《原子螢光光譜分析》講述了利用原子螢光譜線的波長和強度進行物質的定性與定量分析的方法。原子蒸氣吸收特徵波長的輻射之後，原子激發到高能級，激發態原子接著以輻射方式去活化，由高能級躍遷到較低能級的過程中所發射的光稱為原子螢光。當激發光源停止照射之後，發射螢光的過程隨即停止。
基本介紹
- 中文名：原子螢光光譜分析
- 外文名：atomic fluorescence spectrometry
- 類別：分析方法
- 國家：中國
概述,基本原理,分析方法,儀器構造,圖書,套用,
概述
atomic fluorescence spectrometry
原子螢光可分為 3類：即共振螢光、非共振螢光和敏化螢光，其中以共振原子螢光最強，在分析中套用最廣。共振螢光是所發射的螢光和吸收的輻射波長相同。只有當基態是單一態，不存在中間能級，才能產生共振螢光。非共振螢光是激發態原子發射的螢光波長和吸收的輻射波長不相同。非共振螢光又可分為直躍線螢光、階躍線螢光和反斯托克斯螢光。直躍線螢光是激發態原子由高能級躍遷到高於基態的亞穩能級所產生的螢光。階躍線螢光是激發態原子先以非輻射方式去活化損失部分能量，回到較低的激發態，再以輻射方式去活化躍遷到基態所發射的螢光。直躍線和階躍線螢光的波長都是比吸收輻射的波長要長。反斯托克斯螢光的特點是螢光波長比吸收光輻射的波長要短。敏化原子螢光是激發態原子通過碰撞將激發能轉移給另一個原子使其激發，後者再以輻射方式去活化而發射的螢光。
根據螢光譜線的波長可以進行定性分析。在一定實驗條件下，螢光強度與被測元素的濃度成正比。據此可以進行定量分析。
原子螢光光譜儀分為色散型和非色散型兩類。兩類儀器的結構基本相似，差別在於非色散儀器不用單色器。色散型儀器由輻射光源、單色器、原子化器、檢測器、顯示和記錄裝置組成。輻射光源用來激發原子使其產生原子螢光。可用連續光源或銳線光源，常用的連續光源是氙弧燈，可用的銳線光源有高強度空心陰極燈、無極放電燈及可控溫度梯度原子光譜燈和雷射。單色器用來選擇所需要的螢光譜線，排除其他光譜線的干擾。原子化器用來將被測元素轉化為原子蒸氣，有火焰、電熱、和電感耦合等離子焰原子化器。檢測器用來檢測光信號，並轉換為電信號，常用的檢測器是光電倍增管。顯示和記錄裝置用來顯示和記錄測量結果，可用電錶、數字表、記錄儀等。
原子螢光光譜分析法具有設備簡單、靈敏度高、光譜干擾少、工作曲線線性範圍寬、可以進行多元素測定等優點。在地質、冶金、石油、生物醫學、地球化學、材料和環境科學等各個領域內獲得了廣泛的套用。
基本原理
原子螢光光譜法是通過測量待測元素的原子蒸氣在輻射能激發下產生的螢光發射強度，來確定待測元素含量的方法。
氣態自由原子吸收特徵波長輻射後，原子的外層電子從基態或低能級躍遷到高能級經過約10-8s，又躍遷至基態或低能級，同時發射出與原激發波長相同或不同的輻射，稱為原子螢光。原子螢光分為共振螢光、直躍螢光、階躍螢光等。
發射的螢光強度和原子化器中單位體積該元素基態原子數成正比，式中：I f為螢光強度；φ為螢光量子效率，表示單位時間內發射螢光光子數與吸收激發光光子數的比值，一般小於1；Io為激發光強度；A為螢光照射在檢測器上的有效面積；L為吸收光程長度；ε為峰值摩爾吸光係數；N為單位體積內的基態原子數。
原子螢光發射中，由於部分能量轉變成熱能或其他形式能量，使螢光強度減少甚至消失，該現象稱為螢光猝滅。
分析方法
物質吸收電磁輻射後受到激發，受激原子或分子以輻射去活化，再發射波長與激發輻射波長相同或不同的輻射。當激發光源停止輻照試樣之後，再發射過程立即停止，這種再發射的光稱為螢光；若激發光源停止輻照試樣之後，再發射過程還延續一段時間，這種再發射的光稱為磷光。螢光和磷光都是光致發光。
儀器構造
原子螢光分析儀分非色散型原子螢光分析儀與色散型原子螢光分析儀。這兩類儀器的結構基本相似，差別在於單色器部分。兩類儀器的光路圖如右圖所示：
1、激發光源：可用連續光源或銳線光源。常用的連續光源是氙弧燈，常用的銳線光源是高強度空心陰極燈、無極放電燈、雷射等。連續光源穩定，操作簡便，壽命長，能用於多元素同時分析，但檢出限較差。銳線光源輻射強度高，穩定，可得到更好的檢出限。
2、原子化器：原子螢光分析儀對原子化器的要求與原子吸收光譜儀不同。
3、光學系統：光學系統的作用是充分利用激發光源的能量和接收有用的螢光信號，減少和除去雜散光。色散系統對分辨能力要求不高，但要求有較大的集光本領，常用的色散元件是光柵。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。非色散型儀器的優點是照明立體角大，光譜通頻寬，集光本領大，螢光信號強度大，儀器結構簡單，操作方便。缺點是散射光的影響大。
4、檢測器：常用的是光電倍增管，在多元素原子螢光分析儀中，也用光導攝象管、析象管做檢測器。檢測器與激發光束成直 角配置，以避免激發光源對檢測原子螢光信號的影響。
圖書
《原子螢光光譜分析》
【主編】： 劉明鐘、湯志勇、劉雯欣
【出刊日期】： 2008-1-1 0:00:00
原子螢光光譜分析
原子螢光光譜分析【出版單位】： 化工出版社
【期刊號】： 978-7-5025-9668-2
套用
原子螢光光譜法具有靈敏度高、譜線簡單，在低濃度時線譜範圍寬達3~5個數量級等優點。但是，對含量的基體複雜的樣品分析，有一定難度。
