原子熒光光度計

分析重金屬含量的的儀器

是利用硼氫化鉀硼氫化鈉作為還原劑,將樣品溶液中的待分析元素還原為揮發性共價氣態氫化物(或原子蒸汽),然後藉助載氣將其導入原子化器,在氬—氫火焰中原子化而形成基態原子

原理


基態原子吸收光源的能量而變成激發態,激發態原子在去活化過程中將吸收的能量以熒光的形式釋放出來,此熒光信號的強弱與樣品中待測元素的含量成線性關係,因此通過測量熒光強度就可以確定樣品中被測元素的含量。

熒光類型


a)共振熒光----原子吸收的逆過程,吸收的能量和釋放的能量相等。E=hv=hc/λ。
b)非共振熒光----能量不相等,非共振熒光線。
熒光猝滅,使用氬氣做載氣和屏蔽氣,氬氣作用。
a)載氣(內氣:包括產生的氫化物蒸汽、氫氣)。
b)屏蔽氣(防止氫化物被氧化、抑制熒光猝滅、穩定原子化環境)。

優點


非色散系統、光程短、能量損失少。
結構簡單,故障率低。
靈敏度高,檢出限低,與激發光源強度成正比。
接收多條熒光譜線。
適合於多元素分析。
採用日盲管檢測器,降低火焰雜訊。
線性範圍寬,3個量級。
原子化效率高,理論上可達到100%。
沒有基體干擾。
可做價態分析。
只使用氬氣,運行成本低。
採用氬氫焰,紫外透射強,背景干擾小。

構成


分成四部分:光源、蒸汽發生系統(斷續流動和自動進樣)、原子化系統、檢測系統。

光源

高強度空心陰極燈:純度高、不自吸、發光穩定、無光譜干擾、壽命長(3000mAh),儀器燈電流是峰—峰值。

光路

三個透鏡,無色散元件

原子化器

電熱屏蔽式石英爐,氬氫火焰
1、爐芯結構
內氣----氫化物蒸汽、氬氣、氫氣
外氣----氬氣,作用如下:
a)防止氫化物被氧化,提高原子化效率
b)防止熒光猝滅
c)保持原子化環境的相對穩定
2、原子化器的特點
a)最主要特點就是原子化效率高,
b)儘可能多產生基態原子
c)採用氬氫焰,紫外透射好,減少光損失
d)沒有背景發射,無粒子散射,干擾小
e)穩定性好,只需要氬氣,無須額外燃氣
f)低溫原子化,溫度不可調
g)記憶效應小
h)預原子化功能
3、氫化物發生的主要特點
a)沒有基體干擾
b)原子化效率高
c)氫化物蒸汽易於原子化,共價氫化物易於解離成自由原子,不需要高溫原子化
d)不同價態的元素髮生氫化物反應的條件不同,因此可以做價態分析
e)易於富集

分類


從方法上分為氫化法原子熒光光譜儀與火焰法原子熒光光譜儀。
1)氫化法:通過氫化物發生(或蒸汽發生)的方式將含被測元素的氣態組分傳輸至原子化器並在氬氫火焰中原 子化後進行檢測的方法,簡稱為氫化法。(該法測試的元素種類雖少但靈敏度高,干擾少,具有很好的專屬性。)
2)火焰法:利用霧化器將含被測元素的樣品溶液霧化形成氣溶膠后,與燃氣混合傳輸至原子化器並在燃氣火焰中原子化後進行檢測的方法,簡稱為火焰法。(該法大大拓寬了原子熒光光譜儀所能檢測元素的範圍。新增元素為金、銀、銅、鐵、鈷、鎳、鉻)
從進樣方式上分為傳統進樣方式與連續流動進樣方式
1)傳統進樣方式:被測樣品溶液進入樣品管后,通過載流(空白)將樣品帶入氫化物發生器的方式稱為 斷續進樣,包括間歇進樣和順序注射。此種進樣方式是由手動進樣方式改進而成的自動進樣方式。
信號採集:從反應開始到反應結束,對峰面積進行積分。
測試數據時間:樣品第一次測試時間為60-90秒,重複測試一次仍需60-90秒,連續幾次重複測試時,時間為(60-90)s + (60-90)s……
測試過程:無論採用何種進樣泵,蠕動泵或是注射泵,進樣均為樣品—空白,樣品—空白的交替進行。
測試重現性:RSD<1%(用10.00ng/mL As標準溶液檢測)
2)連續流動進樣方式:被測樣品溶液直接進入氫化物發生器的方式稱為連續流動進樣方式。此種進樣方式克服了傳統進樣方式測試速度緩慢和測試穩定性較差的缺點。
信號採集:測試信號達到最大值時連續採集峰高的平均值。
測試過程:樣品—樣品的連續過程
測試數據時間:樣品第一次測試時間為20-25秒,重複測試一次只需增加5秒,連續幾次重複測試時,時間為(20-25)s + 5 s+5 s……
按通道分類
儀器可以分為單道、雙道和多道(含三道及三道以上)。
1、單道原子熒光
一次進樣只能測一種元素,因儀器體積小、重量輕,一般用於攜帶型原子熒光。
2、雙道原子熒光
一次處理樣品,一次進樣可以得到兩種元素的結果,目前國內原子熒光大多為雙道儀器。
3、多道原子熒光(含三道及三道以上)
一次進樣可得到三種以上元素的結果,可以提高工作效率,節約試劑,降低測試成本。缺點是各元素測量條件不同,只能互相遷就,或以某個元素的條件為主,這樣降低了儀器的靈敏度和準確度。目前四道原子熒光已發展到極致,再多的通道已沒有實際意義。
激發光源校正分類
激發光源是有漂移的,特別是汞燈漂移比較嚴重,導致長期測量穩定性差。
1、無激發光源校正功能
大多數儀器沒有激發光源校正功能。測汞時要想得到比較穩定的測量結果,需要提前預熱好儀器和汞燈,並且盡量保持實驗室溫度恆定,汞的穩定性在一定程度上會得到改善。
2.具有激發光源校正功能
近幾年新出的儀器有的具有激發光源校正功能,一般有單道校正和多道校正。單道校正即對一固定通道進行校正,一般針對汞燈校正;多道校正一般可對所有通道進行校正。激發光源校正功能有效解決了激發光源導致的長期穩定性問題。

優缺點


對微量進樣(微升量級)有一定優勢,比如石墨爐原子吸收和大倍數自動稀釋
對原子熒光而言無明顯優勢,因為熒光中的樣品量取決於樣品環的長度
結構比較複雜,有的廠家採用兩個雙位換向閥和一個多通道閥,用戶不能自行維護,一般需整套更換
多通道閥和換向閥的壽命有限,理論壽命大約為三年
不適合於酸性大的樣品和難溶樣品,因為試劑直接接觸閥體,腐蝕嚴重,尤其是還原劑注射泵,會漏液,結晶沉澱會造成換向閥堵塞
根據系統管路的不同設計,可能需要專門的清洗步驟,導致測量時間加長,而且需要設置兩個清洗位置
如果注射速度過快或管道中有結晶殘留物質,會導致軟管連接部分崩開脫落
管路中的換向閥和多通道閥存在有死角,容易造成記憶效應和交叉污染
在很多大型儀器中都採用蠕動泵技術
耗材多而且難以自行更換,而蠕動泵只需要泵管,更換極其簡單

光譜分類


波長和測定方法分為γ射線X射線光學光譜和微波,而光學光譜又分為紫外、近紫外、可見、近紅外和遠紅外;
按外形分連續光譜、帶光譜和線光譜;
按電磁輻射分為分子光譜、原子光譜、X射線能譜和r射線能譜;
原子光譜主要分為發射光譜吸收光譜和熒光光譜;

原子發射光譜

(AES)
從激發光源的類別分為火花、電弧、直流等離子體(DCP)、微波等離子體(MWP)、和電感耦合等離子體(ICP)等

原子吸收光譜

(AAS)
從原子化器上分為火焰和無火焰,從扣背景方式上有塞曼氘燈、自吸;

原子熒光光譜

(AFS)
光源主要是空心陰極燈,全部採用蒸汽發生技術,主要分為色散和無色散,以及進樣方式上有蠕動泵和注射泵,原子化器有所區別;

應用範圍


食品廠、藥品廠、化妝品廠、飼料廠、高校、研究所等單位對十二種重金屬含量的分析。

可檢測元素


市面上的原子熒光光度計產品,使用的均是氫化法原子熒光,最多可對十二種重金屬含量的分析。
火焰法-氫化法聯用原子熒光光譜儀各系統集合了氫化法與火焰法原子熒光光譜儀各系統特點。
拓寬了檢測元素範圍,可進行As(砷)、Sb(銻)、Bi(鉍)、Pb(鉛)、Sn(錫)、Te(碲)、Se(硒)、Zn(鋅)、Ge(鍺)、Cd(鎘)、Hg(汞),Au(金)、Ag(銀)、Cu(銅)、Fe(鐵)、Co(鈷)、Ni(鎳)、Cr(鉻)18種元素的痕量分析檢測。火焰法原子熒光所測試的元素靈敏度比原子吸收火焰法提高2-3個數量級,接近原子吸收石墨爐的檢出限。