原子荧光光谱分析法概述
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(2)非共振荧光
当荧光与激发光的波长不相同时,产生非共振荧光; 分为:直跃线荧光、阶跃线荧光、anti-Stokes荧光三种;
直跃线荧光(Stokes荧光):跃回到高于基态的亚稳态
时所发射的荧光;荧光波长大于激发线波长(荧光能量间隔 小于激发线能量间隔); a b c d
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需要和荧光区分开来的几个概念
荧光:由光照激发所引起的发光称为光致发光; 原子或分子吸收光子而被激发,然后再释放光能,发 射出光子(荧光)。原子荧光发射线光谱,分子荧光发 射带光谱。 (荧光棒)化学发光:由化学反应所引起的发光; 荧光屏发光:由阴极射线(高能电子束流)所引起的发光;
萤光:生物体的冷发光现象,是生物发光。
1575年,西班牙的内科医生和植物学家N.Monardes 首次记录了荧光现象:当紫外光照射到某些物质的时候, 这些物质会发射出各种颜色和不同强度的可见光,而当紫 外光停止照射时,这种光线也随之很快地消失,这种光线 成为荧光。 后来,人们经过的努力,总结了多种荧光现象,发展 了荧光理论。
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(3)敏化荧光
受光激发的原子A与另一种原子B碰撞时,把激发能传递
另一个原子B使其激发,后者发射荧光;
火焰原子化中观察不到敏化荧光; 非火焰原子化中可观察到。 所有类型中,共振荧光强度最大,最为有用。
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3.荧光猝灭与荧光量子效率
荧光猝灭: 受激发原子与其他粒子碰撞,能量以热或其 他非荧光发射方式给出,产生非荧光去激发过程,使荧光减 弱或完全不发生的现象。 荧光猝灭程度与原子化气氛有关,火焰中主要的荧光猝 灭剂有CO、CO2,N2等,因此原子荧光分析尽量不用含碳 的燃料气体,而用氢-氩或氩稀释的氢-氧火焰。氩气气氛中 荧光猝灭程度最小。 荧光量子效率:单位时间内,荧光辐射的量子数与被吸收 的量子数之比 = f / a f 发射荧光的光量子数; a吸收的光量子数之比;
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2.原子荧光光谱法概念
定义 通过测定气态基态原子在辐射能作用下发射 的荧光强度进行定量分析的一种发射光谱分析方 法。 从发光机理来看属于发射光谱分析,可是它 又与原子吸收光谱法有许多相似之处(原子化 器),因此,可以认为它是原子发射光谱分析和 原子吸收光谱分析的综合和发展。 1964年以后发展起来的分析方法,适用于低 含量元素的分析。
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原子荧光与原子发射光谱的激发机理 有何不同?
原子发射光谱
原子受热运动粒子非弹性碰撞而被激发,各能级 激发态原子数遵守Boltzmann分布,辐射出原子 发射光谱。
原子荧光光谱
原子吸收光子而被光致激发,吸收具有选择性, 各能激发态原子数不遵守分布,再辐射的原子荧 光光谱比较简单。
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二、基本原理
1.原子荧光光谱的产生过程
过程: 当气态原子受到强特征辐射时,由基态跃迁到激 发态,约在10-8s后,再由激发态跃迁回到基态或低能态,辐 射出与吸收光波长相同或不同的荧光; 特点: (1)属光致发光;二次发光; (2)激发光源停止后,荧光立即消失; (3)发射的荧光强度与照射的光强有关; (4)不同元素的荧光波长不同; (5)浓度很低时,强度与蒸气中该元素的密度成正比。
第三章
原子荧光光谱 分析法
atomic fluorescence spectrometry,AFE
一、概述
generalization
二、基本原理
basic theory
三、原子荧光光度计
atomic fluorescence spectrometry
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一、概述
1、荧光现象的研究历史
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3.特点
优点:
(1) 检出限低、灵敏度高 Cd:10-12 g · cm-3; Zn:10-11 g · cm-3;20种元素优 于AAS (2) 谱线简单、干扰小 (3) 线性范围宽 (4) 易实现多元素同时测定 缺点: (1)存在荧光猝灭效应、散射光干扰等问题; (2)可测量的元素不多,应用不广泛 (3)不适用于高含量元素分析
I0 原子化火焰单位面积接受到的光源强度;A为受光照射在检测器中观 察到的有效面积;ε为吸光系数;l 为吸收光程;N为单位体积内的基态原 子数;
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4.待测原子浓度与荧光的强度的关系
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 式中为量子效率 在理想情况下:
I a I 0 A[1 e( lN ) ] I0 A l N I f Φ I0 A l N K c
直 跃线荧光(Stokes荧光)
Pb原子:吸收线283.13 nm;荧光线407.78nm; 同时存在两种形式: 铊原子:吸收线337.6 nm;共振荧光线337.6nm; 直跃线荧光535.0nm; a b c d
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阶跃线荧光:
光照激发,非辐射方式释放部分能量后,再发射荧光返回 基态;荧光波长大于激发线波长(荧光能量间隔小于激发线能
量间隔); 光照激发,再热激发,返至高于基态的能级,发射荧光, 图(c)B、D ;这种阶跃线荧光称为“热助阶跃线荧光”。 a b c d
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anti-Stokes荧光:
荧光波长小于激发线波长;先热激发再光照激发(或反 之),再发射荧光直接返回基态;图(d) ; 铟原子:先热激发,再吸收光跃迁451.13nm;发射荧光 410.18nm, a的产生类型
三种类型:共振荧光、非共振荧光与敏化荧光 (1)共振荧光 共振荧光:气态原子吸收共振线被激发后,激发态原子 再发射出与共振线波长相同的荧光;见图A、C; 热共振荧光:若原子受热激发处于亚 稳态,再吸收光辐射进一步激发,然后再 发射出相同波长的共振荧光;见图B、D; 由于相应于原子的激发态和基态之间 的共振跃迁的几率一般比其它跃迁的几率 大得多,所以共振跃迁产生的谱线是对分 析最有用的共振荧光。 如锌原子:213.86nm