原子荧光光度计

原子荧光光度计
编辑
锁定
讨论
上传视频
特型编辑
光度计
相关视频查看全部
原理
基态原子吸收光源的能量而变成激发态，激发态原子在去活化过程中将吸收的能量以荧光的形式释放出来，此荧光信号的强弱与样品中待测元素的含量成线性关系,因此通过测量荧光强度就可以确定样品中被测元素的含量。
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。E=hv=hc/λ
b）非共振荧光----能量不相等，非共振荧光线
荧光猝灭，使用氩气做载气和屏蔽气，氩气作用：
a）载气（内气：包括产生的氢化物蒸汽、氢气）
b）屏蔽气（防止氢化物被氧化、抑制荧光猝灭、稳定原子化环境）
优点
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
采用日盲管检测器，降低火焰噪声
线性范围宽，3个量级
原子化效率高，理论上可达到100%
没有基体干扰
可做价态分析
只使用氩气，运行成本低
采用氩氢焰，紫外透射强，背景干扰小
构成
分成四部分：光源、蒸汽发生系统（断续流动和自动进样）、原子化系统、检测系统。
光源
高强度空心阴极灯：纯度高、不自吸、发光稳定、无光谱干扰、寿命长 （3000mAh），仪器灯电流是峰—峰值。
光路
三个透镜，无色散元件
原子化器
电热屏蔽式石英炉，氩氢火焰
1、炉芯结构
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、原子化器的特点
a）最主要特点就是原子化效率高，
b）尽可能多产生基态原子
c）采用氩氢焰，紫外透射好，减少光损失
d）没有背景发射，无粒子散射，干扰小
e）稳定性好，只需要氩气，无须额外燃气
f）低温原子化，温度不可调
g）记忆效应小
h）预原子化功能
3、氢化物发生的主要特点
a）没有基体干扰
b）原子化效率高
c）氢化物蒸汽易于原子化，共价氢化物易于解离成自由原子，不需要高温原子化
d）不同价态的元素发生氢化物反应的条件不同，因此可以做价态分析
e）易于富集
分类
按氢化物发生方法分类 
1、间断氢化物（冷蒸气）发生法
早期的AFS仪器均采用间断法（手动），在发生器中先加入一定量的样品溶液，然后加入硼氢化钠溶液发生氢化物。优点是装置简单，但较难自动化。由于它所测得的原子荧光信号与许多因素有关（如氢化物传输效率、发生器与样品体积、载气流量和硼氢化钠流量等）。因此，在实际操作中要保证得到高灵敏度及较好的重复性就必须控制好上述因素。
2、连续流动氢化物（冷蒸气）发生法
连续流动法中，酸化后的样品及硼氢化钠溶液均以不同的流速泵入混合器中反应，反应产生的气液混合物经气液分离器分离，废液被排出，含有氢化物的气体送至原子化器中原子化和检测。这种方法可以得到连续信号，但样品和试剂的消耗量都较大，常规检测中较少采用，多用于与液相色谱联用测量中进行形态分析。
3、流动注射氢化物发生法
流动注射法与连续流动法类似，但样品是通过采样阀进行“采样”、“注射”切换。由于样品是间隔输送到反应器中，因而所得的信号为峰型信号，这与连续流动法不同。此方法分析速度较快，但需要在流路中加入采样阀，增加了故障点。目前国内仪器很少采用该技术。
4、 断续流动氢化物（冷蒸气）发生法
断续流动是一种介于连续流动和流动注射之间的技术，其工作分为两个步骤，首先用蠕动泵分别泵入样品和还原剂，进样量小于混合器前管路容积，稍经停顿并将进样管换入载流中，再运行蠕动泵执行测量，可以得到峰型信号。信号峰的面积与样品的浓度和进样量相关，所以理想状况下可通过控制进样时间来实现不同量的进样，从而达到自动配置标准曲线的目的。
实际使用中，断续流动使用的蠕动泵是一种脉动进样方式，会造成短期取样量稳定性差，长期使用会因泵管疲劳造成取样稳定性差。为了解决这个问题，刘明钟等改进了断续流动，在不改变硬件的基础上，提出了间歇泵进样方式，克服了连续进样浪费试剂溶液、流动注射装置复杂等缺点，是一种较为合理的自动式的氢化物发生进样技术，目前国内大多数中档仪器均采用了这一技术。
还有一种断续流动是采用一个注射泵采样，之后样品和还原剂仍通过蠕动泵进入混合器进行反应，注射泵可精确定量样品，能够实现校正曲线的自动配置。
5、顺序注射氢化物（冷蒸气）发生法
顺序注射被称为新一代流动注射，由于采用注射泵替代蠕动泵，它克服了蠕动泵的脉动及长期使用老化从而引起信号漂移的问题，使仪器检出限得到较大改进。另外，顺序注射体系中，还原剂和样品的进样量可以准确的任意调节，所以能够实现校正曲线的自动配置。最后顺序注射体系中，样品和还原剂的比例调节非常方便，对铅、镉等氢化物发生条件要求严格的元素可以很快调节到最佳状态。此外，节省样品和试剂也是顺序注射的一大优势。
顺序注射原子荧光流路有两种： 
I是由塞梅诺娃提出，其中使用一个注射泵，还原剂和样品通过多位阀注入储样环，并在其中混合反应，产物随载流流出，经气液分离后由氩气带出并与氢气混合后被AFS检测。I 
I是由王建华等提出，其中有两个注射泵，分别推动样品和还原剂，样品通过多位阀加入，并在储样环中与载流均匀混合，混合液与还原剂通过混合器反应，反应产物经气液分离后进入AFS检测。目前的顺序注射多采用第II种流路。
6、气动控制顺序流动注射氢化物（冷蒸气）发生法
气动控制顺序流动注射是使用一个注射泵采样，之后样品和还原剂通过气动控制进入混合器进行反应，注射泵可精确定量样品，能够实现校正曲线的自动配置；另外，气动控制代替蠕动泵，也避免了蠕动泵的缺点。
按通道分类
仪器可以分为单道、双道和多道（含三道及三道以上）。
1、单道原子荧光
一次进样只能测一种元素，因仪器体积小、重量轻，一般用于便携式原子荧光。
2、双道原子荧光
一次处理样品，一次进样可以得到两种元素的结果，目前国内原子荧光大多为双道仪器。
3、多道原子荧光（含三道及三道以上）
一次进样可得到三种以上元素的结果，可以提高工作效率，节约试剂，降低测试成本。缺点是各元素测量条件不同，只能互相迁就，或以某个元素的条件为主，这样降低了仪器的灵敏度和准确度。目前四道原子荧光已发展到极致，再多的通道已没有实际意义。
按激发光源校正分类
激发光源是有漂移的，特别是汞灯漂移比较严重，导致长期测量稳定性差。
1、无激发光源校正功能
大多数仪器没有激发光源校正功能。测汞时要想得到比较稳定的测量结果，需要提前预热好仪器和汞灯，并且尽量保持实验室温度恒定，汞的稳定性在一定程度上会得到改善。
2.具有激发光源校正功能
近几年新出的仪器有的具有激发光源校正功能，一般有单道校正和多道校正。单道校正即对一固定通道进行校正，一般针对汞灯校正；多道校正一般可对所有通道进行校正。激发光源校正功能有效解决了激发光源导致的长期稳定性问题。
优缺点
目前原子荧光光谱分析已经获得了分析人员的公认，是原子吸收光谱分析、原子发射光谱分析的一种有效补充，在国内已获得广泛的应用。在多种元素、多个领域中均建立了相关标准。
仪器结构简单，AFS的谱线相对简单，元素间谱线重叠少，无需色散系统。
灵敏度高，检出限低，AFS的检出限可以达到pg/mL量级。
选择性好，原子光谱是元素的固有特征，故具有良好的选择性。
试样用量少，AFS一般为1mL左右。
AFS有一定的多元素分析能力，但是需要多通道设计，没有ICP可分析检测的元素种类多。
AFS的适用范围不如AAS和AES广，AFS 仅能测有氢化物（冷蒸汽）发生的十几种元素，AAS和AES可以测70多种元素。 
光谱分类
按波长和测定方法分为γ射线、X射线、光学光谱和微波，而光学光谱又分为紫外、近紫外、可见、近红外和远红外；
按外形分连续光谱、带光谱和线光谱；
按电磁辐射分为分子光谱、原子光谱、X射线能谱和r射线能谱；
原子光谱主要分为发射光谱、吸收光谱和荧光光谱；
原子发射光谱
（AES）
从激发光源的类别分为火花、电弧、直流等离子体（DCP）、微波等离子体（MWP）、和电感耦合等离子体（ICP）等
原子吸收光谱
（AAS）
从原子化器上分为火焰和无火焰，从扣背景方式上有塞曼、氘灯、自吸；
原子荧光光谱
（AFS）
光源主要是空心阴极灯，全部采用蒸汽发生技术，主要分为色散和无色散，以及进样方式上有蠕动泵和注射泵，原子化器有所区别；
应用范围
食品厂、药品厂、化妆品厂、饲料厂、高校、研究所等单位对十二种重金属含量的分析。
可检测元素
市面上的原子荧光光度计产品，使用的均是氢化法原子荧光，最多可对十二种重金属含量的分析。
火焰法-氢化法联用原子荧光光谱仪各系统集合了氢化法与火焰法原子荧光光谱仪各系统特点。
拓宽了检测元素范围，可进行As（砷）、Sb（锑）、Bi（铋）、Pb（铅）、Sn（锡）、Te（碲）、Se（硒）、Zn（锌）、Ge（锗）、Cd（镉）、Hg（汞），Au(金)、Ag（银）、Cu（铜）、Fe(铁)、Co(钴)、Ni(镍)、Cr（铬）18种元素的痕量分析检测。火焰法原子荧光所测试的元素灵敏度比原子吸收火焰法提高2-3个数量级，接近原子吸收石墨炉的检出限。