儀器分析第8章原子熒光光譜分析法.ppt

1、2020/7/28,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),2020/7/28,原子熒光光譜分析法（AFS）是利用原子熒光譜線的波長和強度進行物質(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，在躍遷至低能級的過程中，原子所發(fā)射的光輻射稱為原子熒光。,2020/7/28,（1）有較低的檢出限，靈敏度高。特別對Cd、Zn 等元素有相當?shù)偷臋z出限，Cd可達0.001ngcm-3、 Zn為

2、0.04ngcm-3。 （2）干擾較少，譜線比較簡單。 （3）分析校準曲線線性范圍寬，可達35個數(shù)量級。 （4）能實現(xiàn)多元素同時測定。,優(yōu)點,2020/7/28,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，然后又躍遷返回基態(tài)或較低 能級，同時發(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,2020/7/28,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，譜線簡單。,原子發(fā)射光譜是原子受熱運動粒子非彈性碰撞而 被激發(fā)，遵循波

3、爾茲曼定律，譜線復(fù)雜,2020/7/28,二、原子熒光光譜的類型,共振熒光 resonance fluorescence,非共振熒光 nonresonance fluorescence,直躍線熒光,敏化熒光,階躍線熒光,2020/7/28,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，所發(fā)輻射為共振熒光。,共振熒光,對于多數(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。,2020/7/28,共振熒光強度大，分析中應(yīng)用最多。在一定條件下， 共振熒光強度與樣品中某元素濃度成正比。該法的 優(yōu)點是靈敏度高，目前已有20多種元素的檢出限優(yōu)

4、 于原子吸收光譜法和原子發(fā)射光譜法；譜線簡單； 在低濃度時校準曲線的線性范圍寬達35個數(shù)量級， 特別是用激光做激發(fā)光源時更佳。,主要用于金屬元素的測定，在環(huán)境科學、高純物質(zhì)、 礦物、水質(zhì)監(jiān)控、生物制品和醫(yī)學分析等方面有廣 泛的應(yīng)用。,2020/7/28,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,2020/7/28,是激發(fā)態(tài)原子直接躍遷到高于基態(tài)的亞穩(wěn)態(tài)時所發(fā)射 的熒光，如Pb405.78nm。只有基態(tài)是多重態(tài)時，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

5、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,2020/7/28,當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。,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，再吸收51.13nm的光后，發(fā)射410.18nm的熒光,2020/7/28,敏化原子熒光,激發(fā)原子通過碰撞將其激發(fā)能轉(zhuǎn)移給另一個原子 使其激發(fā)，后者再以輻射方式去活化而發(fā)射熒光。,火焰原子化器中的原子濃度很低，主要以非輻射方式 去活化，因此觀察不到敏化原子熒光。,2020

6、/7/28,三、原子熒光定量分析關(guān)系式,當光源強度穩(wěn)定、輻射光平行、自吸可忽略 ，發(fā)射熒光的強度 If 正比于基態(tài)原子對特定頻率吸收光的吸收強度 Ia ： If = Ia,I0 原子化火焰單位面積接受到的光源強度； A受光照射在檢測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：,2020/7/28,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,2020/7/28,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)、檢測系統(tǒng),連續(xù)光源：氙弧燈，光源穩(wěn)定，操作簡便，壽命長， 能用于多元素同時分析，但檢出限較差 銳線光源：高強度空心陰極燈。光源輻射強度高， 穩(wěn)定，可得到更好的檢出限。,1、光源,2020/7/28,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 。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()