儀器分析教學(xué)原子熒光光譜法

1、儀器分析教學(xué)課件原子熒光光譜法2022/8/31第1頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)50分，星期日一、概述 原子在輻射激發(fā)下發(fā)射的熒光強(qiáng)度來(lái)定量分析的方法； 1964年以后發(fā)展起來(lái)的分析方法；屬發(fā)射光譜但所用儀器與原子吸收儀器相近；1.特點(diǎn) (1) 檢出限低、靈敏度高 Cd：10-12 g cm-3； Zn：10-11 g cm-3；20種元素優(yōu)于AAS (2) 譜線簡(jiǎn)單、干擾小 (3) 線性范圍寬（可達(dá)35個(gè)數(shù)量級(jí)） (4) 易實(shí)現(xiàn)多元素同時(shí)測(cè)定（產(chǎn)生的熒光向各個(gè)方向發(fā)射）2.缺點(diǎn) 存在熒光淬滅效應(yīng)、散射光干擾等問(wèn)題；2022/8/31第2頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，1

2、3點(diǎn)50分，星期日二、基本原理 1原子熒光光譜的產(chǎn)生過(guò)程 過(guò)程： 當(dāng)氣態(tài)原子受到強(qiáng)特征輻射時(shí)，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，約在10-8s后，再由激發(fā)態(tài)躍遷回到基態(tài)，輻射出與吸收光波長(zhǎng)相同或不同的熒光； 特點(diǎn)： （1）屬光致發(fā)光；二次發(fā)光； （2）激發(fā)光源停止后，熒光立即消失； （3）發(fā)射的熒光強(qiáng)度與照射的光強(qiáng)有關(guān)； （4）不同元素的熒光波長(zhǎng)不同； （5）濃度很低時(shí)，強(qiáng)度與蒸氣中該元素的密度成正比，定量依據(jù)(適用于微量或痕量分析)；2022/8/31第3頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)50分，星期日 2.原子熒光的產(chǎn)生類型 三種類型：共振熒光、非共振熒光與敏化熒光（1）共振熒光 共振熒光：氣

3、態(tài)原子吸收共振線被激發(fā)后，激發(fā)態(tài)原子再發(fā)射出與共振線波長(zhǎng)相同的熒光；見(jiàn)圖A、C； 熱共振熒光：若原子受熱激發(fā)處于壓穩(wěn)態(tài)，再吸收輻射進(jìn)一步激發(fā)，然后再發(fā)射出相同波長(zhǎng)的共振熒光；見(jiàn)圖B、D；2022/8/31第4頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)50分，星期日（2）非共振熒光 當(dāng)熒光與激發(fā)光的波長(zhǎng)不相同時(shí)，產(chǎn)生非共振熒光； 分為：直躍線熒光、階躍線熒光、anti-Stokes熒光三種； 直躍線熒光（Stokes熒光）：躍回到高于基態(tài)的亞穩(wěn)態(tài)時(shí)所發(fā)射的熒光；熒光波長(zhǎng)大于激發(fā)線波長(zhǎng)（熒光能量間隔小于激發(fā)線能量間隔）；a b c d2022/8/31第5頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，1

4、3點(diǎn)50分，星期日直躍線熒光（Stokes熒光）Pb原子：吸收線283.13 nm；熒光線407.78nm；同時(shí)存在兩種形式：鉈原子：吸收線337.6 nm；共振熒光線337.6nm；直躍線熒光535.0nm；a b c d2022/8/31第6頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)50分，星期日階躍線熒光： 光照激發(fā)，非輻射方式釋放部分能量后，再發(fā)射熒光返回基態(tài)；熒光波長(zhǎng)大于激發(fā)線波長(zhǎng)（熒光能量間隔小于激發(fā)線能量間隔）；非輻射方式釋放能量：碰撞，放熱； 光照激發(fā)，再熱激發(fā)，返至高于基態(tài)的能級(jí)，發(fā)射熒光，圖(c)B、D ； Cr原子：吸收線359.35nm；再熱激發(fā)，熒光發(fā)射線357.8

5、7nm，圖(c)B、Da b c d2022/8/31第7頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)50分，星期日anti-Stokes熒光： 熒光波長(zhǎng)小于激發(fā)線波長(zhǎng)；先熱激發(fā)再光照激發(fā)(或反之)，再發(fā)射熒光直接返回基態(tài)；圖(d) ； 銦原子：先熱激發(fā)，再吸收光躍遷451.13nm；發(fā)射熒光410.18nm， 圖(d)A、C ；a b c d2022/8/31第8頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)50分，星期日（3）敏化熒光 受光激發(fā)的原子與另一種原子碰撞時(shí)，把激發(fā)能傳遞另一個(gè)原子使其激發(fā)，后者發(fā)射熒光； 火焰原子化中觀察不到敏化熒光； 非火焰原子化中可觀察到。 所有類型中，共振熒

6、光強(qiáng)度最大，最為有用。2022/8/31第9頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)50分，星期日 3.熒光猝滅與熒光量子效率 熒光猝滅： 受激發(fā)原子與其他原子碰撞，能量以熱或其他非熒光發(fā)射方式給出，產(chǎn)生非熒光去激發(fā)過(guò)程，使熒光減弱或完全不發(fā)生的現(xiàn)象。 熒光猝滅程度與原子化氣氛有關(guān)，氬氣氣氛中熒光猝滅程度最小。如何恒量熒光猝滅程度？ 熒光量子效率： = f / a f 發(fā)射熒光的光量子數(shù)； a吸收的光量子數(shù)之比； 熒光量子效率12022/8/31第10頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)50分，星期日 4.待測(cè)原子濃度與熒光的強(qiáng)度 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

7、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 ； If = Ia在理想情況下： I0 原子化火焰單位面積接受到的光源強(qiáng)度；A為受光照射在檢測(cè)器中觀察到的有效面積；K0為峰值吸收系數(shù)；l 為吸收光程；N為單位體積內(nèi)的基態(tài)原子數(shù)；2022/8/31第11頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)50分，星期日三、原子熒光光度計(jì) 1儀器類型 單通道：每次分析一個(gè)元素； 多通道：每次可分析多個(gè)元素； 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； 特點(diǎn)： 光源與檢測(cè)器成一定角度； 2022/8/31第12頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)50分，星期日多道原

8、子熒光儀 多個(gè)空心陰極燈同時(shí)照射，可同時(shí)分析多個(gè)元素 2022/8/31第13頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)50分，星期日2主要部件光源：高強(qiáng)度空心陰極燈、無(wú)極放電燈、可調(diào)頻激光器； 可調(diào)頻激光器：高光強(qiáng)、窄譜線；原子化裝置：與原子吸收法相同；色散系統(tǒng)：光柵、濾光器；檢測(cè)系統(tǒng)： 2022/8/31第14頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)50分，星期日內(nèi)容選擇：第一節(jié) 原子吸收光譜分析基本原理basic principle of atomic absorption spectroscopy第二節(jié) 原子吸收分光光度儀atomic absorption spectrometer第三節(jié) 干擾與抑制interferences and elimination第四節(jié) 操作條件選擇與應(yīng)用choice o