原子荧光光谱仪讲义ppt课件.ppt
原子荧光光谱仪,主要内容,（一）原子荧光简介（二）原子荧光发展史（三）原子荧光分析原理（四）原子荧光光谱仪组成（五）原子荧光光谱仪分析注意事项,（一）原子荧光简介 原子荧光光谱分析是20世纪60年代中期提出并发展起来的光谱分析技术,是原子光谱法中的一个重要分支， 它是原子吸收和原子发射光谱的综合与发展，是一种优良的痕量分析技术。 原子荧光光谱分析是利用原子荧光谱线的波长和强度进行物质的定性与定量分析的方法，它具有设备简单、灵敏度高、光谱干扰少、工作曲线线性范围宽、可以进行多元素测定等优点。在地质、冶金、石油、生物医学、地球化学、材料和环境科学等各个领域内获得了广泛的应用。,（二）原子荧光发展简史,1.1859年克希霍夫研究太阳光时开始原子荧光理论的研究。2.1902年胡克研究原子荧光现象，观察到了钠的荧光现象。3.1964年威博尼尔提出原子荧光光谱法，可作为一种化学分析方法。4.20世纪70年代，我国一批专家学者致力于原子荧光的理 论和应用研究。西北大学杜文虎、上海冶金研究所、西北有色地质研究院郭小伟等均作出了贡献。尤其郭小伟致力于氢化物发生(HG)与原子荧光(AFS)的联用技术研究，取得了杰出成就，成为我国原子荧光商品仪器的奠基人，为原子荧光光谱法首先在我国的普及和推广打下了基础。,（三）原子荧光分析原理,基态的原子蒸气吸收一定波长的辐射而被激发到较高的激发态，然后去活化回到较低的激发态或基态时便发射出一定波长的辐射原子荧光。,1、原子荧光的定义,E2 E1 E0,原子荧光,原子荧光的产生过程示意图,（1）共振荧光：激发和去激发过程中涉及的上下能级相同，即吸收和发射波长相同。,2、原子荧光的种类,原子荧光一般可分为3类：即共振荧光、非共振荧光和敏化荧光，其中以共振原子荧光最强，在分析中应用最广。,（2）非共振荧光：激发态原子发射的荧光波长和吸收的辐射波长不相同的原子荧光。,非共振荧光可分为直跃线荧光、阶跃线荧光和反斯托克斯荧光。,直跃线荧光非共振荧光 阶跃线荧光 反斯托克斯荧光,荧光辐射,荧光辐射,a.直跃线荧光：激发态原子由高能级跃迁到高于基态的亚稳能级所产生的荧光，如Pb 405.78nm。,b.阶跃线荧光：激发态原子先以非辐射方式去活化损失部分能量，回到较低的激发态，再以辐射方式去活化跃迁到基态所发射的荧光，如Na 589.6nm。,c.反斯托克斯荧光是荧光波长比吸收光辐射的波长 要短的原子荧光，如In 410.18nm。,（3）敏化荧光：受激发的原子与另一种原子碰撞时，把激发能传递给另一个原子使其激发，后者再从辐射形式去激发而发射荧光即为敏化荧光。,注意：大多数分析涉及共振荧光，因为其跃迁几率最大且用普通光源就可以获得相当高辐射密度。敏化荧光等很少用于分析，因为产生的荧光辐射密度低。,3、荧光猝灭,定义：荧光淬灭，又称荧光熄灭或萃灭。荧光淬灭是指处于激发态的原子，随时可能在原子化器中与其他分子、原子或电子发生非弹性碰撞而丧失其能量，荧光将减弱或完全不产生的现象。,If = Ia If荧光强度 为荧光量子效率 Ia吸收光的强度,If = k C,4.原子荧光光谱分析原理,原子荧光光谱分析法是用激发光源照射含有一定浓度的待测元素的原子蒸气，从而使基态原子跃迁到激发态，然后回到较低能态或基态，发出原子荧光。测定原子荧光的强度即可求得待测样品中该元素的含量。,上述公式仅仅适用于低浓度的原子荧光分析。 随着原子浓度的增加，由于谱线展宽效应、自吸、散射等因素的影响会使得曲线出现弯曲。,氢化物发生进样方法，是利用某些能产生初生态氢的还原剂或化学反应，将样品溶液中的待测组分还原为挥发性共价氢化物，然后借助载气流将其导入原子光谱分析系统进行测量。,a. 氢化物反应,b.氢化物反应种类,1）金属酸还原体系（Marsh反应） Zn+2HCL- ZnCl2+2H nH +Mm+-MHn+H2 缺点：能发生氢化物的元素较少；反应速度慢大约需要10分钟；干扰较为严重。,2）硼氢化钠-酸还原体系 酸化过的样品溶液中的砷、铅、锑、硒等元素与还原剂（一般为硼氢化钾或钠）反应在氢化物发生系统中生成氢化物。 该体系克服或大大减少了金属-酸还原体系的缺点，在还原能力、反应速度、自动化操作、抗干扰程度以及适用的元素数目等诸多方面表现出极大的优越性。,3）碱性体系 在碱性试样底液中引入NaBH4和酸进行氢化反应.在NaOH强碱性介质中氢化元素形成可溶性含氧酸盐，可消除铁、铂、铜族元素的化学干扰。4）电化学方法 在5%KOH碱性介质中，用电解法在铂电极上还原砷和锡，优点是空白低，选择性好,1、种类 液相干扰（化学干扰）- 氢化反应过程中 气相干扰（物理干扰）- 传输过程中、原子化过程中,c.干扰的种类与消除,2、干扰的消除 液相干扰：络合掩蔽、分离（沉淀、萃取）、加入抗干扰元素、改变酸度、改变还原剂的浓度等。 气相干扰：分离、选择最佳原子化环境。,PF6-M2多道原子荧光光度计,光学系统,原子化器,数据处理系统,检测器,氢化物发生系统,进样系统,（四）原子荧光光谱分析仪器组成,手动进样器内置式试剂溶液瓶,进样系统,手动进样 自动进样,全自动顺序注射氢化物发生系统,柱塞泵,蠕动泵,更准确,更省液更稳定,氢化物发生系统,原子化器,石英管原子化器普通 屏蔽式,荧光猝灭 a）主气 b）主气、屏蔽气,光学系统,光源,要求：足够的光强；纯度高；能量稳 定；寿命长，背景值低。高强度空心阴极灯,智能型高强度空心阴极灯,光学系统,单道、双道、三道、四道多通道优势： 多元素同时测定,通道,多通道设计,色散型,光学系统,光路,非色散型,简化结构；光程短；增强荧光信号强度,日盲光电倍增管检测波长范围： 160nm320nm,检测器：,自动控制数据处理结果保存与输出在线帮助,软件分析助手,PFWin,数据处理系统：,（五）原子荧光光谱仪分析注意事项,a.试剂的纯度及配制方法 1、实验用水：建议使用18M*CM以上的超纯水或去离子水。 2、酸：在盐酸、硝酸等酸中常含有杂质（砷、汞、铅等），因此实验中必须采用优级纯的酸。在实验之前必须认真挑选，可将待使用的酸按标准空白的酸度在仪器上进行测试。挑选较低荧光强度值的酸，如果空白值过高，会影响工作曲线的线性，方法的检出限和测定的准确度。,3、硼氢化钾：要求含量95%。 硼氢化钾溶液中要含有一定量的氢氧化钾，是为了保证溶液的稳定性。建议氢氧化钾的浓度为0.2%0.5%，过低的浓度不能有效防止硼氢化钾的分解，过高的浓度会影响氧化还原反应的总体酸度。配制后的硼氢化钾溶液应避免阳光照射，密闭保存，以免引起还原剂分解产生较多的气泡，影响测定精度。建议现用现配。4、其它试剂：注意试剂中纯度，要考虑到试剂中被测元素的含量以及干扰元素的含量。,b.污染,污染是影响氢化物原子荧光仪器测量准确性的重要因素，产生污染的原因、污染的种类很多，下面介绍几种主要的污染。1.容器污染： 实验室所用容器如容量瓶、烧杯、比色管、移液管等由于曾经盛装过某种物质而未清洗干净造成沾污。还有洗净的器皿长时间放置而吸附了空气中的污染物。容易造成污染的元素有汞、砷、铅、锌等。,解决办法：玻璃器皿要在1：1的硝酸溶液中浸泡12小时以上，使用前用自来水冲洗，再用纯净水冲洗5、6遍。沾污严重的器皿可考虑采用超声清洗、用氧化性强的溶剂、加温等手段清洗。不论是什么器皿，切记用前一定要再清洗。,2.试剂污染： 试剂由于使用、保存不当，造成外界的污染物进入试剂中。 解决办法：用移液管吸取试剂前要把移液管清洗干净并保持干燥，盛放试剂的器皿要用完即刻密封好。盛放试剂的容器本身的材质应不含污染物或不易溶出污染物。,3.环境污染：,室内空气、水源等被污染。由于样品、试剂存放不当或长期积累造成实验环境的污染。 解决办法：平时注意实验室的通风，实验室的清洁，不存放易污染、挥发性强的物质。建议在污染物未清理干净的情况下更换实验室房间。,4.仪器使用中产生的污染：,氢化物原子荧光仪器是用来进行痕量分析的仪器，如果进行了很高含量的样品的测试，势必会造成仪器的污染。如化妆品、化工产品、环境样品等，可能其中大量含有某种被测元素或干扰元素。 解决办法：尽量事先排查样品，尽量在未上机测试前把样品稀释。如已发生污染，要停止测试，立即清洗反应系统的管道、原子化器等。,谢谢大家,
