儀器分析第8章原子熒光光譜分析法課件

1、第八章 原子熒光光譜法第一節(jié) 基本原理atomic emission spectrometry,AES第二節(jié) 原子熒光光譜分析 技術(shù)2022/7/24原子熒光光譜分析法（AFS）是利用原子熒光譜線的波長和強(qiáng)度進(jìn)行物質(zhì)的定性及定量分析方法，是介于原子發(fā)射光譜（AES）和原子吸收光譜（AAS）之間的光譜分析技術(shù)。它的基本原理是原子蒸氣吸收特征波長的光輻射之后,原子被激發(fā)至高能級(jí)，在躍遷至低能級(jí)的過程中，原子所發(fā)射的光輻射稱為原子熒光。 2022/7/24（1）有較低的檢出限，靈敏度高。特別對(duì)Cd、Zn等元素有相當(dāng)?shù)偷臋z出限，Cd可達(dá)0.001ngcm-3、Zn為0.04ngcm-3。（2）干擾較少

2、，譜線比較簡(jiǎn)單。（3）分析校準(zhǔn)曲線線性范圍寬，可達(dá)35個(gè)數(shù)量級(jí)。（4）能實(shí)現(xiàn)多元素同時(shí)測(cè)定。 優(yōu)點(diǎn)2022/7/24第一節(jié) 基本原理 basic principle of AES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(jí)，然后又躍遷返回基態(tài)或較低能級(jí)，同時(shí)發(fā)射出與激發(fā)波長相同或不同的發(fā)射即為原子熒光。一、原子熒光光譜的產(chǎn)生2022/7/24原子熒光光譜與原子發(fā)射光譜的區(qū)別原子熒光光譜是光致發(fā)光，也是二次發(fā)光，吸收具有選擇性，不遵循波爾茲曼定律，譜線簡(jiǎn)單。原子發(fā)射光譜是原子受熱運(yùn)動(dòng)粒子非彈性碰撞而被激發(fā)，遵循波爾茲曼定律，譜線復(fù)雜2022/7/24二、原子熒光光譜的類型共振熒

3、光resonance fluorescence 非共振熒光nonresonance fluorescence 直躍線熒光敏化熒光階躍線熒光2022/7/24自由原子吸收激發(fā)光源的特征波長輻射，成為激發(fā)態(tài)原子，并立即發(fā)射出相同波長的輻射，回到原來的能級(jí)，所發(fā)輻射為共振熒光。共振熒光對(duì)于多數(shù)元素來說其共振熒光線是相應(yīng)于原子激發(fā)態(tài)和基態(tài)間的共振躍遷。 2022/7/24共振熒光強(qiáng)度大，分析中應(yīng)用最多。在一定條件下，共振熒光強(qiáng)度與樣品中某元素濃度成正比。該法的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，目前已有20多種元素的檢出限優(yōu)于原子吸收光譜法和原子發(fā)射光譜法；譜線簡(jiǎn)單；在低濃度時(shí)校準(zhǔn)曲線的線性范圍寬達(dá)35個(gè)數(shù)量級(jí)，特別是用

4、激光做激發(fā)光源時(shí)更佳。主要用于金屬元素的測(cè)定，在環(huán)境科學(xué)、高純物質(zhì)、礦物、水質(zhì)監(jiān)控、生物制品和醫(yī)學(xué)分析等方面有廣泛的應(yīng)用。 2022/7/24元素的原子經(jīng)熱激發(fā)后處在較低的亞穩(wěn)態(tài)，通過吸收激發(fā)光源發(fā)射的特定的非共振線后，被進(jìn)一步激發(fā)，然后再發(fā)射出相同波長的共振熒光線。 熱助共振熒光2022/7/24是激發(fā)態(tài)原子直接躍遷到高于基態(tài)的亞穩(wěn)態(tài)時(shí)所發(fā)射的熒光，如Pb405.78nm。只有基態(tài)是多重態(tài)時(shí)，才能產(chǎn)生直躍線熒光。直躍線熒光階躍線熒光激發(fā)態(tài)原子先以非輻射形式去活化方式回到較低的激發(fā)態(tài)，再以輻射形式去活化回到基態(tài)而發(fā)射的熒光，如Na589.6nm 2022/7/24當(dāng)自由原子躍遷至某一能級(jí)，其獲

5、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(jí)所發(fā)射的熒光。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。例如銦吸收熱能后處于一較低的亞穩(wěn)能級(jí)，再吸收51.13nm的光后，發(fā)射410.18nm的熒光2022/7/24敏化原子熒光激發(fā)原子通過碰撞將其激發(fā)能轉(zhuǎn)移給另一個(gè)原子使其激發(fā)，后者再以輻射方式去活化而發(fā)射熒光?；鹧嬖踊髦械脑訚舛群艿停饕苑禽椛浞绞饺セ罨?，因此觀察不到敏化原子熒光。2022/7/24三、原子熒光定量分析關(guān)系式 當(dāng)光源強(qiáng)度穩(wěn)定、輻射光平行、自吸可忽略 ，發(fā)射熒光的強(qiáng)度 If 正比于基態(tài)原子對(duì)特定頻率吸收光的吸收強(qiáng)度 Ia ：

6、 If = IaI0 原子化火焰單位面積接受到的光源強(qiáng)度；A受光照射在檢測(cè)器中觀察到的有效面積；吸光系數(shù)；熒光量子效率N單位體積內(nèi)的基態(tài)原子數(shù)； l 為吸收光程在低濃度時(shí)： 2022/7/24第二節(jié) 原子熒光分析技術(shù) 色散型：帶分光系統(tǒng)； 非色散型：采用濾光器分離分析線和鄰近線；一、儀器裝置2022/7/24 色散型原子熒光光譜儀通常由四部分構(gòu)成：激發(fā)光源、原子化器、分光系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)連續(xù)光源：氙弧燈，光源穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便，壽命長，能用于多元素同時(shí)分析，但檢出限較差銳線光源：高強(qiáng)度空心陰極燈。光源輻射強(qiáng)度高，穩(wěn)定，可得到更好的檢出限。1、光源2022/7/24原子熒光分析儀對(duì)原子化器的要求與原子吸收光譜儀基本相同 。但要求不一樣：2、原子化器A、火焰氣體的熒光猝滅效應(yīng)小。目的：獲得較高的熒光效率B、盡量不用燃料氣體中含碳的火焰。目的：防止熒光猝滅（CO、CO2、N2）如空氣-乙炔火焰()、氫-氬火焰()