原子荧光光谱仪结构 原子荧光光谱仪的原理

一、原子荧光光谱仪结构

原子荧光光度计分为色散型和非色散型两类。两类仪器的结构基本相似，差别在于非色散仪器不用单色器。色散型仪器由辐射光源、单色器、原子化器、检测器、显示和记录装置组成，非色散仪器没有单色器。荧光仪与原子吸收仪相似，但光源与检测部件不在一条直线上，而是90°直角，而避免激发光源发射的辐射对原子荧光检测信号的影响。

原子荧光光谱仪由下述五部分组成：

1、激发光源

用来激发原子使其产生原子荧光。光源分连续光源和锐线光源。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。常用的锐线光源为脉冲供电的高强度空心阴极灯、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。采用锐线光源时，测定某种元素需要配备该元素的光谱灯。

2、单色器

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。单色器由狭缝、色散元件（光栅或棱镜）和若干个反射镜或透镜所组成，色散系统对分辨能力要求不高，但要求有较大的集光本领。使用单色器的仪器称为色散原子荧光光度计；非色散原子荧光分析仪没有单色器，一般仅配置滤光器用来分离分析线和邻近谱线，降低背景。非色散型仪器的滤光器非色散型仪器的优点是照明立体角大，光谱通带宽，荧光信号强度大，仪器结构简单，操作方便，价格便宜。缺点是散射光的影响大。

3、原子化器

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。用氩气稀释加热火焰，可以减小火焰中其他粒子，从而减小荧光猝灭（受激发原子与其它粒子碰撞，部分能量变成热运动与其他形式的能量，因而发生无辐射的去激发，使荧光强度减少甚至消失，该现象称为荧光猝灭）现象。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。

4、检测系统

常用的检测器为光电倍增管。在多元素原子荧光分析仪中，也用光导摄象管、析象管做检测器。检测器与激发光束成直角配置，以避免激发光源对检测原子荧光信号的影响。

5、显示装置

显示测量结果的装置。可以是电表、数字表、记录仪等。

二、原子荧光光谱仪的原理

原子荧光光谱法是通过测量待测元素的原子蒸气在辐射能激发下产生的荧光发射强度，来确定待测元素含量的方法。

气态自由原子吸收特征波长辐射后，原子的外层电子从基态或低能级跃迁到高能级经过约10-8s，又跃迁至基态或低能级，同时发射出与原激发波长相同或不同的辐射，称为原子荧光。原子荧光分为共振荧光、直跃荧光、阶跃荧光等。

发射的荧光强度和原子化器中单位体积该元素基态原子数成正比，式中：I f为荧光强度；φ为荧光量子效率，表示单位时间内发射荧光光子数与吸收激发光光子数的比值，一般小于1；Io为激发光强度；A为荧光照射在检测器上的有效面积；L为吸收光程长度；ε为峰值摩尔吸光系数；N为单位体积内的基态原子数。

原子荧光发射中，由于部分能量转变成热能或其他形式能量，使荧光强度减少甚至消失，该现象称为荧光猝灭。