AFS仪器结构讲义-原子荧光

AFS系列双道 原子荧光光度计发展历史、基本原理和设计思路

氢化物发生 原子荧光技术的发展历史 1974年Tsujii和Kuga首次将氢化物进样技术和无色散原 子荧光光谱技术相结合，开创了氢化物发生—无色散原 子荧光光谱分析技术(HG-AFS)。 1975年杜文虎等介绍了原子荧光法，次年研制了冷原子 荧光测汞仪. 20世纪70年代末,郭小伟等研制成功研制了溴化物无极 放电灯,为原子荧光分析技术的进一步深入研究和发展 奠定了基础.

氢化物发生 原子荧光技术的发展历史 1983年北京地质仪器厂,即现在的北京科创海光仪器有 限公司等研制了双通道原子荧光光谱仪，开创了领先世 界水平的有我国自主知识产权分析仪器的先河。 在此后的20多年中,北京科创海光仪器有限公司在开发原 子荧光分析方法,仪器的设计研制;尤其在氢化物发生原 子荧光分析方面做了大量卓有成效的工作.使我国在HGAFS技术领域处于国际领先地位。

我国学者的工作中主要突破 有以下几方面 用溴化物无极放电灯代替碘化物无极放电灯，成功地解 决了铋的光谱干扰问题； 利用氢化物发生所产生的氢气使之在电热石英炉口形成 氢氩小火焰作为原子化器，从而使整个装置简单实用； 将高强度脉冲供电空心阴极灯成功地用于作AFS光源， 解决了无极放电灯制作工艺不完善和调谐困难等对使用 带来的不便； 将流动注射(FIA)技术、断续流动注射技术与AFS联用 开创了FIA-AFS全自动分析，并研制开发出全自动原子 荧光光谱仪。

1、基本原理1.1 理论概述 三大类原子光谱 AAS、AES、AFS AFS三大突破 a)光源--空心阴极灯 b)氢化物--反应体系 c)断续流动--进样系统

1.2 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。 b)非共振荧光----能量不相等

1.3 荧光猝灭使用氩气做载气和屏蔽气 氩气作用： a)载气 b)屏蔽气

基础知识氢化物发生法其实质只是一个化学反应，一 般是在在强还原剂或其它因素的作用下被测 元素与H形成共价化合物，而这些化合物通 常在室温条件下以气态形式存在，这些气体 化合物被载气带入分析仪器的原子化区进行 分析。

氢化物发生法目前用这种发生技术通常测定的 素主要有： As、Sb、Bi、Ge、Sn、 Pb、Se、Te、Zn、Cd 10个元素Hg采用蒸气发生法。

AFS230E技术指标 检测线(D.L.): As、Se、Pb、Sn、Te、 Bi、Sb、 Zn、< 0.02 ng/mL Hg、Cd<0.001ng/ml Ge Zn<2.0 ng/ml 3.2.2 精度(RSD): <1.0% 线性范围: 大于三个数量级

1.4

AFS的优点非色散系统、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 原子化效率高，理论上可达到100% 采用日盲管检测器，降低火焰噪声 线性范围宽，3个量级 没有基体干扰 可做价态分析 只使用氩气，运行成本低

1.5

缺点

必须使用高强度激发光源，特制元素灯 无色散系统，要求避光性能要好 受氢化物反应限制和元素的特性限制，目前只能 测量11中元素

As、Sb、Bi、Hg、Ge、Se、 Sn、Te、Pb、Zn、Cd

1.6

与AAS-HG的比较光路简单，光程短 可做多元素分析 原子化效率高，对炉芯无特殊要求 干扰小，记忆效应小 灵敏度高，检出限低 操作简单

1.7

产品型号和特点

早期分立元件，微波源，无极放电灯，间断手动 进样 --主要XDY-1,2 计算机技术(单片机、系统机),空心阴极灯， 间断进样--3型，2A,120 ,220 计算机技术和断续流动----进样方式改革 2201,老230(自动进样)DOS系统 Windows系统，串口控制----2202,230,2202E, 230E,3000,3100,9600,9700,9800

2. 仪器构成一条线结构，四部分： 光源，氢化物发生，原子化系统，检测系统PMTHCL 原子化器 数据处理

断续流动

自动进样

2.1 光源----高强度空心阴极灯 纯度高，不自吸，寿命3000mA/h,仪器电流 是 峰值，不是平均值。 2.2 光路----三个透镜，无色散元件 2.3 原子化器----屏蔽式石英炉 2.3.1 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，降低原子化效率 b)防止荧光猝灭

2.3.2 特点 a)原子化效率高，尽可能多产生基态原子b)没有背景发射，干扰小 c)稳定性好，只需要氩气 d)低温原子化，温度不可调 e)记忆效应小

2.3.3 氢化物发生和反应体系还原反应，氩气--氢气火焰提供原子化温度 金属--酸体系；氯化亚锡--酸；硼氢化物--酸； 后者反应速度快，性能稳定，适合大多数元素

2.3.4 氢化物发生的特点 没有基体干扰

原子化效率高

氢化物蒸汽易于原子化 ，不需要高温 不同价态的元素发身个氢化物反应的条件不同， 因此可以做价态分析

2.3.5 干扰a) 液相--样品溶液中干扰元素优先反应，或形成络合物吸附被测元素 的氢化物，消耗还原剂

消除：加入一些基体改进剂或选择合适的酸度以 及还原剂用量。 b) 气相--氢化物传输过程或原子化过程的的干扰，消耗氢基，降低被测元素的原子化效率

消除：抑制干扰元素形成氢化物，或加入改进剂吸附干扰元素的氢化物

2.4 进样方式2.4.1 间断样品

2.4.2 连续流动

还原剂

泵载气

反 应 块

气液 分离

2.4.3 流动注射

样品 载流 还原剂

阀

泵载气

反 应 块

气液 分离