原子熒光光譜法
原子熒光光譜法(atomic fluorescence spectrometry,AFS)是20世紀60年代初期由Winfor血er和Ⅵckers提出原子熒光分析技術后發展起來的一種原子光譜分析方法。原子光光譜法是基態和氣態原子的核外層電子在吸收共振發射線激發后,發射出熒光進行素定量分析的發射光譜分析法,但所用儀器與原子吸收光譜法相近。原子熒光光譜法具有很高的靈敏度,校正曲線的線性范圍寬,能進行多元素同時測定。原子熒光光譜是介于原子發射光譜和原子吸收光譜之間的光譜分析技術。它的基本原理是基態原子(一般蒸氣狀態)吸收合適的特定頻率的輻射而被激發至高能態,而去激發過程中以光輻射的形式發射出特征波長的熒光。
通常認為,原子熒光光譜法是比原子吸收光譜法更靈敏的定量分析方法。從理論上,原子熒光光譜法與原子吸收光譜法及原子致相同的分析對象,都可以進行數十種元素的分析。但是到目前,原子熒光光譜法成功分析的元素有As、Sb、Bi、Hg、Se、Te、Ge、Pb、Sn、Cd、Zn等十幾種。我國的眾多分析科學工作者經過長的努力研究,已經形成了具有中國特色的原子熒光光譜法的分析理論和成熟的商品化儀器。
原子熒光光譜法的基本原理
1.原子熒光的產生
氣態自由原子吸收特征波長的輻射后,原子外層電子從基態或低能態躍遷到高能態,躍遷回到基態或低能態同時發射出與原激發波長相同或不同的輻射即為原子熒光。當激發光源停止照射后,發射熒光的過程隨即停止。
2.原子熒光的類型
原子熒光可分為三種類型:共振熒光、非共振熒光和敏化熒光,其中以共振熒光,在分析中應用。
1)共振熒光
基態原子核外層電子吸收了共振頻率的光輻射后被激發,發射與所吸收共振頻率相的光輻射為共振熒光,即所發射的熒光和吸收的輻射波長相同。只有基態是單一態,存在中間能級,才能產生共振熒光。
2)非共振熒光
基態原子核外層電子吸收的光輻射與發射的熒光頻率不相同時,所產生的熒光為非熒光,即激發態原子發射的熒光波長和吸收的輻射波長不相同。
非共振熒光又可分為直躍線熒光、階躍線熒光和反斯托克斯熒光。
直躍線熒光是激發態原子由高能級躍遷到高于基態的亞穩諂級所產生的熒光。階躍熒光是激發態原子先以非輻射方式去活化損失部分能量,回到較低的擻發態,再以輻射方式去活化躍遷到基態所發射的熒光。直躍線熒光和階躍線熒光的波長都比吸收輻射的波長要長。反斯托克斯熒光的特點是熒光波長比吸收輻射的波長要短。
3)敏化熒光
受光輻射的原子與另一個原子碰撞時,把激發能傳遞給這個原子并使其激發,受碰撞被激發的原子以光輻射形式躍迂回基態或低能態而發射出熒光為敏化熒光,即激發原子通過碰撞將激發能轉移給另一個原子使其激發,后者再以輻射方式去活化而發射的熒光。
3.原子熒光強度與濃度的關系
態和基態原子核外層電子吸收特征波長輻射后,電子從基態或低能級躍遷到稿能級,經過約10-8 S又躍遷至基態或低能級,同時發射出與原激發波長相同或不同的輻射,稱為原子熒光。發射的熒光強度和原子化器中單位體積該元素基態原子數成正比,根據原子吸收定量關系及數學高冪次級數展開后,可以得到熒光強度與試樣的濃度成正比的原子熒光光譜法的定量分析關系式:If= Kc
根據熒光譜線的波長可以進行定性分析。在一定實驗條件下,K為常數,原子熒光強度與被測元素的濃度成正比,據此可以進行定量分析。
4.熒光猝滅
原子熒光發射中,除以光輻射形式釋放激發能量外,部分激發能量轉變成熱能或其他形式能量,使熒光強度減少甚至消失,該現象稱為熒光猝滅。熒光猝滅影響熒光的量子效率。
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