双道氢化物原子荧光光度计_东西分析仪器公司.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,*,东西分析仪器公司,原 子 荧 光 培 训,芦铭晶,AF7500,型双道氢化物原子荧光光度计,一,、概述,气体发生,原子荧光光度的联用分析技术是上世纪,70,年代发展起来的一种痕量至超痕量分析方法，越来越受到广大分析工作者的重视。从发光机理来看，它属于一种发射光谱分析方法。但与原吸分析也有许多相似之处。因此可以认为这一方法是原子发射方法和原子吸收方法的综合发展。,它具有检出限低（,Cd,、,Hg：10,-12,g,Zn：10,-9,g,20,种元素优于,AAS,）、线性范围宽（可达,3,5,个数量级）、分析速度快、重现性好、仪器结构简单等优点。用于能形成气态化合物的砷（,As,）、锑（,Sb,）、铋（,Bi,）、硒（,Se,）、碲（,Te,）、铅（,Pb,）、锡（,Sn,）、锗（,Ge,）、镉（,Cd,）、锌（,Zn,）的分析及冷蒸气原子荧光法分析汞（,Hg,）。现已广泛用于环境监测、医药、地质、冶金、商检、农业、饮用水、城市污水、海水等领域。,二、基本原理,1.,荧光的产生,过程：,当气态原子,受到强特征辐射,时，由基态跃迁到激发态，约在10-8s后，再,由激发态跃迁回到基态,，辐射出,与吸收光波长相同或不同,的荧光；,光致二次发光本质上仍是发射光谱。,特点：,（1）属光致发光；二次发光；,（2）激发光源停止后，荧光立即消失；,（3）发射的荧光强度与照射的光强有关；,（4）不同元素的荧光波长不同；,（5）浓度很低时，强度与蒸气中该元素的密度成正比，（定量依据：适用于微量或痕量分析),2.原子荧光的产生类型,三种类型：共振荧光、非共振荧光与敏化荧光,（1）共振荧光,共振荧光,：气态原子吸收共振线被激发后，激发态原子再发射出与共振线,波长相同,的荧光；见图,A、C,；,热共振荧光,：若原子受热激发处于压稳态，再吸收辐射进一步激发，然后再发射出相同波长的共振荧光；见图,B、D,；,（2）非共振荧光,当荧光与激发光的波长不相同时，产生非共振荧光；,分为：直跃线荧光、阶跃线荧光、,anti-Stokes,荧光三种；,直跃线荧光（,Stokes,荧光）,：跃回到高于基态的亚稳态时所发射的荧光且荧光波长,大于,激发线波长（荧光能量间隔小于激发线能量间隔）；,a b c d,直跃线荧光（,Stokes,荧光）,Pb,原子：,吸收线283.13,nm；荧光线407,.78,nm；,同时存在两种形式：,铊原子：,吸收线337.6,nm；共振荧光线337,.6,nm；,直跃线荧光535.0,nm；,a b c d,阶跃线荧光：,光照激发，非辐射方式释放部分能量后，再发射荧光返回基态；荧光波长,小于,激发线波长（荧光能量间隔大于激发线能量间隔）,；,非辐射方式释放能量：碰撞，放热；,光照激发，然后再次热激发，返至高于基态的能级，发射荧光，图(,c),B,、,D,；,Cr,原子,：吸收线359.35,nm；,再热激发，荧光发射线357.87,nm，,图(,c),B,、,D,a b c d,anti-Stokes,荧光：,荧光波长,小于,激发线波长,；,先热激发再光照激发(或反之)，再发射荧光直接返回基态；图(,d),；,铟原子,：先热激发，再吸收光跃迁451.13,nm；,发射荧光410.18,nm，,图(,d),A,、,C,；,a b c d,（3）敏化荧光,受光激发的原子与另一种原子碰撞时，把激发能传递另一个原子使其激发，后者发射荧光；,火焰原子化中观察不到敏化荧光；,非火焰原子化中可观察到。,所有类型中，共振荧光强度最大，最为有用。,3.荧光猝灭与荧光量子效率,荧光猝灭,：,受激发原子与其他原子碰撞，能量以热或其他非荧光发射方式给出，产生非荧光去激发过程，使荧光减弱或完全不发生的现象。,荧光猝灭程度与原子化气氛有关，氩气气氛中荧光猝灭程度最小。如何恒量荧光猝灭程度？,荧光量子效率,：,=,f,/,a,f,发射荧光的光量子数；,a,吸收的光量子数之比,；,荧光量子效率1,4.待测原子浓度与荧光的强度,当光源强度稳定、辐射光平行、自吸可忽略，发射荧光的强度,I,f,正比于基态原子对特定频率吸收光的吸收强度,I,a,；,I,f,=,I,a,在理想情况下：,I,0,原子化火焰单位面积接受到的光源强度；,A,为受光照射在检测器中观察到的有效面积；,K,0,为峰值吸收系数；,l,为吸收光程；,N,为单位体积内的基态原子数；,I,f,Kc,这就是原子荧光定量原理。,上式中的一次线性关系只有在一定浓度范围内成立，当浓度范围过大时，,I,f,与,c,为非线性关系。,5.,灵敏度、特征浓度与检出限,灵敏度,：校正曲线的斜率，表达式为,S=,dI,f,/dC,或,S=,dI,f,/dm,含义：,当待测元素的浓度,C,或质量,m,改变一个单位时，荧光强度的变化量。,检出限,D,通常以产生空白溶液讯号的标准偏差,3,倍时的测量讯号的浓度或质量分数来表示：,I,f,为平均荧光强度；,s,空白溶液吸光度标准偏差；,C,为浓度。,二、特点,原子荧光技术具有原子发射光谱和原子吸收光谱两者的优点，同时又克服了两者的不足。,AFS,具有一下特点：,灵敏度高，检出限较低；,谱线干扰少；,校正曲线范围宽,(,3-5,个数量级,),；,易制成多道仪器,-,多元素同时测定；,荧光猝灭效应、复杂基体效应等可使测定灵敏度降低；,散射光干扰；,可测量的元素不多，应用不广泛（主要因为,AES,和,AAS,的广泛应用，与它们相比，,AFS,没有明显的优势）,三、原子荧光光度计,1仪器类型,单通道：每次分析一个元素；,多通道：每次可分析多个元素；,色散型：带分光系统；,非色散型：采用滤光器分离分析线和邻近线；,特点：,光源与检测器成一定角度；,多道原子荧光仪,多个空心阴极灯同时照射，可同时分析多个元素,2主要部件,光源：,高性能空心阴极灯、无极放电灯、可调频激光器；,可调频激光器：高光强、窄谱线；,气化系统：,原子化装置：,与原子吸收法相同；,色散系统：,光栅、滤光器；,检测系统：,光电子倍增管,信息处理系统：,工作站,仪器的工作过程是：空心阴极灯发射的强光经透镜聚焦后，焦点落在原子化器正上方的火焰中。被测元素经过氢化物发生系统所产生的氢化物在氩气的带动下冲出原子化器的石英炉管在火焰中原子化，又受到空心阴极灯发出的特征辐射的照射产生荧光信号。,荧光信号经光电倍增管转换成电信号并经检测电路放大后输至,AF7500,原子荧光数据工作站，进行适时曲线显示和数据处理。数据工作站同时控制主机各功能单元，使其协调工作。,光源,对光源的要求：,辐射强度大，稳定性高，锐线性，背景小等。,光源的分类：,高性能空心阴极灯、无极放电灯、可调频激光器；可调频激光器：高光强、窄谱线；,空心阴极灯,构造,阴极,:,钨棒作成圆筒形筒内熔入被测元素,阳极,:,钨棒装有钛,锆,钽金属作成的阳极,管内充气：氩或氖称载气极间加压,300-500,伏要求稳流电源供电。,.,锐线光产生原理,在高压电场下,阴极向正极高速飞溅放电,与载气原子碰撞,使之电离放出二次电子,而使场内正离子和电子增加以维持电流。载气离子在电场中大大加速,获得足够的能量,轰击阴极表面时,可将被测元素原子从晶格中轰击出来,即谓,溅射,溅射出的原子大量聚集在空心阴极内,与其它粒子碰撞而被激发,发射出相应元素的特征谱线,-,共振谱线。,空心阴极灯的,发射特性,取决于工作电流。灯电流过小，放电不稳定，光输出的强度小；灯电流过大，发射谱线变宽，导致灵敏度下降，灯寿命缩短。,选择灯电流时，应在保持稳定和有合适的光强输出的情况下，尽量选用较低的工作电流,。,一般商品的空极阴极灯都标有允许使用的最大电流与可使用的电流范围，通常选用最大电流的,1/2,2/3,为工作电流。实际工作中，最合适的电流应通过实验确定。空极阴极灯使用前一般须预热,10,30 min,。,.,灯电流,空心阴极灯的窗玻璃应保持清洁，若受污染将影响检测灵敏度。可用脱脂棉蘸无水乙醇、丙酮混合液（,1,1,）擦拭除去。用完的灯要放入盒内保存。,气化系统,使待测元素原子通过气化方式从基体中分离出来,分为：氢化物发生法,汞蒸汽法,氢化物发生法简介,碳、氮、氧族元素的氢化物是共价化合物，其中,As,、,Sb,、,Bi,、,Ge,、,Sn,、,Pb,、,Se,、,Te,的氢化物的沸点都在,0,以下，常温下是气态。将这种气态物质导入原子化器进行荧光分析的方法称为氢化物发生,原子荧光分析。,将上述元素还原为氢化物有多种方法。例如，可以在酸性条件下用锌还原，也可以用电解的方法还原。但现在用得最多的是硼氢化钾（钠）酸体系还原的方法。这是因为这个体系在还原能力、反应速度、干扰程度、方便操作及适用于多种元素等方面表现出极大的优越性。,硼氢化钾是强还原剂，在水溶液中产生新生态的活泼氢：,BH,4,-,+,3H,2,O,+,H,+,8H*,+,H,3,BO,3,在酸性条件下，硼氢化钾很快分解，因此常在溶液中加入少量氢氧化钠使之稳定。,H*+,M,n,+,MH,n,游离,H,和待测元素反应生成待测元素的氢化物。,同一种元素处于不同的价态，生成氢化物的能力差异很大。例如，,As3+,易生成氢化物,AsH3,，而,As5+,不易形成氢化物。因此，在测定,As,的总量时，就必须先在溶液中加入还原剂，把,5,价砷还原为,3,价砷，再将其引入氢化物发生系统。,蠕动泵,在分析工作进行之前，应检查各道泵管是否变形，若变形应更换新泵管。变形的泵管放置一段时间，如能恢复原状，可继续使用。,进样系统比较,断续进样,连续进样,间歇进样,注射进样,连续流动注射进样,原子化系统,石英管火焰原子化器：石英管钝化处理方法,石英管电热原子化器：,火焰原子化器：,石墨管炉：,信息处理系统,AF7500,工作站,WinXP,下的硬件驱动安装,点击,【,下一步,】,按钮，进行硬件检查；,选择“是，我已经连接了此硬件”，然后点击,【,下一步,】,按钮；,在已安装的硬件列表中选择“添加新的硬件设备”，点击,【,下一步,】,按钮；,在安装向导中选择“安装我手动从列表选择的硬件”，点击,【,下一步,】,按钮；,在常见硬件类型列表中选择“显示所有设备”，点击,【,下一步,】,按钮；,在“选择为此硬件安装的设备驱动程序”窗口直接选择“从磁盘安装”；,进入“从磁盘安装”窗口选择浏览，找到,AF7500,软件安装程序文件中的文件“,hd_wdm0.inf”,点击,【,打开,】,按钮，返回“从磁盘安装”窗口；,点击,【,确定,】,按钮；回到“选择为此硬件安装的设备驱动程序窗口”,点击,【,下一步,】,按钮；,点击,【,下一步,】,按钮；,在进入完成安装页面，选择“查看或更改这个硬件的资源”；,在资源设置窗体中选择“手动配置”；,不需要进行更改，直接点击确定；返回完成安装页面，点击,【,完成,】,，重新启动计算即可完成硬件设备的驱动程序安装。,软件的使用,参考仪器使用说明书,四,、,常用分析方法,在用原子荧光法进行测定时，荧光的强度除与样品中被测元素的浓度有关外，还与许多因素有关。例如光源强度、火焰温度、光电倍增管的负高压，所用各种溶液的状况，甚至环境状况也或多或少地影响荧光强度的大小。因此，要想得到准确的结果，就必须在相同的条件下测定已经知道浓度的标准样品和未知样品，然后用比较的方法得到未知样品的浓度。,标准曲线法,对于一种待测元素，用已知浓度的标准溶液配制一系列浓度不同的标准测试液，同时配制未知样品的测试液。在相同的仪器条件下，测定标准系列和未知样的荧光强度（本仪器用峰面积表示），以标准系列的浓度为横坐标，以对应的峰面积为纵坐标，得到一条曲线，（在适当的条件下是一条直线），这就是标准曲线。用未知样品的峰面积就可以在曲线上查出未知样品的浓度。用本仪器上的工作站可以自动计算出未知样品的浓度。,标准加入法,如果待测样品的组成（基体）比较复杂，也可以用所谓“标准加入法”进行测定。,取几个（一般至少,3,个）定容容器（常用容量瓶或比色管），向每个容器内加入等量的待测样品溶液，再向各容器加入不同体积的待测元素的标准溶液，还要加入配制荧光测试液所需的其它试剂（要保持各容器内除被测元素外的各组份浓度一致），最后把各个容器都稀释到定容体积，进行荧光测定。,举例：欲测定一含砷约为,2ng/mL,的溶液的砷的浓度，可按如下方法配制：,取,5,个,50mL,的容量瓶（图,8,，以比色管示意），编号为,0,、,1,、,2,、,3,、,4,，向其中各加入,1.00mL,的待测溶液（酸度为含,HCl3mol/L,）（图中的,a,），向,1,、,2,、,3,、,4,号容量瓶中分别加入,2.00mL,、,4.00mL,、,6.00mL,和,8.00mL,含砷量为,1.00ng/mL,的砷标准溶液（酸度为含,HCl,1.5mol/L,）（图中的,b,）。,向,0,3,号瓶分别加入,8.0,mL,、,6.0,mL,、,4.0,mL,、,2.0mL,浓度为,1.5mol/L,的盐酸（,4,号不加，图中的,c,），再向各瓶加入硫脲和抗坏血酸（均为,5%,）溶液,10.0mL(,图中的,d),。最后，用纯水,(e),稀释到刻度。注意向各容量瓶加入不同量的酸是为了使各瓶中溶液的盐酸含量均为,0.3mol/L,，载液中盐酸的含量也应为,0.3mol/L,。,五,、,样品处理与溶液的配置,六,、,安装,对安装环境的要求,仪器应安装在室内，室温,15,30,，湿度小于,80%,。若实验室温度、湿度超限，则应安装冷热空调器。仪器应安装在平坦而坚固的工作台上，并有良好的接地线。仪器应远离电磁场及振动源。实验室内应无腐蚀性气体、无灰尘，空气中无待测元素的气体。例如，应远离极谱实验室，以免影响汞的测量。仪器上方应有排风装置，排风装置的喇叭口距仪器烟囱,30cm,40cm,，排风量,800m3/hr,，排风管道中应有挡板，防止灰尘倒灌入室内。喇叭口处也应有挡板，防止灰尘落入原子化器。供电电源应稳定、可靠。,将仪器置于工作台上，将其烟筒对准排风装置喇叭口正下方。,将氧气吸入器（参见图,3,）装在氩气钢瓶上，将塑料管（,6 mm4mm,）之一端与氧气吸入器输出接口相接，另一端与仪器后面板气源接头（图,5,中的,2,）相接。,将仪器下方两根排废液管插入废液瓶中。,将微机的显示器、键盘、鼠标连接好；将微机与主机之间的专用电缆（图,5,中的接口,3,）连接好；将主机、微机、和显示器的电源线接入带有地线的三孔式接线板上。,七,、,仪器的使用,AF7500,半自动型操作步骤,AF7500,全自动型操作步骤,AF7500,自动手动自由切换型操作步骤,1.,操作步骤,2.,问题及解决方案,