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1、原子荧光光度法主讲教师：浙江经贸职业技术学院 黄伟素农产品/食品质量安全检测技术 3 原子荧光发展史及应用1原子荧光光谱分析基础2原子荧光仪器结构3原子荧光光度仪的操作4目录页CONTENTS PAGE 4 1原子荧光发展史及应用原子荧光发展史原子荧光应用过渡页TRANSITION PAGE 5 原子荧光光度法原子荧光光度法一、原子荧光发展史及应用1.原子荧光发展史2.原子荧光应用原子荧光发展史：1859年克希霍夫研究太阳光时开始原子荧光理论的研究1902年胡克等研究原子荧光现象，观察到了钠的荧光现象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80年代，我国科技工作者对原子荧光
2、光谱仪作出很大贡献，其中郭小伟等非色散原子荧光光谱仪，采用无机放电灯、氢化物法对仪器商品化起到很大作用 6 原子荧光光度法原子荧光光度法一、原子荧光发展史及应用1.原子荧光发展史2.原子荧光应用原子荧光应用：地质样品分析冶金样品分析生物样品分析农业样品分析环境样品分析食品分析药材药品分析轻工化妆品分析 7 2原子荧光光谱分析基础原子荧光光谱概述原子荧光光谱的产生原理原子荧光光谱的定量基础过渡页TRANSITION PAGE 8 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱分析基础1.概述2.AFS的优点3.AFS的缺点4.AFS与AAS的关系概述：原子荧光光谱法（AFS）是一种痕量分析技术，是
3、原子光谱法中的一个重要分支。是介于原子发射光谱法(AES)和原子吸收光谱法(AAS)之间的光谱分析技术，所用仪器及操作技术与原子吸收光谱法相近。9 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱分析基础1.概述2.AFS的优点3.AFS的缺点4.AFS与AAS的关系AFS的优点：某些元素的灵敏度与检出限优于AAS与AES谱线简单,干扰少结构简单，价格便宜方法精确度类似于AAS，优于AES关于消除干扰、基体改进剂以及其他联用技术如氢化法、流动注射等也适用 10 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱分析基础1.概述2.AFS的优点3.AFS的缺点4.AFS与AAS的关系AFS的优点：有些元素
4、灵敏度差，线性范围窄荧光弱，杂散光影响干扰大应用元素范围有限 11 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱分析基础1.概述2.AFS的优点3.AFS的缺点4.AFS与AAS的关系AFS与AAS的共同点：需要将分析试样有效地原子化选择合适的光源，使分析样的基态原子有效地吸收光能产生的光谱在可见到紫外波段仪器同是由四个组成部分，有某些相似的要求化学组成的干扰有相似之处 12 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱分析基础1.概述2.AFS的优点3.AFS的缺点4.AFS与AAS的关系AFS与AAS的区别：原子吸收属于吸收光谱，原子荧光属于发射光谱原子荧光不一定要求同种原子的锐线光源辐射
5、荧光强度微弱，要考虑弱信号检测和杂散光等干扰原子荧光谱线简单，结构简单原子荧光在某些元素的分析上更灵敏 13 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱分析基础1.原子荧光的产生2.原子荧光类型原子荧光的产生：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。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。原子荧光原子荧光 14 原子荧光光度法原子荧光
6、光度法二、原子荧光光谱分析基础1.原子荧光的产生2.原子荧光类型原子荧光类型可分为三类：共振荧光非共振荧光敏化荧光 15 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱分析基础1、共振荧光荧光线与激发线的波长相同如：锌原子吸收213.86nm的光，它发射荧光的波长也213.86nm 16 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱分析基础2、非共振荧光荧光线与激发线的波长不同1.直跃性荧光当处于基态的电子受激跃迁至高能态，处于高能态的激发态电子在跃迁到低能态（但不是基态）所发射出的荧光被称为直跃线荧光 17 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱分析基础原子荧光光谱分析基础2、非共振荧光
7、荧光线与激发线的波长不同2.阶跃性荧光当电子从基态跃迁至高能态后,由于受激碰撞损失部分能量而降至较低的能态。从较低能态回到基态时所发出的荧光称为阶跃线荧光 18 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱的产生原理原子荧光光谱分析基础2、非共振荧光荧光线与激发线的波长不同3.多光子荧光两个或以上的光子共同使原子到达激发态,然后发射一个光子再返回到基态所发射的荧光 19 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱的产生原理原子荧光光谱分析基础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。大多数分析涉及共振荧光，因为
8、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。敏化荧光和多光子荧光很少用于分析，因为产生的荧光辐射密度低。20 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱分析基础1、测定原子荧光的强度即可求得待测样品中该元素的含量。If荧光强度 为荧光量子效率 Ia 吸收光的强度 21 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱分析基础2、氢化物发生-原子荧光光谱分析流程 22 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱分析基础3、氢化物发生法的原理截流/样品KBH4WAr 23 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱分析基础4、氢化物发生法的类型：金属-酸还原体系；碱性模式还原体系；电解还
9、原体系；硼氢化物-酸还原体系主要采用硼氢化物-酸还原体系1.原子荧光的产生2.氢化物发生类型 24 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱分析基础4、氢化物发生法的类型金属酸还原体系（Marsh反应）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。25 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱分析基础4、氢化物发生法的类型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 式中Em+代表待测元素，EHn为气态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
10、、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。26 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱分析基础4、氢化物发生法的类型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。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 27 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱分析基础5、氢化物发生法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，氢化物能将待测元素充分预富集，进样效率将近100%；连续氢化物发生装置易于
11、实现自动化；生成的气态氢化物在形成的氩氢火焰石英管原子化器中有极高的原子化效率；不同价态的元素氢化物发生实现条件不同，可进行价态分析。28 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱分析基础6、氢化物发生法的干扰因素1、种类游离基效率动力学原子化干扰传输过程发生效率氢化物发生气相干扰分类液相干扰测定元素 29 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子荧光光谱的产生原理6、氢化物发生法的干扰因素1、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：防止干扰元素生成气态化合物、提高石英原子化器的温度等 30 原子荧光光度法原子荧光光度法二、原子
12、荧光光谱分析基础7、能用原子荧光法检测的元素及价态能产生原子荧光的元素约20多种，能用氢化物发生-原子荧光法测定的元素目前只有11种：汞Hg，砷As，硒Se，锑Sb，铋Bi，碲Te，锡Sn，锗Ge，铅Pb，锌Zn，镉Cd，检测浓度在微克级。通常一个元素只有一个价态易生成氢化物 31 3原子荧光仪器结构光源原子化系统光学系统气路系统检测器信号处理数据处理系统氢化物进样系统过渡页TRANSITION PAGE 32 原子荧光光度法原子荧光光度法三、原子荧光仪器结构仪器结构光光光光学学学学系系系系统统统统原原原原子子子子化化化化器器器器数数数数据据据据处处处处理理理理系系系系统统统统检检检检测测测测
13、器器器器氢氢氢氢化化化化物物物物发发发发生生生生系系系系统统统统进进进进样样样样系系系系统统统统光光光光源源源源 33 原子荧光光度法原子荧光光度法三、原子荧光仪器结构仪器结构 34 原子荧光光度法原子荧光光度法三、原子荧光仪器结构1.光源2.原子化系统3.光学系统4.气路系统5.检测器6.信号处理7.数据处理系统8.氢化物进样系统光源要求：要有足够的辐射强度光谱纯度高，背景低辐射能量稳定性好使用寿命长，操作和维护方便 35 原子荧光光度法原子荧光光度法三、原子荧光仪器结构光源的种类：空心阴极灯（包括高强度灯和可拆卸灯）无极放电灯金属蒸汽放电灯汞放电灯微波诱导子焰电感偶合等离子焰可控温梯灯佩灯
14、可调谐染料激光二极管激光1.光源2.原子化系统3.光学系统4.气路系统5.检测器6.信号处理7.数据处理系统8.氢化物进样系统 36 原子荧光光度法原子荧光光度法三、原子荧光仪器结构在此处输入一级标题光源-空心阴极灯：1.光源2.原子化系统3.光学系统4.气路系统5.检测器6.信号处理7.数据处理系统8.氢化物进样系统 37 原子荧光光度法原子荧光光度法一、在此处输入二级标题（排版范例文字型一）光源-空心阴极灯：1.光源2.原子化系统3.光学系统4.气路系统5.检测器6.信号处理7.数据处理系统8.氢化物进样系统 38 原子荧光光度法原子荧光光度法三、原子荧光仪器结构原子化系统一般分为：火焰原
15、子化系统无火焰原子化系统（氢化物发生法）原子化系统一般由：雾化器、多功能反应模块、蠕动泵、预混合雾室和燃烧器组成。1.光源2.原子化系统3.光学系统4.气路系统5.检测器6.信号处理7.数据处理系统8.氢化物进样系统 39 原子荧光光度法原子荧光光度法三、原子荧光仪器结构1、氢化法原子化系统1.蠕动泵2.多功能反应模块3.传输系统4.防爆塞5.原子化器6.O型圈7.辅气进气口8.载气进气口9.进样口10.还原剂进样口11.废液出口12.燃烧器电源插头 40 原子荧光光度法原子荧光光度法三、原子荧光仪器结构原子化系统-多功能反应模块多功能模块，它集溶液混合、氢化物反应、气水分离以及水封等功能于一
16、体，结构紧凑，效率高，使用方便。41 原子荧光光度法原子荧光光度法三、原子荧光仪器结构原子化系统-燃烧器 42 原子荧光光度法原子荧光光度法三、原子荧光仪器结构原子化系统-原子化器1.炉套2.定位孔3.电炉丝4.石英原子化器5.上固定孔6.下固定孔7.惰性气体导入管8.原子化器底座9.固定螺丝10.电源线插头11.电炉丝固定螺帽12.炉套固定螺丝 43 原子荧光光度法原子荧光光度法一、在此处输入二级标题（排版范例文字型一）在此处输入一级标题原子荧光光谱仪的光学系统分为：色散型和无色散型 色散型：由激发光源、原子化器、单色器及接收放大器组成无色散型：由激发光源、原子化器、滤光片及日盲光电倍增管组
17、成 1.光源2.原子化系统3.光学系统4.气路系统5.检测器6.信号处理7.数据处理系统8.氢化物进样系统 44 原子荧光光度法原子荧光光度法原子化系统原子荧光仪器结构光学系统 45 原子荧光光度法原子荧光光度法三、原子荧光仪器结构光学系统色散与无色散系统比较的优缺点：体系优点缺点色散体系1.广泛的波长范围2.分离散射光的能力较强3.灵活性较大，转动光源即可选择分析元素4.可以采用灵敏的宽波长范围的光电倍增管1.价格较高2.必须调整波长3.有可能产生波长漂移4.与无色散体系相比，接受荧光的立体角较小无色散体系1.仪器简单而便宜2.不存在波长漂移3.较好的检出限1.较易受到散射干扰2.较易受到光
18、谱干扰3.对光源的纯度有较高的要求 46 原子荧光光度法原子荧光光度法三、原子荧光仪器结构气路系统：仪器所需的工作气体(压缩空气、燃气、氩气)均由流量器来控制流量,在火焰法与氢化物发生法相互切换时，只需将氩气换为压缩空气，然后打开燃气即可。主气与金属套玻璃高效喷雾器(火焰法)和特制多功能反应模块(氢化物发生法)接口之间是自动切换。在火焰法中，燃气与经雾化样品混合均匀后燃烧，压缩空气作为主气将样品雾化，作为辅气辅助燃气燃烧；在氢化物发生法中，氩气作为载气和屏蔽气。1.光源2.原子化系统3.光学系统4.气路系统5.检测器6.信号处理7.数据处理系统8.氢化物进样系统 47 原子荧光光度法原子荧光光
19、度法三、原子荧光仪器结构气路系统 48 原子荧光光度法原子荧光光度法三、原子荧光仪器结构日盲光电倍增管：检测波长范围：160nm320nm1.光源2.原子化系统3.光学系统4.气路系统5.检测器6.信号处理7.数据处理系统8.氢化物进样系统 49 原子荧光光度法原子荧光光度法三、原子荧光仪器结构PFWin：软件分析助手：自动控制数据处理结果保存与输出多用户管理在线帮助1.光源2.原子化系统3.光学系统4.气路系统5.检测器6.信号处理7.数据处理系统8.氢化物进样系统 50 原子荧光光度法原子荧光光度法三、原子荧光仪器结构氢化物进样系统：连续流动氢化物发生装置断续流动氢化物发生装置流动注射氢化物发生装置1.光源2.原子化系统3.光学系统4.气路系统5.检测器6.信号处理7.数据处理系统8.氢化物进样系统 51 原子荧光光度法原子荧光光度法三、原子荧光仪器结构连续流动氢化物发生装置图 52 原子荧光光度法原子荧光光度法三、原子荧光仪器结构断续流动氢化物发生装置图 53 原子荧光光度法原子荧光光度法三、原子荧光仪器结构流动注射氢化物发生装置图谢谢观看