大學(xué)儀器分析教學(xué)課件(原子熒光光譜法)解析

一、概述generalization二、基本原理basictheory三、原子熒光光度計(jì)atomicfluorescencespectrometry第五節(jié)

原子熒光光譜分析法第六章

原子吸收光譜分析法atomicabsorptionspectrometry,AASatomicfluorescencespectrometry,AFE2023/10/7一、概述第五節(jié)

原子熒光光譜分析法第六章

原子吸收光譜分1一、概述原子在輻射激發(fā)下發(fā)射的熒光強(qiáng)度來定量分析的方法；1964年以后發(fā)展起來的分析方法；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：10-12g·cm-3；Zn：10-11g·cm-3；20種元素優(yōu)于AAS(2)譜線簡單、干擾小

(3)線性范圍寬（可達(dá)3～5個數(shù)量級）(4)易實(shí)現(xiàn)多元素同時(shí)測定（產(chǎn)生的熒光向各個方向發(fā)射）2.缺點(diǎn)存在熒光淬滅效應(yīng)、散射光干擾等問題；2023/10/7一、概述原子在輻射激發(fā)下發(fā)射的熒光強(qiáng)度來定量二、基本原理1．原子熒光光譜的產(chǎn)生過程

過程：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)；2023/10/7二、基本原理1．原子熒光光譜的產(chǎn)生過程2023/10/72.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)射出與共振線波長相同的熒光；見圖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)射出相同波長的共振熒光；見圖B、D；2023/10/72.原子熒光的產(chǎn)生類型三種類型：共振熒光、非共（2）非共振熒光當(dāng)熒光與激發(fā)光的波長不相同時(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；熒光波長大于激發(fā)線波長（熒光能量間隔小于激發(fā)線能量間隔）；abcd2023/10/7（2）非共振熒光當(dāng)熒光與激發(fā)光的波長不相同時(shí)，產(chǎn)生非共振直躍線熒光（Stokes熒光）Pb原子：吸收線283.13nm；熒光線407.78nm；同時(shí)存在兩種形式：鉈原子：吸收線337.6nm；共振熒光線337.6nm；直躍線熒光535.0nm；abcd2023/10/7直躍線熒光（Stokes熒光）Pb原子：吸收線283.13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)；熒光波長大于激發(fā)線波長（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，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357.87nm，圖(c)B、Dabcd2023/10/7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)anti-Stokes熒光：

熒光波長小于激發(fā)線波長；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；abcd2023/10/7anti-Stokes熒光：熒光波長小于激發(fā)線波長（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，共振熒光強(qiáng)度最大，最為有用。2023/10/7（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≈12023/10/73.熒光猝滅與熒光量子效率熒光猝滅：受4.待測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)射熒光的強(qiáng)度If正比于基態(tài)原子對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)；2023/10/74.待測原子濃度與熒光的強(qiáng)度當(dāng)光源強(qiáng)度三、原子熒光光度計(jì)

1．儀器類型

單通道：每次分析一個元素；多通道：每次可分析多個元素；

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)：光源與檢測器成一定角度；

2023/10/7三、原子熒光光度計(jì)1．儀器類型特點(diǎn)：2023/10/7多道原子熒光儀

多個空心陰極燈同時(shí)照射，可同時(shí)分析多個元素2023/10/7多道原子熒光儀多個空心陰極燈同時(shí)照射，可同時(shí)分析多個元素2．主要部件光源：高強(qiáng)度空心陰極燈、無極放電燈、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；檢測系統(tǒng)：

2023/10/72．主要部件光源：高強(qiáng)度空心陰極燈、無極放電燈、可調(diào)頻激光器內(nèi)容選擇：第一節(jié)原子吸收光譜分析基本原理basicprincipleofatomicabsorptionspectroscopy第二節(jié)原子吸收分光光度儀atomicabsorptionspectrometer第三節(jié)干擾與抑制interferencesan