一、原子熒光光譜儀結構

原子熒光光度計分(fen)為色(se)(se)散型(xing)和(he)非(fei)色(se)(se)散型(xing)兩(liang)類。兩(liang)類儀(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)的(de)結構(gou)基本相似(si)，差別在于非(fei)色(se)(se)散儀(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)不(bu)用單色(se)(se)器(qi)(qi)(qi)。色(se)(se)散型(xing)儀(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)由(you)輻射光(guang)源、單色(se)(se)器(qi)(qi)(qi)、原子化(hua)器(qi)(qi)(qi)、檢(jian)測(ce)器(qi)(qi)(qi)、顯示和(he)記錄裝(zhuang)置組成，非(fei)色(se)(se)散儀(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)沒有單色(se)(se)器(qi)(qi)(qi)。熒光(guang)儀(yi)(yi)與原子吸(xi)收儀(yi)(yi)相似(si)，但(dan)光(guang)源與檢(jian)測(ce)部件不(bu)在一條直(zhi)線上，而(er)是(shi)90°直(zhi)角，而(er)避免激發光(guang)源發射的(de)輻射對原子熒光(guang)檢(jian)測(ce)信(xin)號的(de)影響。

原子熒光光譜儀由下述五部分組(zu)成：

1、激發光源

用(yong)(yong)來激發(fa)原子使其產(chan)生(sheng)原子熒光(guang)(guang)。光(guang)(guang)源(yuan)分連續(xu)光(guang)(guang)源(yuan)和銳線(xian)光(guang)(guang)源(yuan)。連續(xu)光(guang)(guang)源(yuan)一(yi)般(ban)采用(yong)(yong)高壓氙燈(deng)，功率可高達數百瓦。這種燈(deng)測定的(de)靈敏(min)度(du)較(jiao)低，光(guang)(guang)譜(pu)干擾(rao)較(jiao)大(da)，但(dan)是采用(yong)(yong)一(yi)個燈(deng)即可激發(fa)出各元素(su)的(de)熒光(guang)(guang)。常用(yong)(yong)的(de)銳線(xian)光(guang)(guang)源(yuan)為脈沖供電的(de)高強度(du)空心陰極燈(deng)、無電極放電燈(deng)及70年代中期(qi)提出的(de)可控(kong)溫度(du)梯度(du)原子光(guang)(guang)譜(pu)燈(deng)。采用(yong)(yong)銳線(xian)光(guang)(guang)源(yuan)時(shi)，測定某種元素(su)需要配備該元素(su)的(de)光(guang)(guang)譜(pu)燈(deng)。

2、單色器

產生(sheng)高純單色(se)(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)的(de)裝置(zhi)，其作用為選出所(suo)(suo)需(xu)要(yao)測量的(de)熒光(guang)(guang)譜線，排除(chu)其他(ta)光(guang)(guang)譜線的(de)干擾(rao)。單色(se)(se)(se)(se)(se)器(qi)(qi)由狹縫、色(se)(se)(se)(se)(se)散(san)元件（光(guang)(guang)柵或棱鏡）和若干個反射(she)鏡或透鏡所(suo)(suo)組成，色(se)(se)(se)(se)(se)散(san)系統對(dui)分(fen)辨能力要(yao)求(qiu)不高，但要(yao)求(qiu)有較大(da)(da)的(de)集光(guang)(guang)本領。使(shi)用單色(se)(se)(se)(se)(se)器(qi)(qi)的(de)儀器(qi)(qi)稱為色(se)(se)(se)(se)(se)散(san)原(yuan)子熒光(guang)(guang)光(guang)(guang)度計；非色(se)(se)(se)(se)(se)散(san)原(yuan)子熒光(guang)(guang)分(fen)析儀沒有單色(se)(se)(se)(se)(se)器(qi)(qi)，一般僅配(pei)置(zhi)濾(lv)光(guang)(guang)器(qi)(qi)用來分(fen)離分(fen)析線和鄰近譜線，降低(di)背(bei)景(jing)。非色(se)(se)(se)(se)(se)散(san)型儀器(qi)(qi)的(de)濾(lv)光(guang)(guang)器(qi)(qi)非色(se)(se)(se)(se)(se)散(san)型儀器(qi)(qi)的(de)優點是照明立體角大(da)(da)，光(guang)(guang)譜通帶(dai)寬，熒光(guang)(guang)信號強(qiang)度大(da)(da)，儀器(qi)(qi)結構簡單，操作方便，價格便宜。缺點是散(san)射(she)光(guang)(guang)的(de)影響大(da)(da)。

該圖片由注冊用戶"天空之城"提供，版權聲明反饋

3、原子化器

將被測元素轉化(hua)為(wei)(wei)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)蒸氣(qi)(qi)的裝(zhuang)置。可(ke)(ke)(ke)分為(wei)(wei)火(huo)焰(yan)(yan)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)化(hua)器(qi)和電(dian)(dian)熱(re)(re)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)化(hua)器(qi)。火(huo)焰(yan)(yan)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)化(hua)器(qi)是利(li)用火(huo)焰(yan)(yan)使元素的化(hua)合(he)物分解并生成原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)蒸氣(qi)(qi)的裝(zhuang)置。所用的火(huo)焰(yan)(yan)為(wei)(wei)空氣(qi)(qi)－乙炔焰(yan)(yan)、氬氫焰(yan)(yan)等。用氬氣(qi)(qi)稀釋加熱(re)(re)火(huo)焰(yan)(yan)，可(ke)(ke)(ke)以減(jian)小火(huo)焰(yan)(yan)中(zhong)其他(ta)粒子(zi)(zi)，從而減(jian)小熒光猝(cu)滅(mie)（受激(ji)發(fa)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)與其它(ta)粒子(zi)(zi)碰撞，部分能量變成熱(re)(re)運動(dong)與其他(ta)形(xing)式的能量，因(yin)而發(fa)生無(wu)輻射的去激(ji)發(fa)，使熒光強(qiang)度(du)減(jian)少(shao)甚至消(xiao)失(shi)，該現(xian)象(xiang)稱為(wei)(wei)熒光猝(cu)滅(mie)）現(xian)象(xiang)。電(dian)(dian)熱(re)(re)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)化(hua)器(qi)是利(li)用電(dian)(dian)能來產(chan)生原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)蒸氣(qi)(qi)的裝(zhuang)置。電(dian)(dian)感(gan)耦合(he)等離子(zi)(zi)焰(yan)(yan)也可(ke)(ke)(ke)作為(wei)(wei)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)化(hua)器(qi)，它(ta)具有散射干擾少(shao)、熒光效率高(gao)的特(te)點。

4、檢測系統

常(chang)用的檢(jian)(jian)(jian)測(ce)器(qi)為(wei)光(guang)電倍增管(guan)。在多元(yuan)素原(yuan)子(zi)熒光(guang)分析(xi)儀中，也(ye)用光(guang)導攝象管(guan)、析(xi)象管(guan)做檢(jian)(jian)(jian)測(ce)器(qi)。檢(jian)(jian)(jian)測(ce)器(qi)與激發光(guang)束成直角配(pei)置，以避免激發光(guang)源對檢(jian)(jian)(jian)測(ce)原(yuan)子(zi)熒光(guang)信號(hao)的影響(xiang)。

5、顯示裝置

顯示測(ce)量(liang)結果(guo)的(de)裝置。可(ke)以是電表(biao)、數(shu)字表(biao)、記錄儀(yi)等。

二、原子熒光光譜儀的原理

原(yuan)子(zi)熒(ying)光光譜(pu)法(fa)是通過測(ce)量待測(ce)元素的原(yuan)子(zi)蒸氣在輻射能激發下產生的熒(ying)光發射強度，來確定待測(ce)元素含量的方法(fa)。

氣態(tai)自由原子(zi)吸收特征波長輻(fu)射后，原子(zi)的外(wai)層(ceng)電子(zi)從(cong)基態(tai)或低能級躍遷(qian)(qian)到(dao)高能級經過(guo)約10-8s，又躍遷(qian)(qian)至基態(tai)或低能級，同時(shi)發(fa)射出(chu)與原激發(fa)波長相同或不(bu)同的輻(fu)射，稱為(wei)原子(zi)熒(ying)光(guang)。原子(zi)熒(ying)光(guang)分為(wei)共振熒(ying)光(guang)、直(zhi)躍熒(ying)光(guang)、階(jie)躍熒(ying)光(guang)等。

發射(she)的熒(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)強度(du)(du)和(he)原(yuan)子(zi)化器中(zhong)單(dan)(dan)位(wei)體積(ji)該元素基態原(yuan)子(zi)數(shu)(shu)成正比(bi)，式中(zhong)：I f為(wei)(wei)(wei)(wei)熒(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)強度(du)(du)；φ為(wei)(wei)(wei)(wei)熒(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)量子(zi)效率，表示(shi)單(dan)(dan)位(wei)時(shi)間內(nei)發射(she)熒(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)子(zi)數(shu)(shu)與吸(xi)收(shou)激發光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)子(zi)數(shu)(shu)的比(bi)值，一般小于1；Io為(wei)(wei)(wei)(wei)激發光(guang)(guang)(guang)強度(du)(du)；A為(wei)(wei)(wei)(wei)熒(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)照射(she)在(zai)檢測器上的有效面積(ji)；L為(wei)(wei)(wei)(wei)吸(xi)收(shou)光(guang)(guang)(guang)程長度(du)(du)；ε為(wei)(wei)(wei)(wei)峰值摩爾吸(xi)光(guang)(guang)(guang)系數(shu)(shu)；N為(wei)(wei)(wei)(wei)單(dan)(dan)位(wei)體積(ji)內(nei)的基態原(yuan)子(zi)數(shu)(shu)。

原子熒光發射中(zhong)，由(you)于部(bu)分能(neng)量(liang)轉變(bian)成熱(re)能(neng)或其他(ta)形式能(neng)量(liang)，使熒光強(qiang)度減少甚至消(xiao)失(shi)，該現(xian)象稱為熒光猝滅。