AFS仪器结构讲义-原子荧光-31页PPT精选文档
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AFS仪器结构讲义-原子荧光参考幻灯片
AFS系列双道 原子荧光光度计
发展历史、基本原理和设计思路
1
氢化物发生 原子荧光技术的发展历史
▪ 1974年Tsujii和Kuga首次将氢化物进样技术和无色散原 子荧光光谱技术相结合，开创了氢化物发生—无色散原 子荧光光谱分析技术（HG-AFS）。
▪ 1975年杜文虎等介绍了原子荧光法，次年研制了冷原子 荧光测汞仪.
还原反应，氩气--氢气火焰提供原子化温度 金属--酸体系；氯化亚锡--酸；硼氢化物--酸； 后者反应速度快，性能稳定，适合大多数元素
16
2.3.4 氢化物发生的特点
▪ 没有基体干扰 ▪ 原子化效率高 ▪ 氢化物蒸汽易于原子化 ，不需要高温 ▪ 不同价态的元素发身个氢化物反应的条件不同，
因此可以做价态分析
▪ 在此后的20多年中,北京科创海光仪器有限公司在开发原 子荧光分析方法,仪器的设计研制;尤其在氢化物发生原 子荧光分析方面做了大量卓有成效的工作.使我国在HGAFS技术领域处于国际领先地位。
3
我国学者的工作中主要突破 有以下几方面
▪ 用溴化物无极放电灯代替碘化物无极放电灯，成功地解 决了铋的光谱干扰问题；
▪ 20世纪70年代末,郭小伟等研制成功研制了溴化物无极 放电灯,为原子荧光分析技术的进一步深入研究和发展 奠定了基础.
2
氢化物发生 原子荧光技术的发展历史
▪ 1983年北京地质仪器厂,即现在的北京科创海光仪器有 限公司等研制了双通道原子荧光光谱仪，开创了领先世 界水平的有我国自主知识产权分析仪器的先河。
12
1.7 产品型号和特点
▪ 早期分立元件，微波源，无极放电灯，间断手动
进样 --主要XDY-1，2
▪ 计算机技术（单片机、系统机），空心阴极灯， 间断进样--3型，2A，120 ，220
发展历史、基本原理和设计思路
1
氢化物发生 原子荧光技术的发展历史
▪ 1974年Tsujii和Kuga首次将氢化物进样技术和无色散原 子荧光光谱技术相结合，开创了氢化物发生—无色散原 子荧光光谱分析技术（HG-AFS）。
▪ 1975年杜文虎等介绍了原子荧光法，次年研制了冷原子 荧光测汞仪.
还原反应，氩气--氢气火焰提供原子化温度 金属--酸体系；氯化亚锡--酸；硼氢化物--酸； 后者反应速度快，性能稳定，适合大多数元素
16
2.3.4 氢化物发生的特点
▪ 没有基体干扰 ▪ 原子化效率高 ▪ 氢化物蒸汽易于原子化 ，不需要高温 ▪ 不同价态的元素发身个氢化物反应的条件不同，
因此可以做价态分析
▪ 在此后的20多年中,北京科创海光仪器有限公司在开发原 子荧光分析方法,仪器的设计研制;尤其在氢化物发生原 子荧光分析方面做了大量卓有成效的工作.使我国在HGAFS技术领域处于国际领先地位。
3
我国学者的工作中主要突破 有以下几方面
▪ 用溴化物无极放电灯代替碘化物无极放电灯，成功地解 决了铋的光谱干扰问题；
▪ 20世纪70年代末,郭小伟等研制成功研制了溴化物无极 放电灯,为原子荧光分析技术的进一步深入研究和发展 奠定了基础.
2
氢化物发生 原子荧光技术的发展历史
▪ 1983年北京地质仪器厂,即现在的北京科创海光仪器有 限公司等研制了双通道原子荧光光谱仪，开创了领先世 界水平的有我国自主知识产权分析仪器的先河。
12
1.7 产品型号和特点
▪ 早期分立元件，微波源，无极放电灯，间断手动
进样 --主要XDY-1，2
▪ 计算机技术（单片机、系统机），空心阴极灯， 间断进样--3型，2A，120 ，220
AFS原子荧光光度计讲义
主要特点：
（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。
（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
特点
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
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
原子荧光光谱精讲
4.检测器
•
常用的是日盲光电倍增管，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。
5.氢化物发生器 • • • • （1） （2） （3） （4） 间断法 连续流动法 断续流动法 流动注射氢化物技术
4.原子荧光法测定原理 • 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（线性关系，只在低浓度时成立） • 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
5.氢化物（蒸气）发生原子荧光法 • 1）原理 • 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（氩气）将其导入原子光谱分 析系统进行测量。
2) 谱线简单、干扰小；
3) 线性范围宽（可达 3 ~ 5个数量级）；
4) 易实现多元素同时测定（产生的荧光向各个方向发射）。
缺点 存在荧光淬灭效应、散射光干扰等问题。
二、原子荧光光谱法的基本原理
1.原子荧光的产生过程
＋ e
e
原子荧光
基态的原子蒸气吸收特定波长光辐射的能量而被激发到较高的激发态， 然后受激原子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
氢化物发生的优点： 分析元素能够与可能引起干扰的样品基体分离，消除了干 扰。 与溶液直接喷雾进样相比，氢化物法能将待测元素充分预 富集，进样效率接近100%。 连续氢化物发生装置易实现自动化。 不同价态的元素氢化物发生的条件不同，可进行价态分析。
氢化物反应种类 • 1）金属酸还原（Marsh反应） • 2）硼氢化物酸还原体系
AFS系列电原理图简介精讲
• 注射泵进样的优缺点
优点: * 消除了蠕动泵进样的缺陷，改善了仪器的检出
限和精密度 * 自动配置标准曲线和稀释高浓度样品，提高
了仪器的自动化程度 * 自动去除还原剂产生的气泡 * 省气、省试剂 缺点：
结构复杂，成本较高
二、AFS-800系列、AFS-900系列仪器结构－氢化反应系统
• 蠕动泵进样精度测试
一、氢化物发生—原子荧光的方法原理
＊氢化物发生—原子荧光的方法特点
（1）灵敏度高、检出限低，目前常被测定的11个元素的 检出限可达到10-10~10-13水平。
（2）精密度好，一般RSD<1%。 （3）线性范围宽，可达到3~4个数量级。 （4）分析元素与基体有效分离，光谱和化学干扰少。 （5）可以进行多元素同时测定。 （6）易于和HPLC、GC、FIA等技术联用，实现在线和
他二者的检出限低些 分析线若在400nm以上时，则原子发射光谱
法的检出限比其他二者低些
原子荧光光谱仪器的结构原理
• 原子荧光光谱分析的优点
（１）灵敏度（相对荧光强度）较高，检出限低 （２）谱线比较简单，光谱干扰少，采用日盲光电
倍增管，可制作非色散原子荧光分析仪 （３）可同时进行多元素测定 （４）分析曲线的线性较好，线性范围较宽
原子荧光光谱仪器的结构原理
• 原子吸收—荧光—发射之间的关系
原子荧光光谱仪器的结构原理
• 原子吸收—荧光—发射之间的关系
原子荧光光谱仪器的结构原理
• 原子吸收—荧光—发射之间的关系
一般情况下 分析线在300～400nm之间，这三种方法的检
出限大致相似 分析线若在300nm以下，原子荧光光谱比其
二、AFS-800系列、AFS-900系列仪器结构－氢化反应系统
优点: * 消除了蠕动泵进样的缺陷，改善了仪器的检出
限和精密度 * 自动配置标准曲线和稀释高浓度样品，提高
了仪器的自动化程度 * 自动去除还原剂产生的气泡 * 省气、省试剂 缺点：
结构复杂，成本较高
二、AFS-800系列、AFS-900系列仪器结构－氢化反应系统
• 蠕动泵进样精度测试
一、氢化物发生—原子荧光的方法原理
＊氢化物发生—原子荧光的方法特点
（1）灵敏度高、检出限低，目前常被测定的11个元素的 检出限可达到10-10~10-13水平。
（2）精密度好，一般RSD<1%。 （3）线性范围宽，可达到3~4个数量级。 （4）分析元素与基体有效分离，光谱和化学干扰少。 （5）可以进行多元素同时测定。 （6）易于和HPLC、GC、FIA等技术联用，实现在线和
他二者的检出限低些 分析线若在400nm以上时，则原子发射光谱
法的检出限比其他二者低些
原子荧光光谱仪器的结构原理
• 原子荧光光谱分析的优点
（１）灵敏度（相对荧光强度）较高，检出限低 （２）谱线比较简单，光谱干扰少，采用日盲光电
倍增管，可制作非色散原子荧光分析仪 （３）可同时进行多元素测定 （４）分析曲线的线性较好，线性范围较宽
原子荧光光谱仪器的结构原理
• 原子吸收—荧光—发射之间的关系
原子荧光光谱仪器的结构原理
• 原子吸收—荧光—发射之间的关系
原子荧光光谱仪器的结构原理
• 原子吸收—荧光—发射之间的关系
一般情况下 分析线在300～400nm之间，这三种方法的检
出限大致相似 分析线若在300nm以下，原子荧光光谱比其
二、AFS-800系列、AFS-900系列仪器结构－氢化反应系统
原子吸收和原子荧光PPT课件
（3）优缺点
优点：原子化程度高，试样用量少（1-100μL），可测固体及粘稠试样，灵敏 度高，检测极限10-12 g/L。 缺点：精密度差，测定速度慢，操作不够简便，装置复杂。
第25页/共68页
四、单色器
1.作用 ：将待测元素的共振线与邻近线分开。 2.组件： 色散元件（棱镜、光栅），凹凸镜、狭缝等。 3.单色器性能参数 （1）线色散率（D）：两条谱线间的距离与波长差的比值ΔX/Δλ。实际
第10页/共68页
三、定量基础 It I0eK b
当使用锐线光源时，可用K0代替Kv，则：
A lg
峰值吸收系数：
I0 I
0.434K0
b
0.434 2
ln 2
vD
e2 mc
N0
f
b
K0
0.434
2
ln 2
vD
e2 mc
N0
f
A = k NO b NO ∝N∝c
（ NO激发态原子数，N基态原子数，c 待测元素浓度）
若用一般光源照射时，吸收光的强度变 化仅为0.5%。灵敏度极差
若将原子蒸气吸收的全部能量，即谱线 下所围面积测量出（积分吸收）。则是一 种绝对测量方法，现在的分光装置无法实 现。
Kvdv
e2
mc
N0
f
第8页/共68页
5.锐线光源
在原子吸收分析中需要使用锐线光源 （1）光源的发射线与吸收线的V0一致。 （2）发射线的ΔV1/2小于吸收线的 ΔV1/2。 （3）空心阴极灯。
火焰
空心阴极灯
棱镜 光电管
第3页/共68页
3、电热原子化技术的提出
1959年里沃夫提出电热原子化技术，大大提高了原子吸收 的灵敏度
原子荧光光谱法PPT课件
可用氩气来稀释火焰，减小猝灭现象。.源自6三．原子荧光光谱仪
原子荧光仪分为两类，色散型和非色散型。 荧光仪与原子吸收仪相 似，但光源与其他部件不在一条直线上，而是900 直角，而避免激发光 源发射的辐射对原子荧光检测信号的影响。
滤光片 非色散型
激发光源：空心阴极灯或氙 弧灯
原子化器：与原子吸收法相同
色散系统：色散型-光栅 非色散型-滤光片
原子荧光光谱法
Atomic Fluorescence Spectrometry(AFS)
.
1
一、概述
原子荧光光谱法的特点
(1) 有较低的检出限，灵敏度高。 (2) 干扰较少，谱线比较简单。 (3) 仪器结构简单，价格便宜。 (4) 分析校准曲线线性范围宽，可达3～5个数量级。 (5) 由于原子荧光是向空间各个方向发射的，比较容易
色散型
检测系统：光电倍增管
数据处理和仪器控制系统
氢化物发生系统
.
7
氢化物（蒸气）发生 原子荧光法
原理
As、Sb、Bi、Se、Te、Pb、Sn、Ge 8个 元素可形成气态氢化物，Cd、Zn形成气态 组分，Hg形成原子蒸气。
气态氢化物、气态组分通过原子化器原子 化形成基态原子，基态原子蒸气被激发而 产生原子荧光
光学系统
简化结构；光程短； 增强荧光信号强度
.
原子荧光仪器2结2 构
通道
单道、双道、三道、四道 优势： 多元素同时测定；单道增强
多通道设计
.
原子荧光仪器2结3 构
检测器
日盲光电倍增管
检测波长范围： 160nm~320nm
.
原子荧光仪器2结4 构
制作多道仪器，因而能实现多元素同时测定。
(6) 缺点 存在荧光淬灭效应、散射光干扰等问题；
原子荧光仪分为两类，色散型和非色散型。 荧光仪与原子吸收仪相 似，但光源与其他部件不在一条直线上，而是900 直角，而避免激发光 源发射的辐射对原子荧光检测信号的影响。
滤光片 非色散型
激发光源：空心阴极灯或氙 弧灯
原子化器：与原子吸收法相同
色散系统：色散型-光栅 非色散型-滤光片
原子荧光光谱法
Atomic Fluorescence Spectrometry(AFS)
.
1
一、概述
原子荧光光谱法的特点
(1) 有较低的检出限，灵敏度高。 (2) 干扰较少，谱线比较简单。 (3) 仪器结构简单，价格便宜。 (4) 分析校准曲线线性范围宽，可达3～5个数量级。 (5) 由于原子荧光是向空间各个方向发射的，比较容易
色散型
检测系统：光电倍增管
数据处理和仪器控制系统
氢化物发生系统
.
7
氢化物（蒸气）发生 原子荧光法
原理
As、Sb、Bi、Se、Te、Pb、Sn、Ge 8个 元素可形成气态氢化物，Cd、Zn形成气态 组分，Hg形成原子蒸气。
气态氢化物、气态组分通过原子化器原子 化形成基态原子，基态原子蒸气被激发而 产生原子荧光
光学系统
简化结构；光程短； 增强荧光信号强度
.
原子荧光仪器2结2 构
通道
单道、双道、三道、四道 优势： 多元素同时测定；单道增强
多通道设计
.
原子荧光仪器2结3 构
检测器
日盲光电倍增管
检测波长范围： 160nm~320nm
.
原子荧光仪器2结4 构
制作多道仪器，因而能实现多元素同时测定。
(6) 缺点 存在荧光淬灭效应、散射光干扰等问题；
仪器分析第8章原子荧光光谱分析法-精品文档
2019/6/10
No Image
三、原子荧光定量分析关系式
当光源强度稳定、辐射光平行、自吸可忽略 ，发射
荧光的强度 If 正比于基态原子对特定频率吸收光的
吸收强度 Ia ：
If = Ia
在低浓度时：
I0 ——原子化火焰单位面积接受到的光源强度； A——受光照射在检测器中观察到的有效面积； ε——吸光系数；φ ——荧光量子效率 N——单位体积内的基态原子数； l ——为吸收光程
2019/6/10
No Image
热助共振荧光
No Image
元素的原子经热激发后处在较低的亚稳态，通过 吸收激发光源发射的特定的非共振线后，被进一 步激发，然后再发射出相同波长的共振荧光线。
2019/6/10
No Image
直跃线荧光
是激发态原子直接跃迁到高于基态的亚稳态时所发射 的荧光，如Pb405.78nm。只有基态是多重态时，才 能产生直跃线荧光。
2019/6/10
No Image
优点
（1）有较低的检出限，灵敏度高。特别对Cd、Zn 等元素有相当低的检出限，Cd可达0.001ng·cm-3、 Zn为0.04ng·cm-3。 （2）干扰较少，谱线比较简单。 （3）分析校准曲线线性范围宽，可达3～5个数量级。 （4）能实现光
直跃线 阶跃线 荧光 荧光
2019/6/10
No Image
共振荧光
自由原子吸收激发光源的特征波长辐射，成为 激发态原子，并立即发射出相同波长的辐射， 回到原来的能级，所发辐射为共振荧光。
对于多数元素来说其共振荧光线是相应 于原子激发态和基态间的共振跃迁。
2019/6/10
No Image
2019/6/10
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利用氢化物发生所产生的氢气使之在电热石英炉口形成 氢氩小火焰作为原子化器，从而使整个装置简单实用；
将高强度脉冲供电空心阴极灯成功地用于作AFS光源， 解决了无极放电灯制作工艺不完善和调谐困难等对使用 带来的不便；
将流动注射（FIA）技术、断续流动注射技术与AFS联用 开创了FIA-AFS全自动分析，并研制开发出全自动原子 荧光光谱仪。
AFS系列双道 原子荧光光度计
发展历史、基本原理和设计思路
氢化物发生 原子荧光技术的发展历史
1974年Tsujii和Kuga首次将氢化物进样技术和无色散原 子荧光光谱技术相结合，开创了氢化物发生—无色散原 子荧光光谱分析技术（HG-AFS）。
1975年杜文虎等介绍了原子荧光法，次年研制了冷原子 荧光测汞仪.
1、基本原理
1.1 理论概述 三大类原子光谱 AAS、AES、AFS AFS三大突破 a）光源--空心阴极灯 b）氢化物--反应体系 c）断续流动--进样系统
1.2 荧光类型
a）共振荧光----原子吸收的逆过程 吸收的能量和释放的能量相等。
b）非共振荧光----能量不相等
1.3 荧光猝灭
使用氩气做载气和屏蔽气 氩气作用： a）载气 b）屏蔽气
2.6 检测和信号处理
和其它光谱仪器相同，包括光电转换、信号放大、 采样和计算机处理、显示打印等
电路控制：主机内主要有三块电路板 a）前放--电流电压转换，信号放大 b）主控板--提供信号控制和采样处理 c）灯电源板--点亮阴极灯
2.7 其它
进样量1.0-1.5毫升
炉高调节，数值是反方向 预热灯电流
断续流动氢化物发生法的 特点
采样量灵活多变; 样品之间交叉污染少; 记忆效应小; 分析精度高; 节省试样与试剂; 结构简单、易于实现自动化; 采样频率高、分析速度快; 可单点绘制标准曲线等优点。
1.节省试剂与样品
(1)所采集的样品全部发生器了氢化反应并且荧光 信号全部被采取和加和,因此获取单位灵敏度的 样品及试剂量最少;
20世纪70年代末,郭小伟等研制成功研制了溴化物无极 放电灯,为原子荧光分析技术的进一步深入研究和发展 奠定了基础.
氢化物发生 原子荧光技术的发展历史
1983年北京地质仪器厂,即现在的北京科创海光仪器有 限公司等研制了双通道原子荧光光谱仪，开创了领先世 界水平的有我国自主知识产权分析仪器的先河。
洗时间; 选取断续流动方式采样,采样时间很短,一般在5s
左右; 分析一个样品的时间为20~30s,分析频率为
120~150次/h.
炉芯结构示意图
在更换或清洗 炉丝 炉芯时要注意不要 打碎，另外气管不 要接错，载气接内 管。
炉丝要尽量和 外管平齐
屏蔽气
氢化物、载气
2.5 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，个电磁阀控制 压力开关保护 AFS-3000系列气路改进，随时关气 气流量的选择
1.5 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
测量11中元素
As、Sb、Bi、Hg、Ge、Se、 Sn、Te、Pb、Zn、Cd
1.6 与AAS-HG的比较
光路简单，光程短 可做多元素分析 原子化效率高，对炉芯无特殊要求 干扰小，记忆效应小 灵敏度高，检出限低 操作简单
非色散系统、光程短、能量损失少 结构简单，故障率低 灵敏度高，检出限低，与激发光源强度成正比 接收多条荧光谱线 适合于多元素分析 原子化效率高，理论上可达到100% 采用日盲管检测器，降低火焰噪声 线性范围宽，3个量级 没有基体干扰 可做价态分析 只使用氩气，运行成本低
2.4 进样方式
2.4.1 间断
2.4.2 连续流动
样品 泵
还原剂
反 应 块
气液 分离
载气
2.4.3 流动注射 样品
载流
阀
还原剂 泵
反
应
气液
块
分离
载气
2.4.4 断续流动
载流 / 样品 还原剂
反
应
泵
块
载气
气液 分离
断续流动进样系统是北京海光公司的专利设 计，实现了在线清洗，节省样品消耗，安全可靠， 不存在转换阀的密封、漏液、腐蚀等问题
2.8 发展
双道四灯和四道，开发新元素的测量方法
END
基础知识
氢化物发生法其实质只是一个化学反应，一 般是在在强还原剂或其它因素的作用下被测 元素与H形成共价化合物，而这些化合物通 常在室温条件下以气态形式存在，这些气体 化合物被载气带入分析仪器的原子化区进行 分析。
氢化物发生法
目前用这种发生技术通常测定的 素主要有： As、Sb、Bi、Ge、Sn、 Pb、Se、Te、Zn、Cd 10个元素
2. 仪器构成
一条线结构，四部分： 光源，氢化物发生，原子化系统，检测系统
PMT
数据处理
HCL
原子化器
断续流动
自动进样
2.1 光源----高强度空心阴极灯 纯度高，不自吸，寿命3000mA/h，仪器电流 是 峰值，不是平均值。
2.2 光路----三个透镜，无色散元件 2.3 原子化器----屏蔽式石英炉 2.3.1 炉芯结构
2.4.5 反应系统和氢化物通路
载流/样品 反 还原剂 应 块
载气 汽液隔离
气液 分离
废水
二级分离 （水封）
废水
炉芯
断续流动氢化物发生技术
1992年，断续流动氢化物发生器应用于原子荧光光 度计，它是一种集结了连续流动与流动注射氢化物发生 技术各自优点而发展起来的一种新的氢化物发生装置。 由海光公司将这种氢化物发生器配备在一系列商品化的 原子荧光仪器上，从而开创了半自动化及全自动化氢化 物发生—原子荧光光谱仪器的新时代。
1.7 产品型号和特点
早期分立元件，微波源，无极放电灯，间断手动
进样 --主要XDY-1，2
计算机技术（单片机、系统机），空心阴极灯， 间断进样--3型，2A，120 ，220
计算机技术和断续流动----进样方式改革 2201，老230（自动进样）DOS系统
Windows系统，串口控制----2202，230，2202E， 230E，3000，3100，9600，9700，9800
还原反应，氩气--氢气火焰提供原子化温度 金属--酸体系；氯化亚锡--酸；硼氢化物--酸； 后者反应速度快，性能稳定，适合大多数元素
2.3.4 氢化物发生的特点
没有基体干扰 原子化效率高 氢化物蒸汽易于原子化 ，不需要高温 不同价态的元素发身个氢化物反应的条件不同，
因此可以做价态分析
(2)采用断续流动进样,进样时间短,一般为5~6s, 样品消耗量为0.7~2mL左右
2.结构简单,易于实现自动化
断续流动氢化物发生系统的基本构件包括: A: 步进电机驱动的蠕动泵; B:蠕动泵泵头; C:蠕动泵管; D:混合模块; E:气液分离器.
3.采样频率高, 分析速度快
清洗与测定同时进行,从而大大缩短了分析时间; 在清洗阶段明显提高了蠕动泵的转速,减小了清
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，降低原子化效率 b）防止荧光猝灭
2.3.2 特点 a）原子化效率高，尽可能多产生基态原子
b）没有背景发射，干扰小 c）稳定性好，只需要氩气 d）低温原子化，温度不可调 e）记忆效应小
2.3.3 氢化物发生和反应体系
Hg采用蒸气发生法。
AFS230E技术指标
检测线(D.L.): As、Se、Pb、Sn、Te、 Bi、Sb、 Zn、< 0.02 ng/mL
Hg、Cd<0.001ng/ml
Ge Zn<2.0 ng/ml
3.2.2 精度(RSD): <1.0%
线性范围: 大于三个数量级
1.4 AFS的优点
在此后的20多年中,北京科创海光仪器有限公司在开发原 子荧光分析方法,仪器的设计研制;尤其在氢化物发生原 子荧光分析方面做了大量卓有成效的工作.使我国在HGAFS技术领域处于国际领先地位。
我国学者的工作中主要突破
有以下几方面
用溴化物无极放电灯代替碘化物无极放电灯，成功地解 决了铋的光谱干扰问题；
2.3.5 干扰
a） 液相--样品溶液中干扰元素优先反应，或形成络
合物吸附被测元素 的氢化物，消耗还原剂
消除：加入一些基体改进剂或选择合适的酸度以 及还原剂用量。
b） 气相--氢化物传输过程或原子化过程的的干扰，
消耗氢基，降低被测元素的原子化效率
消除：抑制干扰元素形成氢化物，或加入改进剂
吸附干扰元素的氢化物
将高强度脉冲供电空心阴极灯成功地用于作AFS光源， 解决了无极放电灯制作工艺不完善和调谐困难等对使用 带来的不便；
将流动注射（FIA）技术、断续流动注射技术与AFS联用 开创了FIA-AFS全自动分析，并研制开发出全自动原子 荧光光谱仪。
AFS系列双道 原子荧光光度计
发展历史、基本原理和设计思路
氢化物发生 原子荧光技术的发展历史
1974年Tsujii和Kuga首次将氢化物进样技术和无色散原 子荧光光谱技术相结合，开创了氢化物发生—无色散原 子荧光光谱分析技术（HG-AFS）。
1975年杜文虎等介绍了原子荧光法，次年研制了冷原子 荧光测汞仪.
1、基本原理
1.1 理论概述 三大类原子光谱 AAS、AES、AFS AFS三大突破 a）光源--空心阴极灯 b）氢化物--反应体系 c）断续流动--进样系统
1.2 荧光类型
a）共振荧光----原子吸收的逆过程 吸收的能量和释放的能量相等。
b）非共振荧光----能量不相等
1.3 荧光猝灭
使用氩气做载气和屏蔽气 氩气作用： a）载气 b）屏蔽气
2.6 检测和信号处理
和其它光谱仪器相同，包括光电转换、信号放大、 采样和计算机处理、显示打印等
电路控制：主机内主要有三块电路板 a）前放--电流电压转换，信号放大 b）主控板--提供信号控制和采样处理 c）灯电源板--点亮阴极灯
2.7 其它
进样量1.0-1.5毫升
炉高调节，数值是反方向 预热灯电流
断续流动氢化物发生法的 特点
采样量灵活多变; 样品之间交叉污染少; 记忆效应小; 分析精度高; 节省试样与试剂; 结构简单、易于实现自动化; 采样频率高、分析速度快; 可单点绘制标准曲线等优点。
1.节省试剂与样品
(1)所采集的样品全部发生器了氢化反应并且荧光 信号全部被采取和加和,因此获取单位灵敏度的 样品及试剂量最少;
20世纪70年代末,郭小伟等研制成功研制了溴化物无极 放电灯,为原子荧光分析技术的进一步深入研究和发展 奠定了基础.
氢化物发生 原子荧光技术的发展历史
1983年北京地质仪器厂,即现在的北京科创海光仪器有 限公司等研制了双通道原子荧光光谱仪，开创了领先世 界水平的有我国自主知识产权分析仪器的先河。
洗时间; 选取断续流动方式采样,采样时间很短,一般在5s
左右; 分析一个样品的时间为20~30s,分析频率为
120~150次/h.
炉芯结构示意图
在更换或清洗 炉丝 炉芯时要注意不要 打碎，另外气管不 要接错，载气接内 管。
炉丝要尽量和 外管平齐
屏蔽气
氢化物、载气
2.5 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，个电磁阀控制 压力开关保护 AFS-3000系列气路改进，随时关气 气流量的选择
1.5 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
测量11中元素
As、Sb、Bi、Hg、Ge、Se、 Sn、Te、Pb、Zn、Cd
1.6 与AAS-HG的比较
光路简单，光程短 可做多元素分析 原子化效率高，对炉芯无特殊要求 干扰小，记忆效应小 灵敏度高，检出限低 操作简单
非色散系统、光程短、能量损失少 结构简单，故障率低 灵敏度高，检出限低，与激发光源强度成正比 接收多条荧光谱线 适合于多元素分析 原子化效率高，理论上可达到100% 采用日盲管检测器，降低火焰噪声 线性范围宽，3个量级 没有基体干扰 可做价态分析 只使用氩气，运行成本低
2.4 进样方式
2.4.1 间断
2.4.2 连续流动
样品 泵
还原剂
反 应 块
气液 分离
载气
2.4.3 流动注射 样品
载流
阀
还原剂 泵
反
应
气液
块
分离
载气
2.4.4 断续流动
载流 / 样品 还原剂
反
应
泵
块
载气
气液 分离
断续流动进样系统是北京海光公司的专利设 计，实现了在线清洗，节省样品消耗，安全可靠， 不存在转换阀的密封、漏液、腐蚀等问题
2.8 发展
双道四灯和四道，开发新元素的测量方法
END
基础知识
氢化物发生法其实质只是一个化学反应，一 般是在在强还原剂或其它因素的作用下被测 元素与H形成共价化合物，而这些化合物通 常在室温条件下以气态形式存在，这些气体 化合物被载气带入分析仪器的原子化区进行 分析。
氢化物发生法
目前用这种发生技术通常测定的 素主要有： As、Sb、Bi、Ge、Sn、 Pb、Se、Te、Zn、Cd 10个元素
2. 仪器构成
一条线结构，四部分： 光源，氢化物发生，原子化系统，检测系统
PMT
数据处理
HCL
原子化器
断续流动
自动进样
2.1 光源----高强度空心阴极灯 纯度高，不自吸，寿命3000mA/h，仪器电流 是 峰值，不是平均值。
2.2 光路----三个透镜，无色散元件 2.3 原子化器----屏蔽式石英炉 2.3.1 炉芯结构
2.4.5 反应系统和氢化物通路
载流/样品 反 还原剂 应 块
载气 汽液隔离
气液 分离
废水
二级分离 （水封）
废水
炉芯
断续流动氢化物发生技术
1992年，断续流动氢化物发生器应用于原子荧光光 度计，它是一种集结了连续流动与流动注射氢化物发生 技术各自优点而发展起来的一种新的氢化物发生装置。 由海光公司将这种氢化物发生器配备在一系列商品化的 原子荧光仪器上，从而开创了半自动化及全自动化氢化 物发生—原子荧光光谱仪器的新时代。
1.7 产品型号和特点
早期分立元件，微波源，无极放电灯，间断手动
进样 --主要XDY-1，2
计算机技术（单片机、系统机），空心阴极灯， 间断进样--3型，2A，120 ，220
计算机技术和断续流动----进样方式改革 2201，老230（自动进样）DOS系统
Windows系统，串口控制----2202，230，2202E， 230E，3000，3100，9600，9700，9800
还原反应，氩气--氢气火焰提供原子化温度 金属--酸体系；氯化亚锡--酸；硼氢化物--酸； 后者反应速度快，性能稳定，适合大多数元素
2.3.4 氢化物发生的特点
没有基体干扰 原子化效率高 氢化物蒸汽易于原子化 ，不需要高温 不同价态的元素发身个氢化物反应的条件不同，
因此可以做价态分析
(2)采用断续流动进样,进样时间短,一般为5~6s, 样品消耗量为0.7~2mL左右
2.结构简单,易于实现自动化
断续流动氢化物发生系统的基本构件包括: A: 步进电机驱动的蠕动泵; B:蠕动泵泵头; C:蠕动泵管; D:混合模块; E:气液分离器.
3.采样频率高, 分析速度快
清洗与测定同时进行,从而大大缩短了分析时间; 在清洗阶段明显提高了蠕动泵的转速,减小了清
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，降低原子化效率 b）防止荧光猝灭
2.3.2 特点 a）原子化效率高，尽可能多产生基态原子
b）没有背景发射，干扰小 c）稳定性好，只需要氩气 d）低温原子化，温度不可调 e）记忆效应小
2.3.3 氢化物发生和反应体系
Hg采用蒸气发生法。
AFS230E技术指标
检测线(D.L.): As、Se、Pb、Sn、Te、 Bi、Sb、 Zn、< 0.02 ng/mL
Hg、Cd<0.001ng/ml
Ge Zn<2.0 ng/ml
3.2.2 精度(RSD): <1.0%
线性范围: 大于三个数量级
1.4 AFS的优点
在此后的20多年中,北京科创海光仪器有限公司在开发原 子荧光分析方法,仪器的设计研制;尤其在氢化物发生原 子荧光分析方面做了大量卓有成效的工作.使我国在HGAFS技术领域处于国际领先地位。
我国学者的工作中主要突破
有以下几方面
用溴化物无极放电灯代替碘化物无极放电灯，成功地解 决了铋的光谱干扰问题；
2.3.5 干扰
a） 液相--样品溶液中干扰元素优先反应，或形成络
合物吸附被测元素 的氢化物，消耗还原剂
消除：加入一些基体改进剂或选择合适的酸度以 及还原剂用量。
b） 气相--氢化物传输过程或原子化过程的的干扰，
消耗氢基，降低被测元素的原子化效率
消除：抑制干扰元素形成氢化物，或加入改进剂
吸附干扰元素的氢化物