shù)的辦法測出檢出限College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU地質(zhì)樣品1997年 4期 國外分析儀器技術(shù)與應(yīng)用 起止頁碼：62-65 頁懸浮液氫化物發(fā)生及還原法AFS測定地質(zhì)樣品中的砷,銻鉍和汞湯志勇 李光道 閱讀全文 下載全文中國地質(zhì)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系 文摘:本文提出了一種把懸浮液技術(shù)與砷、銻、鉍和氫化物發(fā)生及汞蒸氣還原原子熒光光譜法（）相結(jié)合測定地質(zhì)樣品中砷、銻、鉍和汞的分析方法。試驗了酸介質(zhì)、懸浮液粒度、懸浮液濃度等因素對砷、銻、鉍氫化物發(fā)生效率及汞蒸氣還原效率的影響。以國家水系沉積物級標準作標準系列

24、，測定了土壤標樣及地質(zhì)樣品中的砷，水溶液標準校正測定銻、鉍、汞，所獲得的測定結(jié)果準確可靠。關(guān)鍵詞:地質(zhì)樣品 砷 銻 鉍 汞 懸浮液 AFS 汞還原 ISSN: 1001-7828 C N: 分類號:P575.4 College of ChemistryCollege of Chemistry，SCUSCU農(nóng)業(yè)2004年 24卷 1期 麥類作物學(xué)報 起止頁碼：66-69 頁微波消解HG-AFS法測定小麥中硒含量的研究趙鎖勞 段敏 孫新濤 王波 溫瑞云 閱讀全文 下載全文西北農(nóng)林科技大學(xué)測試中心 陜西楊陵712100 文摘:為了探討小麥中硒含量的快速測定方法，本文考察了酸消解體系、微波功率、消解時

25、間、酸用量等因素對利用微波消解HG-AFS法測定小麥中硒含量結(jié)果的影響，優(yōu)選出了儀器的最佳工作條件，并以最佳樣品消解條件和儀器工作條件測定5種小麥樣品和國家小麥標準物質(zhì)(GBW08503)中的硒含量。結(jié)果表明，小麥標準物質(zhì)中硒的測定值與標準值相吻合，5種小麥樣品中硒的相對標準偏差在544821之間，本法的檢出限為0052ngml-1，濃度在0200ngml-1范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，且具有操作簡便、快速、靈敏度高、污染小等特點。關(guān)鍵詞:小麥 硒 含量測定 微波消解 HG-AFS法 原子熒光 質(zhì)量檢驗 ISSN: 1009-1041 C N: 分類號:F762.1 College of Chem

26、istryCollege of Chemistry，SCUSCU食品1998年 10卷 2期 天然產(chǎn)物研究與開發(fā) 起止頁碼：49-52 頁HGAFS測定絞股藍茶葉中微量硒鄒菁 閱讀全文 下載全文武漢化工學(xué)院 文摘:本文采用測定絞股藍茶葉中微量硒，比較了種濕法消解體系對鳳藍茶葉的消解情況，系統(tǒng)地考察了測定的各項最佳條件，共存離子的影響及干擾的消除。本法的檢出限為回收率為方法用于絞股藍茶葉中微量硒的測定，獲得滿意結(jié)果。關(guān)鍵詞:HGAFS 膠股藍茶葉 硒 測定 ISSN: 1001-6880 C N: 分類號:Q946.911 TS272College of ChemistryCollege of

27、Chemistry，SCUSCU醫(yī)藥2003年 17卷 1期 山東理工大學(xué)學(xué)報 起止頁碼：20-23 頁微波消解、AAS、AFS法測定中藥中痕量重金屬崔洪友1 王濤2 沈忠耀2 戴猷元2 閱讀全文 下載全文1山東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 山東淄博255049 2清華大學(xué)化學(xué)工程系 北京100084 文摘:結(jié)合AAS和AFS法對兩種中成藥中的砷、汞、鉛、銅4種重金屬進行了分析。討論了微波消解的最適條件。使用程控升溫的方法解決了微波消解制樣中的消解徹底性和安全性問題。通過與標準樣的對照表明，所確定的消解條件是可靠的。關(guān)鍵詞:中成藥 重金屬 砷 汞 鉛 銅 含量測定 微波消解法 AAS法 AFS法 原子吸收法 原子熒光法 ISSN: 1007-1857 C N: