关于原子荧光光谱分析法介绍

[拼音]：yuanzi yingguang guangpu fenxifa

[外文]：atomic fluorescence spectrometry

利用原子荧光谱线的波长和强度进行物质的定性及定量分析方法。原子蒸气吸收特征波长的光辐射之后，原子被激发至高能级，在跃迁至低能级的过程中，原子所发射的光辐射称为原子荧光。

原子荧光有两种基本类型，即共振荧光和非共振荧光。共振荧光的特点是所发射的荧光波长与吸收的光辐射波长相同。非共振荧光又可分为直跃线荧光、阶跃线荧光以及热助阶跃线荧光等。原子激发到较高的激发电子态后，直接跃迁到高于基态的亚稳能级所产生的荧光为直跃线荧光。原子在发射荧光之前由于碰撞而损失掉部分能量，然后再跃迁到低能级时发射的荧光为阶跃线荧光。

原理

对于某一元素来说，原子吸收了光辐射之后，根据跃迁过程中所涉及的能级不同，将发射出一组特征荧光谱线。由于在原子荧光光谱分析的实验条件下，大部分原子处于基态，而且能够激发的能级又取决于光源所发射的谱线，因而各元素的原子荧光谱线十分简单。根据所记录的荧光谱线的波长即可判断有哪些元素存在，这是定性分析的基础。

当原子蒸气吸收光辐射并被激发时，测量到的共振荧光辐射通量可以用下式表示：

式中ΦF为荧光辐射通量；Ω 为测量荧光辐射通量的立体角;ΦA为被测原子所吸收的激发光束辐射通量；Y为荧光量子效率，即发射荧光的量子数和吸收激发光的量子数之比值；f为在原子化器中，由于再吸收而引起的荧光辐射损失校正系数。

在一定的实验条件下，Ω 和Y可视为常数。当原子浓度十分稀薄时，ΦA正比于光源强度和原子浓度，f可忽略不计。当光源强度一定、原子浓度与溶液中被测元素浓度c成正比：

ΦF ＝Kc

上式为原子荧光定量分析的基本关系式，即荧光强度与元素的浓度成正比。

仪器

进行原子荧光测量的仪器称为原子荧光光谱仪，可分为单道和多道两类，前者一次只能测量一个元素的荧光强度，后者一次可同时测量多个元素。仪器由下述五部分组成：

用来激发原子使其产生原子荧光。要求强度高，稳定性好。光源分连续光源和线光源。连续光源一般采用高压氙灯，功率可高达数百瓦。这种灯测定的灵敏度较低，光谱干扰较大，但是采用一个灯即可激发出各元素的荧光。常用的线光源为脉冲供电的空心阴极灯、无电极放电灯及70年代中期提出的可控温度梯度原子光谱灯。采用线光源时，测定某种元素需要配备该元素的光谱灯。可调染料激光也可作为辐射源，但短波部分能量还不够。

产生高纯单色光的装置，其作用为选出所需要测量的荧光谱线，排除其他光谱线的干扰。单色器有狭缝、色散元件（光栅或棱镜）和若干个反射镜或透镜所组成。使用单色器的仪器称为色散原子荧光光谱仪；不用单色器的仪器称为非色散原子荧光光谱仪。

将被测元素转化为原子蒸气的装置。可分为火焰原子化器和电热原子化器。火焰原子化器是利用火焰使元素的化合物分解并生成原子蒸气的装置。所用的火焰为空气－乙炔焰、氩氢焰等。电热原子化器是利用电能来产生原子蒸气的装置。电感耦合等离子焰也可作为原子化器，它具有散射干扰少、荧光效率高的特点。

测量原子荧光强度的装置。常用的检测器为光电倍增管。它可将光能变为电能，荧光信号通过光电转换后被记录下来。

显示测量结果的装置。可以是电表、数字表、记录仪、打印机等。

应用

定量分析应用于冶金、地质、医药和环境保护部门中痕量元素的测量。元素有各自的特征原子荧光光谱，根据记录的荧光谱线可判断哪些元素存在。原子荧光光谱法还可用来测量火焰的温度，诊断电感耦合等离子体的特性。

展望

原子荧光光谱法具有设备简单、各元素相互之间的光谱干扰少和多元素可以同时测定等优点，是一种有潜力的痕量分析方法。今后的任务是发展新的光源和寻找更理想的原子化器。

参考书目

1. V.Sychra，et al.，Atomic Fluorescence Spectros-copy，Van Nostrand Reinhold Co.， London， 1975.