原子荧光光谱仪的应用

原子荧光光谱仪的发展史

1859年克希霍夫研究太阳光谱时开始原子荧光理论的研究。

196年，Winefordner和Κuga首先提出用原子荧光光谱(AFS)作为分析方法的概念。1969年,Holak研究出氢化物气体分离技术并用于原子吸收光谱法测定砷。

1974年，Tsu极u将原子荧光光谱和氢化物气体分离技术相结合，提出了气体分离-非色散原子荧光光谱测定砷的方法，这种联合技术就是现代常用氢化物发生-原子荧光光谱(HG-AFS)。

1982年郭小伟(西北有色地质研究所)和张锦茂(地矿部物化探研究所)两个研究小组合作，研制成功了世界上首台以溴化物无极放电灯作激发光源的“WYD^2型蒸气发生-双道原子荧光光谱仪”。

该仪器采用微波激发无极放电灯作为激发光源、自行研制的高温石英管原子化器、间断法氢化反应发生器，可同时测定两个可形成氢化元素及汞原子的原子荧光光谱仪。

与此同时，张锦茂、范凡等开展了地球化学样品中As，Sb，Bi，Hg等两种元素同时测定分析方法的研究，取得了令人满意的分析结果。使其成为地矿部开展《20万区域化探全国扫面计划》找矿的重要配套仪器及分析方法，随即将科研成果迅速地转化为商品化仪器，按地矿部统一部署转让给北京地质仪器厂。

1985年开始由北京地质仪器厂和江苏宝应仪器进样系统以小蠕动泵为主并投入批量生产。

1995年以郭小伟为首西北有色金属研究院成立金索坤技术有限公司。

1996年北分瑞利公司与原子荧光光谱专家张锦茂先生合作，成功研制以蠕动泵为主的原子荧光；随后北京东西电子研究所也推出以蠕动泵为主的原子荧光。

1998年，加拿大Aurora公司也推出了一款蒸气发生-原子荧光光谱仪，该仪器的性能基本上接近于我国早期同类型仪器的水平。所以国外原子荧光水平和国内至少相差15年左右。

1999年，北京有色金属研究院为了进一步提高空心阴极灯的辐射强度，满足原子荧光分析高灵敏度的需求，在我国早期吴廷照、高英奇研制成功的原子吸收高性能空心阴极灯基础上结合原子荧光的特点，研制成功了用于原子荧光的“高性能空心阴极灯”。一直沿用至今。

原子荧光光谱仪的发展

目前，国产原子荧光谱仪占据国内近90% 的市场，是国产分析仪器的骄傲。在仪器研发方面，我国科学工作者取得了许多具有自主知识产权的成就，众多仪器制造商及个人发明了多项创新zhuan利和研究成果。

氩氢火焰自动低温点火装置、去除水蒸气装置、扣除光源漂移和脉动装置和在线消除还原剂气泡装置等实用zhuan利技术，使仪器结构简单，使用寿命增长，仪器稳定性增强，记忆效应显著减小，增强了原子荧光光谱仪的实用性。利用小火焰原子化技术研制的原子荧光分析仪，将火焰原子荧光光谱法和HG-AFS 装置有机结合，使Au、Ag、Cu、Co、Ni 等元素可以采用原子荧光光谱法测定。顺序注射进样装置大幅度减少样品和试剂的消耗量，可在线自动配置标准系列和样品自动稀释，实现半自动化和全自动化，提高了原子荧光光谱仪的使用效率。

另一引人注目的成就是多通道技术，周志恒等从理论上阐述了多元素同步分析的定量关系、检测系统的工作原理、误差来源和硬件构成，提出通道合并的设计思想和消除道间干扰技术，目前已成功地制造出多通道原子荧光光谱仪，Z多可以同时测定4个元素。

全谱多通道蒸气发生原子荧光光谱仪，将有色散和无色散两种技术有机地结合了起来，扩展了现有氢化物发生-原子荧光光谱仪的测量元素范围，有效地提升了工作效率。顺序扫描无射散原子荧光光谱仪、低温等离子体原子荧光光谱仪、节能廉价钨丝圈炉恒磁场塞曼扣背景原子荧光光度计、尾气中有害元素的捕集阱装置等新型zhuan利，使原子荧光光谱仪向专业化、多用途方向发展。

原子荧光光谱仪的应用

原子荧光光谱仪通常是采用色散元件及其相应的光学系统，将光谱辐射按照不同波长顺序分解为光谱序列，然后进行观察，记录和测量的光学仪器。主要的光谱仪器包括光栅，棱镜等。原子发射光谱主要利用棱镜及光栅进行分光，而原子吸收分析中，Z常用的单色器色散元件是棱镜或光栅。目前使用的更多的是光栅。

原子荧光仪器类型不同，其光学系统中的单色器就有差别，其中色散型原子荧光光谱仪中的色散元件通常选用光栅。原子发射光谱主要适合于金属元素的分析，普遍应用于金属合金，钢铁冶炼，地质部门的矿石与矿物分析以及原子能、半导体等工业中的杂质分析等。

原子吸收光谱仪主要应用于地质、冶金、石油化工、食品、半导体、原子能、农业、医学和环境监测等部门，目前这种方法已能分析70多种元素，其中用的比较广泛的有20多种。

原子荧光光谱分析主要应用于各种样品中的金属元素测定的一种仪器分析方法，它与原子吸收，火焰发射等光谱分析技术互相补充，在环境科学，高纯物质，矿物，水质控制，生物制品也医学分析等方面都得到了应用。

原子荧光光谱仪在水分析中的应用

1、原子荧光光谱仪测定水中的砷元素

砷在水中是一种有害元素，对人体有毒害作用，所以测定水中砷的含量很重要，现在Z成熟的测定方法就是氢化物一原子荧光光谱法，该法的特点是容易操作，对待测元素具有良好的响应，而且可以得出准确的数据。

砷在水中通常以三价和五价存在，所以在测定前在溶液中加入还原剂硼氢化钾，并使用质量分数为5%或10%的盐酸作为介质调节溶液pH值至酸性。有研究人员做对比试验，分别使用盐酸、硝酸、硫酸做介质，结果证明使用盐酸做介质时回收率Zgao。

试验还发现，当砷含量在0-12μg/g时，采用硫脲做还原剂，荧光强度与砷浓度呈现出良好的线性关系，相关系数为0.9990，标准偏差为3.5%，之后研究人员采用L半胧氨酸做还原剂做对比实验，结果发现线性关系得到了一定程度的改善，相关系数超过了0.9993。

2、原子荧光光谱仪测定水中的汞元素

汞也是一种会对人体健康造成威胁的有毒元素，汞有一价和二价形态，但是二价汞在溶液中很不稳定，会转化为一价汞。在实验过程中，采用盐酸或者硝酸做介质，溶液中酸浓度为0.1—6mol/L。需要注意的是，在酸性环境中，溶液中易形成杂质胶体，杂质胶体会吸附Hg从而使测定结果偏低，造成结果误差，所以测定前在溶液中加入保护剂，比如低浓度的K2Cr2O7，这样会减少Hg的损失。

梁立娜等人分别采用硝酸、盐酸、高氯酸、磷酸、硫酸作为介质做对比实验，结果发现，采用8%的盐酸做介质时，荧光强度Zda，另外加入一定浓度的硼氢化钾或者过硫酸钾，可以将水中的有机汞转化为无机汞，在氧化反应过程中煮沸溶液并持续加热，可以大大增加有机汞的转化率，转化率可达1**%。

3、原子荧光光谱仪测定水中的硒元素

硒是人体所必须的微量元素之一，如果硒摄入量不足，会使人体的免疫力不足，进而导致患癌的几率上升，但是硒摄入过量，人体会出现中毒症状，比如脱发、脱甲甚至偏瘫。测定水中的硒有多种方法，比如有比色法、电化学法、原子吸收光度法等，但是这些方法都有各自的局限性，比色法的灵敏度低，测定痕量硒时会因为响应太低而导致测定结果有很大的误差，如果采用电化学法，会带来很严重的干扰，增加了测试难度，原子吸收法虽然灵敏度达到了要求，但是线性范围窄。

所以为了得到准确的实验数据并且降低实验操作的复杂性，选择了氢化物原子荧光光谱法。首先将硒转化为硒的氢化物，前提是使用盐酸溶液作为介质，浓度为1一6mol/L，在高温下硒原子化并辐射出荧光。