《原子熒光原理》ppt課件

1、原子熒光,1、原子熒光的定義：,基態(tài)的原子蒸氣吸收一定波長(zhǎng)的輻射而被激發(fā)到較高的激發(fā)態(tài)，然后去活化回到較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)時(shí)便發(fā)射出一定波長(zhǎng)的輻射———原子熒光,,,,,,,E2,E1,E0,2、原子熒光的種類：,兩種基本類型：共振熒光和非共振熒光1）共振熒光：熒光線的波長(zhǎng)與激發(fā)線的波長(zhǎng)相同。 2）非共振熒光：熒光線的波長(zhǎng)與激發(fā)線的波長(zhǎng)不相同，大多數(shù)是熒光線的波長(zhǎng)比激發(fā)線的波長(zhǎng)為長(zhǎng)。,3、熒光猝滅：,定義：處于激發(fā)態(tài)的原子，隨時(shí)可能在

2、原子化器中與其他分子、原子或電子發(fā)生非彈性碰撞而喪失其能量，熒光將減弱或完全不產(chǎn)生的現(xiàn)象。 熒光猝滅的程度與被測(cè)元素以及猝滅劑的種類有關(guān)。 猝滅劑：火焰燃燒的產(chǎn)物最嚴(yán)重。,4、熒光強(qiáng)度與濃度的關(guān)系：,原子熒光強(qiáng)度與分析物濃度以及激發(fā)光的輻射強(qiáng)度等參數(shù)存在以下函數(shù)關(guān)系：If=?I （1）根據(jù)比爾-朗伯定律：I=I0[1-e –KLN]

3、 （2）I=?I0[1-e –KLN] （3）式中: ?：原子熒光量子效率 I ：被吸收的光強(qiáng) L： 吸收光程 I0 ：光源輻射強(qiáng)度K： 峰值吸收系數(shù) N：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度內(nèi)基態(tài)原子數(shù),將(3)式按泰勒級(jí)數(shù)展開，并考慮當(dāng)N很小時(shí)，忽略高次項(xiàng)，則原子熒光強(qiáng)度If表達(dá)式簡(jiǎn)化為： If=? I0KLN

4、 （4） 當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件固定時(shí)，原子熒光強(qiáng)度與能吸收輻射線的原子密度成正比。當(dāng)原子化效率固定時(shí)，If 便與試樣濃度C成正比。即： If=?C （5）?為常數(shù)。(5)式的線性關(guān)系，只在低濃度時(shí)成立。當(dāng)濃度增加時(shí)，(4)式帶二次項(xiàng)、三次項(xiàng)… ，If與C的關(guān)系為曲線關(guān)系。,4、原子熒光儀器,1）、儀器的構(gòu)成：原子熒光儀器由三部分組成：激發(fā)光源、原子化器、檢測(cè)電路。 激發(fā)光源 原子化器

5、 檢測(cè)電路,,,,,,2）、激發(fā)光源：HCL EDL 對(duì)光源的要求：高強(qiáng)度、高穩(wěn)定性3）、原子化器： 高原子化效率、低背景。4）、檢測(cè)系統(tǒng)：包括光路及電路兩部分。 光路：分有色散系統(tǒng)和非色散系統(tǒng) 兩種 電路：高可靠性，高信噪比,二、 氫化物?原子熒光法,1、原理：As、Sb、Bi、Se、Te、Pb

6、、Sn、Ge 8個(gè)元素可形成氣態(tài)氫化物，Cd、Zn形成氣態(tài)組分，Hg形成原子蒸氣。 氣態(tài)氫化物、氣態(tài)組分通過原子化器原子化形成基態(tài)原子，基態(tài)原子蒸氣被激發(fā)而產(chǎn)生原子熒光,2、氫化物反應(yīng)的種類：,1）、金屬?酸還原體系（Marsh反應(yīng)）2）、硼氫化物?酸還原體系3）、電解法 硼氫化物?酸還原體系酸化過的樣品溶液中的砷、鉛、銻、硒等元素與還原劑(一般為硼氫化鉀或鈉)反應(yīng)在氫化物發(fā)生系統(tǒng)中生成氫化物： BH4+3H2O+H+=H3B

7、O3+Na++8H*+Em+=EHn+H2(氣體） 式中Em+代表待測(cè)元素，EHn為氣態(tài)氫化物（m可以等于或不等于n）。 使用適當(dāng)催化劑，在上述反應(yīng)中還可以得到了鎘和鋅的氣態(tài)組分。,3、氫化物元素的價(jià)態(tài),元素 價(jià)態(tài) As 3+ Sb

8、 3+ Bi 3+ Se 2+ 4+ Te 4+ Ge

9、 4+ Pb 4+ Sn 4+,,,,,,,,4、干擾,1）、種類液相干擾（化學(xué)干擾）------氫化反應(yīng)過程中氣相干擾（物理）------傳輸過程中散射干擾------ 檢測(cè)

10、過程中,2）、干擾的消除液相干擾：絡(luò)合掩蔽、分離（沉淀、萃取）、加入抗干擾元素、改變酸度、改變還原劑的濃度、改變干擾元素的價(jià)態(tài)等。氣相干擾：分離（吸收、改變傳輸速度）傳輸管道,AFS系列原子熒光儀的原理,氫化物發(fā)生原子熒光光度計(jì)的原理圖,氫化物發(fā)生原子熒光光度計(jì)的原理示意圖部件說(shuō)明：1. 氣路系統(tǒng) 2. 氫化物發(fā)生系統(tǒng) 3. 原子化器 4. 激發(fā)光源 5. 光電倍增管 6. 前放7. 負(fù)高壓 8

11、. 燈電源9. 爐溫控制10.控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 11. 打印機(jī) A. 光學(xué)系統(tǒng),AFS-820原子熒光光度計(jì),AFS-820原子熒光光度計(jì)氫化物反應(yīng)系統(tǒng)連接圖,AFS-830原子熒光光度計(jì),AFS-830原子熒光光度計(jì)氫化物反應(yīng)系統(tǒng)連接圖,蠕動(dòng)泵進(jìn)樣氫化物反應(yīng)系統(tǒng)原理圖,AFS-930原子熒光光度計(jì),AFS-920原子熒光光度計(jì),順序注射,多功能轉(zhuǎn)換閥,影響儀器測(cè)量靈敏度的主要因素,負(fù)高壓

12、 光路燈電流 * 進(jìn)樣反應(yīng)系統(tǒng)載氣、屏蔽氣流量 * 反應(yīng)條件原子化器高度 環(huán)境溫、濕度,熒光強(qiáng)度If與儀器條件之負(fù)高壓HV的關(guān)系,負(fù)高壓的改變不影響儀器的信噪比；熒光強(qiáng)度If與負(fù)高壓成指數(shù)關(guān)系；一般選擇260V~340V即可。

13、 注意：光電倍增管 If的放大倍數(shù)差異較大，這可以通過改變負(fù)高壓來(lái)彌補(bǔ)。 負(fù)高壓的設(shè)置要根據(jù) -HV實(shí)際情況,,,,熒光強(qiáng)度If與儀器條件之燈電流的關(guān)系,燈電流大小決定激發(fā)光源的強(qiáng)弱 If If與燈電流在某一范圍內(nèi)成線性關(guān)系；不同的燈其電流范圍不一樣。雙陰極燈的主、輔陰極的

14、配比影響其激發(fā)強(qiáng)度燈電流不能太大------自吸,,,,,熒光強(qiáng)度If與儀器條件之原子化器高度的關(guān)系,熒光強(qiáng)度If與儀器條件之載氣、屏蔽氣流量的關(guān)系,通過試驗(yàn)設(shè)置最佳流量。一般情況下，載氣、屏蔽氣流量越大，穩(wěn)定性越好，但靈敏度越低。 通常情況: 載氣：200~500； 屏蔽氣：600 ~1000ml/min Cd：載氣：400~600；屏蔽氣：1000 ml/min載氣、屏蔽氣流量的大小也影響火焰觀測(cè)高度三

15、者要綜合考慮,測(cè)量條件的選擇,1、根據(jù)樣品的要求確定工作曲線的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液濃度2、根據(jù)工作曲線的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液濃度確定測(cè)量條件（負(fù)高壓、燈電流、氣流量、時(shí)間、進(jìn)樣速度等）,AFS系列儀器常見故障,北京吉天儀器有限公司北京市朝陽(yáng)區(qū)酒仙橋東路1號(hào)6座4層 電話：010-64377592 -252 8008108258 傳真：010-64379929

16、 郵編：100016,1、通信失敗,通訊失敗的原因有以下幾種可能：（1）、主機(jī)電源開關(guān)未打開（2）、開機(jī)順序不對(duì)（3）、主機(jī)電路不正常（4）、通訊接口（RS232電纜及插頭）有問題（5）、軟件有問題,可以通過以下方法解決：（1）、打開電源開關(guān)（2）、重新復(fù)位，即按順序重新開啟微機(jī)、主機(jī)（3）、檢查接口是否正確、電纜是否正常、插頭接觸良好否（4）、重新安裝操作軟件（5）、維修電路,2、氣路保護(hù)裝置的維修,

17、當(dāng)開始測(cè)量而儀器不運(yùn)轉(zhuǎn)并有錯(cuò)誤提示“無(wú)載氣”時(shí)，可能是由以下幾種情況引起的。1、未開氬氣瓶，或次級(jí)壓力表的壓力不在（0.2~0.4）MPa的范圍內(nèi)。2、機(jī)內(nèi)穩(wěn)壓閥的壓力表的壓力不是0.2MPa；氣路保護(hù)裝置出現(xiàn)故障。維修辦法見下頁(yè)。3、儀器電路部分出故障。請(qǐng)廠家維修。,,氣路保護(hù)裝置的維修,把儀器后面氣路箱的四個(gè)螺釘取下，向外小心拉出氣路系統(tǒng)，如圖：A為氣路保護(hù)裝置，B為氣路保護(hù)插頭，C為穩(wěn)壓裝置及內(nèi)部壓力表，D為氣路保護(hù)裝置的調(diào)

18、節(jié)螺絲釘。,原理是：C有一定的壓力時(shí)（約0.2MP），A-氣路保護(hù)裝置引出的兩根線處于短接狀態(tài)，通過B-氣路保護(hù)插頭與儀器控制系統(tǒng)相連給出有載氣的信號(hào)，儀器才工作；如果未處于短接狀態(tài)，則儀器不工作，提示無(wú)載氣。如果C的壓力正常，而不工作，可通過調(diào)節(jié)A氣路保護(hù)裝置上的螺絲旋鈕D，使氣路保護(hù)正常。,800系列自動(dòng)進(jìn)樣器故障,1、開機(jī)時(shí)不復(fù)位原因：a：自動(dòng)進(jìn)樣器與間歇泵之間的電纜線未接好；b：電路故障2、自動(dòng)進(jìn)樣器的進(jìn)樣頭升起時(shí)發(fā)出嗡嗡聲

19、，抖動(dòng)，不升起解決方法：關(guān)掉間歇泵電源，把自動(dòng)進(jìn)樣器的進(jìn)樣頭用手按到底。,3、自動(dòng)進(jìn)樣器的進(jìn)樣頭升起后發(fā)出嗡嗡聲，抖動(dòng),原因：擋光片未插入光敏對(duì)的檢測(cè)區(qū),,原理示意圖：當(dāng)打開蠕動(dòng)泵電源開關(guān)后，進(jìn)樣針擋光片2回到0位置，即擋光片2進(jìn)入光敏對(duì)1的凹槽中擋光，自動(dòng)進(jìn)樣器正常。,,,儀器的維護(hù),1、開機(jī)時(shí)必須打開氬氣，調(diào)好減壓表的壓力（0.3MP)2、測(cè)量時(shí)注意反應(yīng)產(chǎn)生的液體不要噴到原子化器中，水封中水不要加多（1/3高度為宜 ）3、測(cè)

20、量結(jié)束后一定要用水多次清洗，并擦干外部4、測(cè)量結(jié)束后儀器及工作臺(tái)上的試劑用完要拿走。5、測(cè)量結(jié)束后實(shí)驗(yàn)室要注意通風(fēng)。,3、測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因,一、樣品處理的原因：樣品處理過程中由于方法不當(dāng)造成測(cè)量元素的損失，導(dǎo)致回收率偏低。樣品處理過程中由于環(huán)境和器皿污染，導(dǎo)致回收率偏高。樣品處理過程中所用試劑含有較高的被測(cè)元素。樣品空白處理不好。,測(cè)量誤差的原因,二、測(cè)量溶液的介質(zhì)條件與標(biāo)準(zhǔn)溶液的介質(zhì)條件不一致：由于介質(zhì)不一樣，氫化物的

21、產(chǎn)生效率也就不一樣。未知樣品中干擾元素的存在，可能產(chǎn)生正干擾或負(fù)干擾，導(dǎo)致測(cè)量偏差。三、 儲(chǔ)備液保存不當(dāng)使含量偏低。標(biāo)準(zhǔn)溶液配置有誤。標(biāo)準(zhǔn)溶液受污染,測(cè)量誤差的原因,四、工作曲線不好 測(cè)量溶液中未知元素的濃度不在工作曲線的范圍內(nèi)；或測(cè)量溶液中未知元素的濃度雖在工作曲線的范圍內(nèi)，但標(biāo)準(zhǔn)系列的范圍太大，曲線擬合后低（或高）濃度點(diǎn)的偏差較大，如果測(cè)量溶液中未知元素的濃度在低（或高）濃度點(diǎn)的附近，就很容易造成測(cè)量誤差偏大。,五、 燈漂移

22、：長(zhǎng)時(shí)間工作由于燈會(huì)產(chǎn)生漂移，使空白和工作曲線發(fā)生變化，產(chǎn)生測(cè)量偏差。六 、測(cè)量時(shí)穩(wěn)定性差：,測(cè)量誤差的原因,4、測(cè)量無(wú)信號(hào),原因有：1）、儀器電路故障判斷方法：在儀器條件窗口用鼠標(biāo)雙擊顯示燈能量處，用一反射桿在石英爐芯的上面反射，觀察顯示燈能量有無(wú)燈能量帶變化，如下圖，若有變化，說(shuō)明儀器檢測(cè)電路正常。否則，儀器電路不正常，修。,2）、反應(yīng)系統(tǒng) 管道堵、漏，水封無(wú)水、未進(jìn)或進(jìn)不足樣 品和還原劑，氫化

23、物未進(jìn)入原子化器.3）、未形成氬氫火焰 還原劑濃度、酸度不夠，產(chǎn)生的氫氣量太 少，點(diǎn)火爐絲位置與石英爐芯的出口相距 遠(yuǎn).4）、反應(yīng)條件不正確。5）、光路調(diào)節(jié)不好,5、影響測(cè)量穩(wěn)定性主要因素,測(cè)量不穩(wěn)，有兩種現(xiàn)象： 漂移和波動(dòng)1、漂移熱漂移—電子元器件未達(dá)到熱平衡 點(diǎn)火時(shí)間短原子化器溫度未達(dá)平衡 點(diǎn)火預(yù)熱15~20分鐘

24、 燈漂移— 燈（特別是汞燈） 用大電流空啟動(dòng)預(yù)熱， 用小電流實(shí)測(cè)泵管疲勞引起漂移—進(jìn)樣量逐漸減少 調(diào)節(jié)好泵的壓力 、更換新泵管,2、波動(dòng)1） 儀器波動(dòng)大 電路噪聲大 燈波動(dòng)大2）光路調(diào)節(jié)不好3）氫化反應(yīng)系統(tǒng)4）氫化物的傳輸過程（堵塞、漏）5）氣路系統(tǒng)（流量、漏）6) 污染（管

25、道、氣液分離器、原子化 器）,AFS-800\AFS-900系列儀器常見故障總結(jié),1 “超8V”提示（1） 正?！俺?V”—當(dāng)待測(cè)樣品濃度很高時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)提示“超8V”；（2） 偶爾“超8V”—如儀器沒有接穩(wěn)壓源，當(dāng)在空啟動(dòng)時(shí)偶爾出現(xiàn)“超8V”可能是“~220V”電源干擾引起，如儀器旁有空調(diào)、ICP等大功率設(shè)備同時(shí)工作。將儀器接一1000W的帶凈化功能的穩(wěn)壓電源就可解決問題。（3） 頻繁出現(xiàn)“超