原子荧光应用

原子荧光光谱仪-百科

原子荧光光谱仪(Atomic Fluorescence Spectrometer,AFS)是一种测定微量金属及其他元素的分析仪器。比起传统的原子吸收光谱法(AAS),AFS 具有更高的灵敏度、选择性和特异性,可满足更严格的测试要求。

一、分类

根据不同的激发源,AFS 可以分为两类:火焰原子荧光光谱仪(Flame AFS)和电子热化原子荧光光谱仪(ETAAS)。前者适用于针对分析原子的定量分析,后者则适用于对痕量元素的分析。

二、工作原理

AFS 的工作原理是将目标元素原子化后,通过激光束或光源的激发下转换成荧光,测量荧光的强度来确定元素的浓度。具体说,原子为了转变成荧光,需要吸收特定波长(频率)的光线,这是由原子的电子壳层的能量差造成的。当被激发的电子从原有的高能级返回到低能级时,它将放出特定波长或频率的光线,这就是所谓的荧光信号。

其原理是根据荧光效应:激光照射原子,原子中电子吸收能量跃迁到*激发单线态或第二激发单线态,但这些激发态是不稳定的,当电子由*激发单线态恢复到基态时,能量会以光的形式释放,产生荧光,一般持续发光时间短于10^-8秒(同时产生的磷光持续时间大于10^-8秒)。通过荧光光谱仪的检测,可以获得物质的激发光谱、发射光谱、量子产率、荧光强度、荧光寿命、斯托克斯位移、荧光偏振与去偏振特性,以及荧光的淬灭方面的信息。

三、优点

1. 高灵敏度:原子荧光光谱仪可以检测到 ppt 到 ppb 级别的元素浓度,因此可以用于测试微量物质。

2. 高特异性和选择性:AFS可以通过选择特定的激发波长来区分特定元素。

3. 无需标准曲线:与 AAS 不同,AFS 不需要使用标准曲线,可立即实现定量分析。

4. 适用范围广:AFS 可以检测广泛的元素,并且可以用于不稳定、高沸点的元素分析。

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四、应用

1. 矿产领域:原子荧光光谱仪可用于金属矿物测量,也可以检测金属矿质含量。

2. 大气环境:AFS 可以检测大气中微量元素,如铅,汞和锰等。

3. 食品领域:AFS 可以测量食品中的微量元素含量,如铜、锌、硒等。

4. 医疗和生物学领域:可以检测体内的微量元素和其他元素,以便治疗疾病。

为了使荧光光谱仪能够接收到更多的荧光,往往采用以下几个措施:

1、提高激发光的强度:可以用激光器来代替卤素灯源,激光器的功率密度往往比卤素灯高的多。使用该方法,根据激光器功率的不同,荧光有几倍到几个数量级的提高。但是该方法受实验室条件限制,并不是任何时候都是可行的,同时,紫外波段的激光器价格比较昂贵。

2、提高探测器的光收集效率:可以在其它几个方向上放一些反射镜,把这些方向上的荧光反射到探测器上。使用该方法,可以使收集到的荧光增加几倍到十几倍。

3、改进光谱仪:荧光分析基本上都是通过光谱仪、分光光度计来实现,进入光谱仪、分光光度计的光通量受限于这些仪器的狭缝尺寸。我们可以增大狭缝尺寸,来提高进光量。但是,狭缝尺寸的增大,是以牺牲波长分辨率为代价,因此不能无限制的增加狭缝尺寸。提高光谱仪、分光光度计里面的各种反射镜、光栅对光的反射效率,也是增加探测器接受更多荧光的有效方法之一。大部分的光谱仪公司,都有专门的产品用作荧光测量,这些用作荧光测量的光谱仪、分光光度计都是在这些方面进行了改进。

AFS 在科学、工业、医学等领域中都有广泛的应用,并且由于其高灵敏度、选择性和稳定性,其应用价值将在未来得到更进一步的提升。


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  更新时间:2024-01-09 09:34:14  【打印此页】  【关闭

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