原子荧光的最基本原理.doc
原子荧光
■
■
■
■
■
■
■
■
■
当 前 位 置
●原子荧光光度计
仪器构造
进 样 系 统 氢 化 物 发 生 系 统
原子荧光光谱分析专用仪器
原 子 化 器 光 学 系 统 检 测 器 数 据 处 理 系 统
当 前 位 置
仪器构造 主要内容
●原子荧光光度计
仪器构造
进 样 系 统
手动进样
自动进样
当 前 位 置
仪器构造 主要内容
5+ 3+ 5+ 3+
测定注意系统误差,可样液与样品空白交替测定.
• 自动控制 • 数据处理
• 结果保存与输出
当 前 位 置
仪器构造 主要内容
●原子荧光光度计
应用举例
水样中痕量汞的测定
• • • • • • • 样品前处理 取50ml水样于100ml烧瓶中 加5mlHNO3-HClO4（1+1）和1-2滴50g/L KMnO4溶液 于电热板上加热至冒白烟，保持紫色不褪，并蒸至近干，取下冷却 滴加100 g/L 硫脲溶液，使紫色刚好褪掉 加盐酸(1+1)10 mI ，加热至沸，冷却，移于50 mI 容量瓶中定容 原子荧光光谱分析
原子荧光光度计 原理及简介
国内一区 客服经理 霍庆伟
北京普析通用仪器有限责任公司
Beijing Purkinje General Instrument Co.,Ltd.
● 原子荧光光度计
内容提要
•基本原理
•应用领域
•仪器构造
•操作注意事项
•产品简介
当 前 位 置
基本原理
●原子荧光光度计
基本原理 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,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。 经过了四十多年，有很多新技术都应用到了原子 荧光仪器上，使原子荧光技术得到突飞猛进的发展。 氢化物—原子荧光（HG-AFS）是具有中国特色 的分析技术.
原子荧光的最基本原理
原子荧光的最基本原理原子荧光是指当原子被激发后，发射出特定波长的光线。
这种现象的产生是由原子的电子能级跃迁引起的。
在原子中，电子存在于不同的能级上，当电子从高能级向低能级跃迁时，会发射出能量差对应的光子。
原子的能级结构是由电子在原子周围的轨道上分布而成的。
根据量子力学理论，原子能级是离散的，具有不同的能量值。
当原子处于基态（最低能级）时，电子在最内层轨道上。
当外界的能量作用于原子时，电子可能会跃迁到高能级轨道上。
这种跃迁会导致电子从低能级到高能级的能量吸收。
一旦电子处在高能级轨道上，它会不稳定并趋向于回到低能级。
电子回到低能级时，会释放出所吸收的能量，并以光子的方式发射出来。
发射的光子的能量等于电子跃迁之间的能量差。
由于不同能级之间的能量差是固定的，所以发射出的光子波长也是固定的。
原子荧光的发生通常需要外界能量的输入。
这些能量可以通过热能、电能、电磁辐射等形式提供。
当外界能量作用于原子时，原子的电子被激发到高能级轨道上。
当激发能量停止输入时，电子会从高能级回到低能级，发射出特定波长的光。
原子荧光在科学研究和实际应用中具有广泛的用途。
它在光谱分析中被用于确定物质的组成和结构。
通过比较物质发射的光谱与已知元素的光谱库，可以确定样品中的元素种类和含量。
原子荧光还可用于药物和生化领域的荧光探针研究。
通过在分子结构中引入荧光标记物，可以追踪和监测分子在生物系统中的位置和行为。
此外，原子荧光还在能源产业和环境监测中有应用。
例如，原子荧光被用于石油勘探、燃料分析和核能领域。
总之，原子荧光是一种由原子电子能级跃迁引起的发光现象。
通过外界能量的输入，可以激发原子的电子到高能级，然后发射出特定波长的光。
原子荧光的特点是具有离散的光谱，可以应用于光谱分析、药物研究、能源产业和环境监测等领域。
这种现象的研究和应用对于理解原子结构和物质特性具有重要意义。
原子荧光培训课件
结果解读
介绍如何根据实验数据结果进 行解读，包括不确定度的计算
和结果报告的撰写等。
THANK YOU.
02
样品处理
包括仪器设备、试剂、样品等准备步 骤。
涉及样品的溶解、稀释、酸度控制等 步骤。
03
原子荧光光谱仪操作 步骤
包括灯电流、泵浦时间、负高压等关 键参数的调整和注意事项。
实验数据分析和处理方法
数据记录
介绍实验过程中需要记录的各 项数据及记录规范。
数据处理
包括数据的整理、清洗、计算 和修正等步骤，以及如何利用
测量参数二
荧光波长：荧光波长是荧光光谱分析中的重要参数。不同元素具有不同的荧光波长，这是 区分不同元素的主要依据。
测量参数三
荧光量子效率：荧光量子效率是被测元素在特定条件下发射荧光的概率。它是决定荧光强 度的关键因素。
原子荧光光谱法的应用
应用一
环境监测：原子荧光光谱法可以应用于环境监测领域，如水和土壤中重金属 元素的测定。通过测定水和土壤样品中重金属元素的含量，可以评估环境的 质量和污染程度。
Байду номын сангаас
04
原子荧光标准参考物质
标准参考物质的定义与作用
标准参考物质定义
具有一种或多种足够均匀和确定的本品含量水平的物质，用于校准仪器、验证测 量方法或确定材料赋值。
标准参考物质的作用
用于评价和校准原子荧光光谱仪的测量准确性和测量范围，保证测量结果的准确 性和可靠性。
原子荧光标准参考物质的制备
制备流程
原子荧光的基本原理
原子荧光是原子能级跃迁过程中产生的，当原子吸收特征波 长的光辐射后，原子从高能级跃迁到较低能级，同时发出与 原吸收光波波长相同或不同的辐射。
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。
原子荧光原理及使用流程
原子荧光原理及使用流程
一．基本原理
1.待测元素在硼氢化钾-酸体系下发生反应形成氢化物
2.在气液分离器中完成氢化物和废液的分离
3.经载气推动，氢化物传送至原子化器形成氩氢火焰，形成原子蒸气
5.在激发光源的激发下使基态原子跃迁到激发态，发出原子荧光
6.原子荧光被光电倍增管接收，将光信号转化成电信号，经过仪器及软件处理，得出最终结果
二．原子荧光的产生
1.气态氢化物的的反应过程
酸化过的样品溶液中的砷、汞、锑、硒等元素与还原剂(硼氢化钾或钠)反应在氢化物发生系统中生成氢化物：
BH-+3H2O+H+=H3BO3+Na++8H++Em+=EHn+H2(气体）
式中Em+代表待测元素
EHn为气态氢化物（m可以等于或不等于n）。
2. 原子荧光
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
三．荧光强度与相关元素浓度的关系
原子荧光强度与试液中待测元素含量在一定范围内成正比。
四．原子荧光操作流程
1．打开氩气瓶，调节分压表压力0.3MPa。
2．在仪器断电情况下换上要做的元素灯。
3．
4．
5．
6．
7．A，
成None，
8．
9．S1位置输
10．
的个数、样品的名称、稀释因子（前框为取的样品量，后框为定容后的体积）、位置号，
11．30
12．
13．
准空白，标准曲线S1~S6各点，样品空白，样品。
14．
15．
16．
管容量瓶。
干扰。
原子荧光光谱法的基本原理
原子荧光光谱法的基本原理1.激发：在原子荧光光谱法中，样品首先通过电热或激光等方法被激发到高能级。
2.脱激：激发态的原子由于能级不稳定会迅速退回到稳定的低能级上。
在这个过程中，原子释放出能量。
3.荧光：退回过程中释放出的能量转化为荧光，即在可见或紫外光谱范围内的辐射。
4.探测：激发和荧光辐射的波长可以通过荧光光谱仪测量和记录下来。
1.光源：原子荧光光谱法使用与样品中元素特征光谱线匹配的激发光源。
激发光源可以是电热元件、激光或灯泡等。
2.样品制备：样品可为固态、液态或气态，根据样品的物理性质采用相应的样品制备方法，如固态样品需研磨成细粉末。
3.激发：将制备好的样品与激发光源接触，使样品中的元素被激发到高能级。
4.脱激：激发的原子通过自发脱激等机制退回到稳定的低能级，并释放出能量。
5.荧光辐射：退回过程中释放出的能量转化为荧光辐射，其波长位于可见或紫外范围内。
6.光谱检测：荧光辐射经过荧光分光仪后，可通过单光子计数器测量并记录下来。
7.数据处理：通过比较测得的荧光光谱与标准样品的光谱，可以确定样品中各元素的存在和含量。
1. 高灵敏度：原子荧光光谱法对大多数元素具有较高的灵敏度，可以检测到低至ppb甚至ppt级别的微量元素。
2.高选择性：原子荧光光谱法可以选择性地测量元素的荧光辐射，不受样品基质的影响，适用于复杂基质的分析。
3.宽线性范围：原子荧光光谱法在不同元素的不同浓度范围内都有较好的线性关系。
可以在宽范围内测量元素的含量。
4.快速分析：原子荧光光谱法测量速度快，可实现快速和高通量的分析。
5.多元素分析：原子荧光光谱法可以同时测量多个元素的含量，高效和经济。
虽然原子荧光光谱法具有许多优点，但也存在一些限制，如仅能测量低至ppb级别的元素含量，并且对氢、氧等低原子序数元素的检测灵敏度较低。
总之，原子荧光光谱法是一种非常有用的分析技术，广泛应用于环境、化学、生物等领域中，可用于元素的定性和定量分析。
原子荧光光谱基本原理及应用
原子荧光光谱基本原理及应用原子荧光光谱的产生主要基于物质放电的过程。
首先，物质被输入到一个高频电场中，使得原子的电子从基态跃迁到激发态，形成一个激发态的原子。
接下来，激发态的原子会通过非辐射跃迁或辐射跃迁返回到基态。
在辐射跃迁过程中，原子会发射出一些特定波长的光线，即荧光。
这些发射的特定波长与原子的能级结构有关，因此可以用来确定物质的成分和浓度。
1.分析元素成分：原子荧光光谱可以用来分析物质的成分，特别是元素的含量。
它可以检测多种元素，包括有机和无机物质中的常规和微量元素。
这种分析方法广泛应用于环境监测、食品安全、制药工业等领域，对于确定物质的成分和浓度非常有用。
2.确定金属离子浓度：原子荧光光谱可以用于确定金属离子的浓度。
这是因为金属离子在光谱分析中通常具有特定的荧光发射线。
通过测量发射线的强度，可以确定金属离子的浓度，从而实现对金属离子的准确测量。
这种应用在水质监测和环境污染监测中尤为重要。
3.质量分析：原子荧光光谱可以用来进行质量分析，特别是对分子的质量分析。
通过测量样品中特定元素的质谱峰，可以确定不同分子的相对质量。
这种方法广泛应用于化学分析、物质鉴定和药物检测等领域。
4.检测痕量元素：原子荧光光谱可以用来检测痕量元素。
痕量元素指的是物质中的微量元素，其浓度通常非常低。
原子荧光光谱具有高灵敏度和高分辨率的优点，使其成为检测痕量元素的理想工具。
这种应用在地质学、化学工业和研究等领域中非常重要。
综上所述，原子荧光光谱是一种基于物质放电过程的分析技术，通过测量物质放电时发射的特定波长的光线，确定物质的成分和浓度。
它具有可广泛应用于元素分析、金属离子浓度测量、质量分析和痕量元素检测等领域的优点。
原子荧光原理
原子荧光原理原子荧光是一种重要的光谱分析技术，它利用原子或离子在高温下激发后，再退激发到基态时所发射的特征光谱线进行分析。
原子荧光技术具有灵敏度高、选择性好、准确度高等优点，因此在环境监测、地质勘探、食品安全等领域得到了广泛的应用。
首先，让我们来了解一下原子荧光的基本原理。
当原子或离子处于基态时，其电子处于最低能级。
当外界能量激发原子或离子时，电子会跃迁到较高的能级，形成激发态。
在激发态停留的时间极短，电子会很快退激发回基态，发射出光子。
这些发射的光子构成了原子荧光光谱线。
每种元素都有其特征的荧光光谱线，因此可以通过测定样品发射的荧光光谱线来确定样品中元素的含量。
原子荧光的分析过程主要包括样品的制备、激发和检测三个步骤。
首先，样品需要经过适当的前处理，如溶解、稀释等，以便于激发和检测。
然后，样品被置于高温的火焰或等离子体中，激发原子或离子。
激发后，样品会发出特定的荧光光谱线，这些光谱线会被检测器接收并转化成电信号。
最后，通过分析仪器对电信号进行处理，可以得到样品中元素的含量。
原子荧光技术在实际应用中有着广泛的用途。
在环境监测领域，原子荧光可以用来检测水体、大气中的重金属、有机物等污染物，为环境保护提供重要的数据支持。
在地质勘探中，原子荧光可以用来分析岩石、矿石中的元素含量，为矿产资源的勘探和开发提供重要的参考。
在食品安全领域，原子荧光可以用来检测食品中的有害元素，保障食品的质量和安全。
总的来说，原子荧光技术作为一种重要的光谱分析技术，具有灵敏度高、选择性好、准确度高等优点，在环境监测、地质勘探、食品安全等领域有着广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和发展，相信原子荧光技术在更多领域会发挥出更大的作用，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
原子荧光的最基本原理
上一篇/ 下一篇 2008-11-21 11:26:52 / 个人分类：原子光谱
查看( 83 ) / 评论( 2 ) / 评分( 0 / 0 )
原子荧光光谱的产生
气态自由原子吸收光源的特征辐射后，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。
原子荧光的类型
原子荧光可分共振荧光、非共振荧光与敏化荧光等三种类型。
图为原子荧光产生的过程。
其中，对（a）～（d）的详解见下表。
(a) (b) (c) (d)
A 起源于基态的共振荧光起源于基态正常阶跃荧光起源于亚稳态
B 热助共振荧光起源于亚稳态热助阶跃荧光起源于基态
⑴共振荧光
气态原子吸收共振线被激发后，再发射与原吸收线波长相同的荧光即是共振荧光。
它的特点是激发线与荧光线的高低能级相同，其产生过程见图中之A。
如锌原子吸收213.86nm 的光，它发射荧光的波长也为213.861 nm。
若原子受热激发处于亚稳态，再吸收辐射进一步激发，然后再发射相同波长的共振荧光，此种原子荧光称为热助共振荧光。
见图(a)中之B。
⑵非共振荧光
当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。
（i）直跃线荧光
激发态原子跃迁回至高于基态的亚稳态时所发射的荧光称为直跃线荧光，见图（b）。
由于荧光的能级间隔小于激发线的能级间隔，所以荧光的波长大于激发线的波长。
如铅原子吸收283.31nm的光，而发射405.78nm的荧光。
它是激发线和荧光线具有相同的高能级，而低能级不同。
如果荧光线激发能大于荧光能，即荧光线的波长大于激发线的波长称为Stokes
荧光；反之，称为anti-Stokes荧光。
直跃线荧光为Stokes荧光。
（ii）阶跃线荧光
有两种情况，正常阶跃荧光为被光照激发的原子，以非辐射形式去激发返回到较低能级，再以发射形式返回基态而发射的荧光。
很显然，荧光波长大于激发线波长。
例钠原子吸收330.30nm光，发射出588.99nm的荧光。
非辐射形式为在原子化器中原子与其他粒子碰撞的去激发过程。
热助阶跃荧光为被光照射激发的原子，跃迁至中间能级，又发生热激发至高能级，然后返回至低能级发射的荧光。
例如铬原子被359.35nm的光激发后，会产生很强的357.87nm荧光。
阶跃线荧光产生见图（c）。
（iii）anti-Stokes荧光
当自由原子跃迁至某一能级，其获得的能量一部分是由光源激发能供给，另一部分是热能供给，然后返回低能级所发射的荧光为anti-Stokes荧光。
其荧光能大于激发能，荧光波长小于激发线波长。
例如铟吸收热能后处于一较低的亚稳能级，再吸收451.13nm的光后，发射410.18nm的荧光，见图（d）。
(3) 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。
在以上各种类型的原子荧光中，共振荧光强度最大，最为常用。
量子效率与荧光猝灭
受光激发的原子，可能发射共振荧光，也可能发射非共振荧光，还可能无辐射跃迁至低能级，所以量子效率一般小于1。
受激原子和其他粒子碰撞，把一部分能量变成热运动与其他形式的能量，因而发生无辐射的去激发过程，这种现象称为荧光猝灭。
荧光的猝灭会使荧光的量子效率降低，荧光强度减弱。
许多元素在烃类火焰中要比用氩稀释的氢—氧火焰中荧光猝灭大得多，因此原子荧光光谱法，尽量不用烃类火焰，而用氩稀释的氢—氧火焰代替。
原子荧光光谱法基本原理（图）
点击次数：380 作者：佚名发表于：2008-08-14 16:34转载请注明来自丁香园
来源：互联网
原子荧光光谱法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。
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，如图所示。
原子荧光的主要类型
A-吸收；F-荧光；————表示非辐射跃迁
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：
I i=ΦI0AεLN
式中：I i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；I0为激发光强度；且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，使荧光强度减小甚至消失，该现象称为荧光猝灭。