原子荧光光度计概述和原理
原子荧光光度计
原子荧光光度计原子荧光光度计是用于原子荧光光谱分析的一种仪器。
它的基本原理是研究原子在吸收能量后产生的激发态，再发射出光子的能量和强度。
基本原理原子在吸收能量后会处于激发态，当回到基态时会发出一定能量的光，这样的现象称为荧光。
原子荧光光度计利用荧光现象进行分析，通过测量荧光的强度和波长来判断样品中的元素和其浓度。
分析过程中要控制激发光的波长和强度，同时要选取合适的波长测量荧光强度，以减少非荧光信号的误差。
仪器组成原子荧光光度计主要由光源、光谱仪、样品室、信号检测器和数据处理设备五个部分组成。
光源光源部分提供激发原子荧光所需的光。
通常使用的光源有寿命长且强度稳定的氙灯和卤素灯。
光谱仪光谱仪将光分散开，通过具有不同波长的光波长阵列传感器进行信号数字化处理，得到光谱图形。
常用的光谱仪有简谱仪、双道光谱仪和单元素光谱仪等。
样品室样品室提供对样品的辐射，通常使用的装置是石英管。
一般采用干式扫描、液态注入或进样器进入样品室。
信号检测器信号检测器是原子荧光光度计的核心部件，它能够将荧光信号转化为电信号，用于后续的数据处理。
数据处理设备数据处理设备对检测器采集的信号进行数字化处理，并进行荧光峰面积的计算，以确定元素的浓度。
应用范围原子荧光光度计广泛应用于痕量元素的分析。
它是一种可靠、准确、灵敏、快速的分析方法，具有操作简便、机器易维护等优点，在环保、医药、化工、食品、地质、冶金等领域得到广泛的应用。
结论原子荧光光度计是一种广泛应用于元素分析、痕量分析和环境检测等领域的重要仪器。
它以其准确稳定的测量数据、灵敏度高、操作简单等优点在分析领域中得到了广泛的应用，成为分析化学的重要工具之一。
AFS原子荧光光度计讲义
（1） 光谱干扰少； （2） 基体影响影响易于消除； （3） 通过氢化物发生达到分离和富集的目的； （4） 根据所测元素的还原性质不同，可进行价态分析； （5） 气相干扰少； （6） 线性范围宽，测汞可达三个数量级； （7）灵敏度远远高于冷原子吸收法。
3、AFS方法的缺点
• 必须使用高强度激发光源，特制元素灯 • 无色散系统，要求避光性能要好 • 受氢化物反应限制和元素的特性限制，目前只能
内气----氢化物蒸汽、氩气、氢气 外气----氩气，作用如下： a）防止氢化物被氧化，提高原子化效率 b）防止荧光猝灭 c）保持原子化环境的相对稳定
2.3.2 特点 a）原子化效率高，尽可能多产生基态原子； b）采用氩氢焰，紫外透射好，减少光强损失； c ）没有背景发射，几乎无粒子散射，干扰小； d）稳定性好，只需要氩气，无须额外燃气； e）低温原子化，温度不可调； f）记忆效应小。
空心阴极灯–特点
• 灯结构简单、空心阴极灯制作工艺成熟; • 工作性能稳定 ,寿命一般可以大于3000mA·h ,发光
稳定性1小时漂移在±2%以内 发射强度基本可以满 足常规分析要求; • 对仪器的光源部分的电源无特别要求，也不需要其他 辅助设施; • 价格便宜.
HCL作为原子荧光的激发光源也有其美中不足的地 方，主要是辐射能量偏低，限制了原子荧光分析检出 下限的进一步降低 .
检测器-日盲光电倍增管
• 光阴极材料—Cs-Te； • 波长范围：160~320nm； • 最灵敏响应波长：254nm； • 窗体材料：石英。
2.5 干扰
2.5.1 氢化物原子荧光的干扰主要是：
a） 液相—发生在氢化物产生过程中，样品溶液中 干扰元素优先反应，或形成络合物以及金属吸附被 测元素的氢化物，消耗还原剂。
AFS原子荧光光度计讲义课件PPT
高灵敏度、低检出限、宽线性范围、 无基体干扰等。
工作原理
原子化
通过高温加热或化学反应将样 品中的元素转化为原子态。
激发
原子吸收特定波长的光能后跃 迁至激发态。
荧光发射
激发态原子返回基态时释放出 特定波长的荧光。
检测
荧光信号被光电倍增管转换为 电信号，经放大和信号处理后
输出。
应用领域
01
02
03
样品处理与前处理
样品采集
根据测量需求采集具有代表性的 样品，并确保样品的数量和品质
满足测量要求。
样品处理
对采集的样品进行破碎、研磨、溶 解等处理，以便提取出待测元素。
样品前处理
采用适当的化学或物理方法对样品 进行前处理，如消解、分离、富集 等，以提高待测元素的测量准确度。
测量参数设置
01
测量波长
数据分析
采用适当的统计方法对数据进行处理 和分析，如线性回归、曲线拟合等， 以揭示数据间的内在关系和变化规律。
04 AFS原子荧光光度计的优 缺点与注意事项
优点
高灵敏度
AFS原子荧光光度计具有较高的检测 灵敏度，能够检测低浓度的元素，适 用于痕量分析。
宽线性范围
该仪器具有较宽的线性范围，能够适 应不同浓度范围的样品检测。
根据待测元素的特征光谱，选择合 适的测量波长。
测量时间
根据待测元素的浓度和仪器响应特 性，设置合适的测量时间。
03
02ห้องสมุดไป่ตู้
灯电流
根据待测元素的性质和测量精度要 求，选择合适的灯电流。
测量条件
根据实际情况选择适当的仪器工作 条件，如泵速、气体流量等。
04
数据处理与分析
原子荧光分光光度计的原理
原子荧光分光光度计的原理首先，我们需要了解荧光的基本原理。
当一个固体、液体或气体受到激发时，其处于激发态的物质会吸收能量。
当它们从激发态退回到低能量态时，会释放出能量，并发出特定的光。
这个过程称为荧光发射。
而能量差就对应着特定的波长，这就是原子荧光分光光度计原理的基石。
在原子荧光分光光度计中，物质样品首先通过气相或液相进入至热容器中，在高温的条件下被雾化、蒸发或分解。
接着，物质被这些过程而产生的激发态原子利用高能光激发至多激发态。
然后，使用第一次激发获得的能量来执行第二次、第三次原子激发，将其激发至更高的激发态。
这种过程称为级联激发。
这些高激发态原子会在一定时间内保持激发态，然后通过自发发射的方式退回到较低的能量态。
这个过程就产生了荧光。
原子荧光发射的峰值波长与元素的性质密切相关。
因此，测量元素的荧光发射光谱可用于确定物质含量。
测量荧光强度和荧光光谱的方法有许多种。
其中，最常用的是荧光强度测量法。
在荧光强度测量法中，原子荧光分光光度计主要包括激发光源、荧光辐射输出光束的谱仪、检测器和数据处理系统。
该方法的原理是，首先选择适当的激发波长，激发样品中的原子进入激发态。
接着，测量荧光发射光谱，通过荧光峰的强度来分析检测元素的浓度。
在实际操作中，激发源通常是一根气体放电管。
气体放电管通过通入高压氮气，产生电弧放电。
这个电弧放电可以产生高温、高能量电子，使荧光发射过程更加高效。
荧光辐射输出光束的谱仪通常通过光栅或衍射光栅来分析发射光。
光栅可将荧光光束中的不同波长通过光栅的色散效应进行分离，然后通过检测器进行检测。
最常用的是光电离检测器和光电倍增管。
数据处理系统用于控制测量设备，并记录和分析测量结果。
通过与已知浓度的标准溶液进行比较，可以计算出待测样品中元素的浓度。
总结来说，原子荧光分光光度计的原理是利用物质被激发后发出的荧光，通过荧光发射光谱的特点进行元素分析。
具体来说，它通过适当的激发波长来激发样品中的原子，然后测量荧光发射的光谱和强度，通过与标准溶液比较得出元素的浓度。
原子荧光光度计
原子荧光光度计原子荧光光度计（Atomic Fluorescence Spectrophotometer, AFS）是一种测量样品中原子浓度及其分布的仪器。
因为原子与分子不同，能级之间的跃迁是非常特殊的，所以利用原子荧光可以测定样品的含量。
这种技术被广泛应用于分析地球化学、环境监测、工业生产和质量控制等领域。
工作原理AFS的基本原理是使样品中的原子除了自发辐射外，还受到激发辐射的刺激。
在这个过程中，一部分原子从基态到激发态，当原子回到基态时会发出荧光。
在测量过程中，我们观测荧光的强度来测定样品中原子的含量。
在实际使用中，通过气体惰性载体或者化学还原剂转化成原子态的样品被引入到电热石墨管(HGA)或石墨窑中，HGA中的样品会被冲击加热到高温，使得原子进一步激发。
接着，对激发原子进行束缚，使其原地转化成基态时，解放能量并发出荧光，进而使相机和荧光光度计进行检测和记录荧光。
应用由于原子荧光光度计通常需要样品精细制备，测量精度高，过程繁琐复杂，所以应用范围相对窄。
但其对于很多行业中重要元素的表面分析，特别是微量分析有着独特的优势。
地球化学原子荧光光度计可以测定大量成分浓度，如土壤、沉积物、岩石、矿物、小鱼、描画、鱼肉、葡萄酒、啤酒等原材料和成品。
这些研究对于理解环境、地质学、气候和人类历史都有重要意义。
化学分析原子荧光光度计的化学分析应用非常广泛，比如标准化、质量控制、品质检测、科研研发以及质量保证等方向。
特别是在生产生活化学深加工的过程中，对于重要成分的元素分析更是不可或缺。
健康医学原子荧光光度计在健康医学中的应用有很多，主要是关于人体元素的分析。
例如铁、锌、铜等在生命过程中发挥着重要作用，因此对人体中的这些元素进行测量，可以了解身体健康状况以及是否缺乏重要元素。
结论原子荧光光度计是一种能够检测和记录原子荧光强度的仪器，在环境监测、地球化学研究、化学分析、生产质量控制等领域具有重要作用。
但由于仪器昂贵、使用复杂并且需要精细制备样品，所以在实际应用过程中需要结合具体情况来选择。
原子荧光分光光度计的原理
原子荧光光度计基本原理
2.5.3 干扰消除： ★ 选择合适介质和酸度，防止产生氧化性气体和固态氢化物或难
溶的化合物，有些元素对酸度要求很苛刻，例如锡和铅、锗， 过高过低都影响氢化物的产生； ★ 选择还原剂用量，减少金属离子被还原； ★ 加入掩蔽剂，例如硫脲、碘化钾、草酸等，对共存的干扰离子 进行掩蔽，防止生成难溶化合物； ★ 预还原或氧化，氢化物的发生效率与价态有关，加入抗坏血酸 可使5价砷还原成3价，测量Pb时加入铁氰化钾则是先把2价氧化 成4价，提高氢化物的产生效率； 还有一些其它方法，应根据样品基体来选择合适的办法。
例如硒化铜难溶，而砷化铜则溶于酸，因此铜离子 对硒的干扰比对砷要大，因此样品中要加掩蔽剂消 除干扰离子；
原子荧光光度计基本原理
2.5.2 干扰机理 ★ 样品中的Cu、Co、Fe、Ni等离子在还原剂中被 还原，析出金属沉淀吸附氢化物，减少氢化物的释 放，对硒影响很大，因此要加大酸度以提高金属沉 淀的溶解度； ★ 产生氧化性气体，能用盐酸则不 用硝酸，硝酸有可能被样品基体还原成亚硝酸根— 强氧化剂，抑制氢化物释放； ★ 价态效应，氢化物的产生和被测元素的价态有 很大关系，因此必须要考虑到这一点。
原子荧光光度计基本原理
2.6 气路 ★ 自动控制，分成两路，一路是载气，一路是屏蔽气 ★ 载气流量每分钟300--1000毫升，三个电磁阀控制 ★ 屏蔽气流量每分钟500--1200毫升，三个电磁阀控制 ★ 压力开关保护 ★ 气流量的选择
原子荧光光度计基本原理
2.7 其它 ★ 进样量1.0-1.5毫升 ★ 炉高调节--手动，数值是反方向 ★ 预热灯电流 ★ 换灯务必关闭仪器主机电源
原子荧光光度计基本原理
2.4.5 反应系统和氢化物通路
载流/样品 反 还原剂 应 块
原子荧光光度计的基本原理及使用注意事项和维护保养方法
原子荧光光度计的基本原理及使用注意事项和维护保养
方法
原子荧光光度计（Atomic Fluorescence Spectroscopy, AFS）是一种常用的光谱分析仪器，用于测量和分析样品中的原子浓度。
它的基本原理是利用原子在能级跃迁过程中产生的荧光信号来测量原子的浓度。
1.基本原理：
-原子化：将样品中的原子转化为气态原子，通常使用火焰或石墨炉等方法将固态或液态样品转化为气态原子。
-激发：使用一定波长的光源，激发样品中的原子从基态跃迁到激发态。
-荧光测量：测量样品中原子在激发态和基态之间跃迁时产生的荧光信号，荧光的强度与原子浓度成正比。
2.使用注意事项：
-样品准备：样品应该具有足够高的纯度和稳定性，以减少干扰因素对测量结果的影响。
-仪器校准：在进行测量前，需要校准仪器以获得准确的测量结果。
-光路调节：确保光路清洁和对齐，以保证光源的稳定性和荧光信号的准确测量。
-观察时间：不同样品的测量时间可能会有所不同，观察时间应该根据样品浓度和分析要求进行调整。
3.维护保养方法：
-仪器清洁：定期清洁仪器的光路、采样系统和其他部件，以确保测量过程中的准确性和重复性。
-光源更换：定期更换荧光光度计的光源，以保持稳定的光强和准确的测量结果。
-标准溶液校准：定期校准仪器使用的标准溶液，以确保测量结果的准确性。
-温度和湿度控制：保持仪器工作环境的稳定，控制温度和湿度对仪器性能和测量结果的影响。
总之，原子荧光光度计是一种常用的分析仪器，可以用于测量样品中的原子浓度。
使用前需要注意样品准备和仪器校准等事项，并定期进行仪器的维护保养，以确保测量结果的准确性和可靠性。
原子荧光光度法基本原理
原子荧光原理及应用原子荧光光谱法，英文是atomic fluorescence spectrometry[ə'tɔmik flu:ə'resəns spektrəu'metrik] 简写为AFS。
需要了解的是AES、AAS。
一、原子荧光光谱的产生气态自由原子，吸收光源（常用空心阴极灯）的特征辐射后，原子的外层电子跃迁到较高能级，然后又跃迁返回基态或较低能级，同时发射出与原激发波长相同或不同的发射光谱即为原子荧光。
原子荧光是光致发光，也是二次发光。
当激发光源停止照射之后，再发射过程立即停止。
对该概念的理解有以下几点：（1）产生气态自由原子的方式有：火焰、石墨炉、电激发、热激发、电感耦合等离子焰。
在AFS中主要是火焰。
（2）原子荧光可分为三类：即共振荧光、非共振荧光和敏化荧光，实际的到的原子荧光谱线，这三种荧光都存在。
其中以共振原子荧光最强，在分析中应用最广。
共振荧光是所发射的荧光和吸收的辐射波长相同，当发射的荧光与激发光的波长不相同时，产生非共振荧光，非共振荧光又分为直跃线荧光、阶跃线荧光、anti-Stokes（反斯托克斯）荧光。
敏化荧光:受光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，后者再以发射形式去激发而发射荧光即为敏化荧光。
火焰原子化器中观察不到敏化荧光，在非火焰原子化器中才能观察到。
共振荧光是所发射的荧光和吸收的辐射波长相同。
只有当基态是单一态，不存在中间能级，才能产生共振荧光。
非共振荧光是激发态原子发射的荧光波长和吸收的辐射波长不相同。
非共振荧光又可分为直跃线荧光、阶跃线荧光和反斯托克斯荧光。
直跃线荧光是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。
阶跃线荧光是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。
直跃线和阶跃线荧光的波长都是比吸收辐射的波长要长。
反斯托克斯荧光的特点是荧光波长比吸收光辐射的波长要短。
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原子荧光光谱分析法具有很高的灵敏度， 校正曲线的线性范围宽，能进行多元素同 时测定。这些优点使得它在冶金、地质、 石油、农业、生物医学、地球化学、材料 科学、环境科学等各个领域内获得了相当 广泛的应用。
原子荧光光度计概述和原理
原子荧光光度计-仪器构造
原子荧光分析仪分非色散型原子荧光分析仪 与散型原子荧光分析仪。这两类仪器的结构 基本相似，差别在于单色器部分。两类仪器 的光路图如下图所示：
原子荧光光度计概述和原理
原子荧光光度计
根据荧光谱线的波长可以进行定性分析。 在一定实验条件下，荧光强度与被测元素 的浓度成正比。据此可以进行定量分析。
原子荧光光谱仪分为色散型和非色散型两 类。两类仪器的结构基本相似，差别在于 非色散仪器不用单色器。色散型仪器由辐 射光源、单色器、原子化器、检测器、显 示和记录装置组成。辐射光源用来激发原 子使其产生原子荧光。
气态自由原子吸收特征波长辐射后，原子 的外层电子从基态或低能级跃迁到高能级 经过约10-8s，又跃迁至基态或低能级，同 时发射出与原激发波长相同或不同的辐射， 称为原子荧光。原子荧光分为共振荧光、 直跃荧光、阶跃荧光等。
原子荧光光度计概述和原理
发射的荧光强度和原子化器中单位体积该 元素基态原子数成正比，式中：I f为荧光强 度；φ为荧光量子效率，表示单位时间内发 射荧光光子数与吸收激发光光子数的比值， 一般小于1；Io为激发光强度；A为荧光照 射在检测器上的有效面积；L为吸收光程长 度；ε为峰值摩尔吸光系数；N为单位体积 内的基态原子数。
原子荧光光度计概述和原理
1、激发光源：可用连续光源或锐线光源。 常用的连续光源是氙弧灯，常用的锐线光 源是高强度空心阴极灯、无极放电灯、激 光等。连续光源稳定，操作简便，寿命长， 能用于多元素同时分析，但检出限较差。 锐线光源辐射强度高，稳定，可得到更好 的检出限。
2、原子化器：原子荧光分析仪对原子化 器的要求与原子吸收光谱仪基本相同。
原子荧光光度计
介绍原子荧光 光度计的原理， 分析方法，检 测精度，以及 与其他仪器的 联用技术。
原子荧光光度计概述和原理
原子荧光光度计-概述
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。原子蒸气吸收 特征波长的辐射之后，原子激发到高能级， 激发态原子接着以辐射方式去活化，由高 能级跃迁到较低能级的过程中所发射的光 称为原子荧光。当激发光源停止照射之后， 发射荧光的过程随即停止。
原子荧光发射中，由于部分能量转变成热 能或其他形式能量，使荧光强度减少甚至 消失，该现象称为荧光猝灭。
原子荧光光度计概述和原理
原子荧光光度计-分析方法
物质吸收电磁辐射后受到激发，受激原子 或分子以辐射去活化，再发射波长与激发 辐射波长相同或不同的辐射。当激发光源 停止辐照试样之后，再发射过程立即停止， 这种再发射的光称为荧光；若激发光源停 止辐照试样之后，再发射过程还延续一段 时间，这种再发射的光称为磷光。荧光和 磷光都是光致发光。
原子荧光光度计概述和原理
共振原子荧光
原子吸收辐射受激后再发射相同波长的辐 射，产生共振原子荧光。若原子经热激发 处于亚稳态，再吸收辐射进一步激原子荧 光光谱发，然后再发射相同波长的共振荧 光，此种共振原子荧光称为热助共振原子 荧光。如In451.13nm就是这类荧光的例子。 只有当基态是单一态，不存在中间能级， 没有其它类型的荧光同时从同一激发态产 生，才能产生共振原子荧光。
原子荧光光度计概述和原理
可用连续光源或锐线光源，常用的连续光 源是氙弧灯，可用的锐线光源有高强度空 心阴极灯、无极放电灯及可控温度梯度原 子光谱灯和激光。单色器用来选择所需要 的荧光谱线，排除其他光谱线的干扰。原 子化器用来将被测元素转化为原子蒸气， 有火焰、电热、和电感耦合等离子焰原子 化器。检测器用来检测光信号，并转换为 电信号，常用的检测器是光电倍增管。显 示和记录装置用来显示和记录测量结果， 可用电表、数字表、记录仪等。
原子荧光光度计概述和原理
阶跃线荧光是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。直跃线和阶跃线荧光的波长都是比 吸收辐射的波长要长。反斯托克斯荧光的 特点是荧光波长比吸收光辐射的波长要短。 敏化原子荧光是激发态原子通过碰撞将激 发能转移给另一个原子使其激发，后者再 以辐射方式去活化而发射的荧光。测器：常用的是光电倍增管，在多元 素原子荧光分析仪中，也用光导摄象管、 析象管做检测器。检测器与激发光束成 直 角配置，以避免激发光源对检测原子荧 光信号的影响。
原子荧光光度计概述和原理
原子荧光光度计-产生及类型
当自由原子吸收了特征波长的辐射之后被 激发到较高能态，接着又以辐射形式去活 化，就可以观察到原子荧光。原子荧光可 分为三类：共振原子荧光、非共振原子荧 光与敏化原子荧光。
原子荧光光度计概述和原理
原子荧光光谱分析法具有设备简单、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。
原子荧光光度计概述和原理
原子荧光光度计-基本原理
原子荧光光度计是通过测量待测元素的原 子蒸气在辐射能激发下产生的荧光发射强 度，来确定待测元素含量的方法。
原子荧光光度计概述和原理
原子荧光可分为 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。共振荧光是所发 射的荧光和吸收的辐射波长相同。只有当 基态是单一态，不存在中间能级，才能产 生共振荧光。非共振荧光是激发态原子发 射的荧光波长和吸收的辐射波长不相同。 非共振荧光又可分为直跃线荧光、阶跃线 荧光和反斯托克斯荧光。直跃线荧光是激 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。
原子荧光光度计概述和原理
3、光学系统：光学系统的作用是充分利用 激发光源的能量和接收有用的荧光信号， 减少和除去杂散光。色散系统对分辨能力 要求不高，但要求有较大的集光本领，常 用的色散元件是光栅。非色散型仪器的滤 光器用来分离分析线和邻近谱线，降低背 景。非色散型仪器的优点是照明立体角大， 光谱通带宽，集光本领大，荧光信号强度 大，仪器结构简单，操作方便。缺点是散 射光的影响大。