原子荧光培训.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,原子荧光光度计基本原理和设计思路,前言,-,光谱种类：,光谱是按波长顺序排列的电磁辐射，主要有以下几类：,1,、按波长和测定方法分为,射线、,X,射线、光学光谱和,微波，而光学光谱又分为紫外、近紫外、可见、近红,外和远红外；,2,、按外形分为连续光谱、带光谱和线光谱；,3,、按电磁辐射分为分子光谱、原子光谱、,X,射线能谱和,r,射线能谱；,4,、,原子光谱主要分为发射光谱、吸收光谱和荧光光谱；,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,1,原子发射光谱（,AES,）,从激发光源的类别分为火花、电弧、直流等离子体,DCP,）、微波等离子体（,MWP,）、和电感耦合等离子体（,ICP,）等,原子吸收光谱（,AAS,）,光源有无极放电灯、空心阴极灯，目前还有连续光源，从原子化器上分为火焰和无火焰，从扣背景方式上有塞曼、氘灯、自吸；,原子荧光光谱（,AFS,）,光源主要是无极放电灯、高性能空心阴极灯，主要分为色散和无色散,；,原子荧光光度计基本原理和设计思路,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,2,1.1,理论概述,原子吸收（,AAS,）、原子发射（,AES,）、原子荧光（,AFS,）的基本原理概述,原子荧光的三大突破,a,）新型光源,高强度空心阴极灯,b,）氢化物反应,(,蒸汽发生,),体系，低温原子化器,c,）断续流动,-,进样系统,原子荧光光度计基本原理,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,3,原子荧光光度计的原理,主要原理：是利用硼氢化钾或硼氢化钠作为还原剂，将样品溶液中的待分析元素还原为挥发性共价气态氢化物,(,或原子蒸汽,),，然后借助载气将其导入原子化器,在氩,氢火焰中原子化而形成基态原子。基态原子吸收光源的能量而变成激发态,激发态原子在去活化过程中将吸收的能量以荧光的形式释放出来,此荧光信号的强弱与样品中待测元素的含量成线性关系,因此通过测量荧光强度就可以确定样品中被测元素的含量。,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,4,分光光度法,原子吸收法,等离子发射光谱法,原子荧光,原子荧光法原理结构图,原子荧光法原理,5,1.2,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。,E=hv=hc/,b,）非共振荧光,-,能量不相等，非共振荧光线,1.3,荧光猝灭,使用氩气做载气和屏蔽气,氩气作用：,a,）载气（内气：包括产生的氢化物蒸汽、氢气）,b,）屏蔽气（防止氢化物被氧化、抑制荧光猝灭、,稳定原子化环境）,原子荧光光度计基本原理,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,6,1.4,原子荧光的优点,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%,原子荧光光度计基本原理,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,7,1.4,原子荧光的优点,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,采用氩氢焰，紫外透射强，背景干扰小,原子荧光光度计基本原理,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,8,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,原子荧光光度计结构功能,2.,仪器构成 原子吸收是一条线结构，也就是其光电检测器和主光路是一条线，而,AFS,的光电检测器则不能在和 主光路在一条线上，结构也可以分成四部分：,光源，氢化物发生（断续流动和自动进样、氢化物反应系统），原子化系统，检测系统。,阴极灯,原子化器,光电转换,数据处理,反应系统,自动进样,断续流动,9,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,2.1,光源,-,高强度空心阴极灯,纯度高、不自吸、发光稳定、无光谱干扰、寿命长,（,3000mAh,），仪器灯电流是峰值。,2.2,光路,-,三个透镜，无色散元件,2.3,原子化器,-,电热屏蔽式石英炉，氩氢火焰,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，提高原子化效率,b,）防止荧光猝灭,c,）保持原子化环境的相对稳定,原子荧光光度计结构功能,10,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,2.3.2,原子化器的特点,原子化效率高，尽可能多产生基态原子,采用氩氢焰，紫外透射好，减少光强损失,没有背景发射，几乎无粒子散射，干扰小,稳定性好，只需要氩气，无须额外燃气,低温原子化，温度不可调,记忆效应小,原子荧光光度计结构功能,11,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,原子荧光光度计结构功能,2.3.3,氢化物发生的主要特点,没有基体干扰,原子化效率高,氢化物蒸汽易于原子化，共价氢化物易于解离成自由原子，不需要高温原子化,不同价态的元素发生氢化物反应的条件不同，因此可以做价态分析,易于富集,12,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,2.4,进样方式,2.4.1,间断,2.4.2,连续流动,2.4.3,流动注射,原子荧光光度计结构功能,气液,分离,泵,样品,还原剂,反应块,载气,气液,分离,泵,样品,还原剂,反应块,载流,阀,载气,13,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,2.4.4,断续流动,气液,分离,泵,载流,/,样品,还原剂,反应块,载气,断续流动进样系统是科创海光公司的专利设计，实现了在线清洗，节省样品消耗，避免交叉污染，安全可靠，不存在转换阀的密封、漏液、腐蚀等问题,原子荧光光度计结构功能,14,双注射泵管路示意图,注：“,2,、,3,、,8”,和“,4,、,5,、,9”,组合在一起为两路换向阀,“,1”,是多通道阀,15,注射泵系统的优缺点,对微量进样,(,微升量级,),有一定优势，比如石墨炉原子,吸收和大倍数自动稀释,对原子荧光而言无明显优势，因为荧光中的样品量,取决于样品环的长度,结构比较复杂，有的厂家采用两个双位换向阀和一个,多通道阀，用户不能自行维护，一般需整套更换,多通道阀和换向阀的寿命有限，理论寿命大约为三年,不适合于酸性大的样品和难溶样品，因为试剂直接接,触阀体，腐蚀严重，尤其是还原剂注射泵，绝对会漏液，结晶沉淀会造成换向阀堵塞,16,注射泵系统的优缺点,根据系统管路的不同设计，可能需要专门的清洗步骤，导致测量时间加长，而且需要设置两个清洗位置,如果注射速度过快或管道中有结晶残留物质，会导致软管连接部分崩开脱落,管路中的换向阀和多通道阀存在有死角，容易造成记忆效应和交叉污染,目前在很多大型仪器中都采用蠕动泵技术,耗材多而且难以自行更换，而蠕动泵只需要泵管，更换极其简单,17,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,原子荧光光度计基本原理,2.4.5,反应系统和氢化物通路,反应块,载流,/,样品,还原剂,载气,气液,分离,废水,二级,水封,炉芯,废水,汽液隔离,使用中此部分最容易出问题，比如漏气或气路不通等,18,原子荧光光度计结构功能,载气,-,氩气,蠕动泵,氢化物或原子蒸气,废液,气液分离器,硼氢化钾,样品,原子化器,反应块,屏蔽气,空芯阴极灯,19,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,炉芯结构示意图,在更换或清洗炉芯时要注意不要打碎，另外气管不要接错，载气接内管。,炉丝要尽量和外管平齐。,原子荧光光度计结构功能,氩气、氢化物氢气,屏蔽气,20,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,2.5,干扰,2.5.1,氢化物原子荧光的干扰主要是：,a,）,液相,发生在氢化物产生过程中，样品溶液中干扰元素优先反应，或形成络合物以及金属吸附被测元素的氢化物，消耗还原剂。,b,）,气相,-,氢化物传输过程或原子化过程中的干扰，消耗氢基，降低被测元素的原子化效率，因为在氢化物的解离过程中需要大量氢基参与反应。,元素价态、共存的离子、样品介质和酸度、还原剂类型及用量等都可能带来干扰。,主要有介质酸度干扰、氧化还原体系干扰、重金属干扰和易形成氢化物元素的干扰。,原子荧光光度计干扰及消除,21,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,原子荧光光度计干扰及消除,2.5.2,干扰机理,形成固态氢化物，如砷当酸度不合适，,As,浓度较高易形成固态,As2H2,、,As2H2,，,Sb,更明显；,形成难溶化合物，和样品中的金属离子结合，例如硒化铜难溶，而砷化铜则溶于酸，因此铜离子对硒的干扰比对砷要大，因此样品中要加掩蔽剂消除干扰离子；,22,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,原子荧光光度计干扰及消除,2.5.2,干扰机理,样品中的,Cu,、,Co,、,Fe,、,Ni,等离子在还原剂中被还原出金属沉淀吸附氢化物，减少氢化物的释放，对硒影响很大，因此要加大酸度以提高金属沉淀的溶解度；,产生氧化性气体，能用盐酸则不用硝酸，硝酸有可能被样品基体还原成亚硝酸根,强氧化剂，抑制氢化物释放；,价态效应，氢化物的产生和被测元素的价态有很大关系，因此必须要考虑到这一点。,23,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,原子荧光光度计干扰及消除,2.5.3,干扰消除：,选择合适介质和酸度，防止产生氧化性气体和固态氢化物或难,溶的化合物，有些元素对酸度要求很苛刻,，例如锡和铅、锗，,过高过低都影响氢化物的产生；,选择还原剂用量，减少金属离子被还原；,加入掩蔽剂，例如硫脲、碘化钾、草酸等，对共存的干扰离子,进行掩蔽，防止生成难溶化合物；,预还原或氧化，氢化物的发生效率与价态有关，加入抗坏血酸,可使,5,价砷还原成,3,价，测量,Pb,时加入铁氰化钾则是先把,2,价氧化,成,4,价，提高氢化物的产生效率；,还有一些其它方法，应根据样品基体来选择合适的办法。,24,游离基,效率,动力学,原子化干扰,传输过程,发生效率,氢化物发生,气相干扰,分类,液相干扰,测定元素,干扰及消除总结为以下几点：,（1）干扰的检查：标准加入曲线,（,2,）,Sn,2+,、,Ni,2+,、,Co,2+,、,Cd,2+,、,Zn,2+,、,Fe,2+,、,Cu,2+,黑（黄）色,（,3,）消除,加入络合剂：,K,2,Fe(CN),6,、,KCNs,酸介质,oxine,、,EDTA,、硫脲,缓冲剂,KI-,硫脲、邻菲罗啉,分离方法,25,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,原子荧光光度计各元素测定条件,2.5.4,常规元素参考介质条件,Hg,没有氢化物，不需要氢基参与原子化，还原剂浓度和酸度可以降低很多，适当加入重铬酸钾有好处,As,、,Sb,按推荐条件，在硫脲,抗坏血酸体系中先还原成,3,价，因为,5,价很难形成氢化物,Se,、,Te,首先要在还原性酸中加热把,6,价还原成,4,价，根据实际样品酸度可加大到,30%,，可减少生成难溶物质,26,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,原子荧光光度计各元素测定条件,2.5.4,常规元素参考介质条件,Pb,在铁氰化钾,草酸中先把,2,价氧化成,4,价，要求废液的,PH,值严格控制在,89,之间,Sn,最好是硫酸介质，废液的,PH,值严格控制在,89,之间,Ge,最好在磷酸介质中，酸度范围宽，干扰小,除,Sn,、,Ge,外，最好用盐酸，硝酸有氧化性，有可能降低氢化物产生效率，有的劣质盐酸含,As,比较高,27,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,原子荧光光度计各元素测定条件,2.5.5,根据元素特点和样品来源选择不同条件：,对于存在不同价态的元素要首先把它们变成适宜产生氢化物的价态，以提高氢化物产生效率；,对于酸度范围较宽的元素，如果样品基体很简单可适当降低酸度，如果基体复杂，则必须要保证或加大酸度，以减少共存离子的干扰，或者加入掩蔽剂；,28,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,原子荧光光度计各元素测定条件,2.5.5,根据元素特点和样品来源选择不同条件：,除,Pb,、,Sn,外，酸度稍微大一些有好处，我们推荐的还原剂,浓度和酸度都稍微有点过量，适当降低还原剂浓度可减少,金属析出、降低干扰，一般在,0.5%-2%,之间。,由于原子荧光用于痕量或超痕量分析，因此试剂和氩气的,纯度必须要保证，还要注意试剂、器皿以及环境污染,。,29,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,原子荧光光度计,2.6,气路,自动控制，分成两路，一路是载气，一路是屏蔽气,载气流量每分钟,300-1000,毫升，三个电磁阀控制,屏蔽气流量每分钟,500-1200,毫升，三个电磁阀控制,压力开关保护,AFS-9800/3100/3000,系列气路改进，随时关气,气流量的选择,30,北京科创海光仪器有限公司,免费电话：,8008102168,网址：,原子荧光光度计基本,2.7,其它,进样量,1.0-1.5,毫升,炉高调节,-,手动，数值是反方向,预热灯电流,换灯务必关闭仪器主机电源,31,主要特点：,（,1,）,光谱干扰少；,（,2,）,基体影响影响易于消除；,（,3,）,通过氢化物发生达到分离和富集的目的；,（,4,）,根据所测元素的还原性质不同，可进行价态分析；,（,5,）,气相干扰少；,（,6,）,线性范围宽，测汞可达三个数量级；,（,7,）灵敏度远远高于冷原子吸收法。,2,、方法特点,测定,Hg,、,As,、,Bi,、,Se,、,Sb,、,Te,、,Ge(Sn,、,Pb,、,Cu),等最可靠、最有前途的方法。不使用,SnCl,2,作还原剂，而使用,NaBH,4,（,KBH,4,）作还原剂。,32,由于灵敏度很高，防止试剂、器皿的沾污和扣除空白是实验成败的关键之一（这点比其他方法更为重要）。,（,1,）,小的光电倍增管电压，可减少噪声水平；,（,2,）,观测高度直接影响测量灵敏度和数据的稳定性，建议使用,68mm,（不同仪器标尺可能不同）；,（,3,）,载气及流量：原子荧光法只能使用,Ar,气，这点与冷原子荧光法不同，,Ar,气纯度很重要，达到,1%,时，会导致,Hg,（,As,、,Bi,、,Se,、,Sb,、,Te,、,Ge,）灵敏度降低约,5%,；,（,4,）,载气流量过大会冲稀测定成分的浓度，过小不能迅速将测定成分带入石英炉，一般以,0.40.6L/min,为宜；,（,5,）,屏蔽气体：屏蔽气体可防止周围空气进入火焰产生荧光淬灭，一般在,0.61.6L/min,范围选择；,（,6,）仪器都有峰高和峰面积测量的功能，用峰高好；,（,7,）,选择最佳延迟时间和积分时间是得到最佳测量效果的重要因素；,3,、测定过程中的注意事项,33,（,8,）还原剂：,NaBH,4,是强还原剂，必须避光保存（溶液也应避光），如发现浑浊，须经热酸浸泡并洗净的玻璃砂过滤（注意承接滤液瓶的洗净）。,NaBH,4,（或,KBH,4,）一般在含,NaOH,（,KOH,）,0.51%,的介质中才能稳定；,NaBH,4,（或,KBH,4,）在酸介质中才能起到还原作用，因此，测定水样（溶液）的酸性必须足以中和,NaBH,4,（或,KBH,4,）溶液中的碱后还应保持至少,1mol/L,的酸性；,NaBH,4,（或,KBH,4,）浓度对汞的测量结果影响很大，测汞时以,0.4%,左右为最佳；,（,9,）,石英炉温度对测汞的灵敏度和精度影响较为明显，,800900,记忆效应小，精度高，但灵敏度下降约,5,倍，而,350,灵敏度较高。下表是推荐使用的原子荧光法测汞的条件。,原子荧光法测汞的条件,34,由于原子荧光仪器生产厂家不同，测量条件也存在差异，下表的测量条件仅供参考。,相关元素的国内、国际饮用水标准（,mg/l,）,氢化物的沸点、检出限及适用浓度范围,35,寿命，表面不热,l,高强度灯：,脉冲供电，,2 mA,，峰值达,60 mA,（,2,）倍增管：,负高压尽量小,（,3,）原子化炉：,高温 灵敏度、噪声、干扰,低温,原子化不充分。,4,、,工作条件的选择,（,1,）光源,l,无级放电灯：输出功率,0100W,，反射功率,15W,不同灯条件各异：,HgAsSbBi,36,（,4,）原子化高度：,一般,8mm,（标尺不同）,（,5,）载气：,400,600ml/min,，,1%O,2,As,、,Bi,、,Hg,、,Se,、,Te,（,6,）屏蔽气体：,600,1600nl,（,7,）其它,l,峰面积测量：精度好，,l,峰高测量：基体复杂时好，,二者比较,l,读数延迟时间：改善信噪比,2,3s,l,积分时间：,7,10s,37,（,1,）灯电流，光电倍增管电压,（,2,）加入增敏剂：,K,3,Fe,（,CN,）,6,亚硝基,R,盐,络合剂等,（,3,）萃取分离：,APDC-MIBK,DDTC-MIBK,Te,、,As,、,Se,、,Hg,：,KI-,苯,疏基棉、,Fe,（,OH,）、交换树脂。,（,4,）时常使用的校正曲线,（,5,）,空白与室温,5,、,提高检测能力的方法,38,