【摘 要】原子发射光谱、原子吸收光谱以及原子荧光光谱三种分析技术均属于原子分析光谱这门学科，他们都是根据自由原子在取得外部能量后，产生光的自发辐射、光的吸收或是荧光辐射的光谱现象进行元素检测的。它们所采用的实验设备有着各自的发展道路；但也有很多共同点，可以互相借鉴、利用。本文主要讲述了原子荧光光谱仪的发展及其应用，以期为后期研究提供理论基础。
【关键词】原子荧光光谱；发展；应用
1 原子荧光光谱分析的概念
1.1 原子荧光光谱分析
原子荧光光谱分析法（AFS）是利用原子荧光谱线的波长和强度进行物质的定性及定量分析方法，是介于原子发射光谱（AES）和原子吸收光谱（AAS）之间的光谱分析技术。它的基本原理是原子蒸气吸收特征波长的光辐射之后,原子被激发至高能级，在跃迁至低能级的过程中，原子所发射的光辐射称为原子荧光。
原子荧光光谱分析法具有设备简单、灵敏度高、光谱干扰少、工作曲线线性范围宽、可以进行多元素测定等优点。在地质、冶金、石油、生物医学、地球化学、材料和环境科学等各个领域内获得了广泛的应用。
1.2 基本原理
当气态基态原子被具有特征波长的共振线照射后, 此原子的外层电子吸收辐射能, 可从基态或低能态跃迁到高能态, 其中大部分由于二次碰撞而跃迁回基态, 不发生辐射。但少部分激发原子能迅速地从激发态返回基态时同时发射出与原激发波一长相同或不同的辐射, 这种光叫做原子荧光。原子荧光分为共振荧光、直跃荧光、阶跃荧光等。原子吸收分析中可以忽略其共振荧光, 但如果改变测试条件, 在与激发源成垂直的方向上, 则可以测量到原子的荧光强度。
原子荧光光谱法是通过测量待测元素的原子蒸气在辐射能激发下产生的荧光发射强度, 来确定待测元素含量的方法。发射的荧光强度和原子化器中单位体积该元素基态原子数成正比, 基于此原理我们可以进行定量分析。
2 原子荧光光谱仪的发展
2.1 仪器研发
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专利和研究成果。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专利技术，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，最多可以同时测定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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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专利，使原子荧光光谱仪向专业化、多用途方向发展。
2.2 新型蒸气－原子荧光光谱法
蒸气发生－原子荧光光谱法是原子荧光光谱法中的一个重要分支，也是目前最具有实用价值的原子荧光光谱分析方法和唯一可形成商品化的原子荧光光谱仪。可测定AS，Sb，Bi，Ge，Se，Te，Pb，Sn，Hg，Cd，Zn，Cu，Ag，Au，Co，Ni等16种元素，具有灵敏度高、重现性好、物理和化学干扰少、线性范围宽和多元素同时测定等优点，是一种性能优良的痕量和超痕量元素分析方法。现已广泛应用于环境监测、食品卫生、药品检验、城市给排水、材料科学、地质、冶金、化工和农业等领域。
蒸气发生与无色散原子荧光光谱仪联用是一种新的分析技术，它将蒸气发生法与无色散原子荧光光谱仪的特点完美地结合。蒸气发生技术在常温、常压下，可将试样溶液与强还原剂产生氢化反应后可转化为气态共价氢化物、单质气态汞、挥发性化合物和氢气，因此无需外加可燃气体，在低温原子化器中即可形成氩氢火焰，被测元素可以在氩氢火焰中得到很好的原子化，可获得很高的原子化效率及较低背景辐射；且可使大量的基体得到分离，从而降低了基体干扰；产生的各类荧光谱线均介于190～320 nm，正好是无色散原子荧光光谱仪日盲光电倍增管最灵敏的波段，由于这些因素的结合可使被测元素获得很低的检出限。且具有仪器结抅简单、灵敏度高、线性范围宽、气相干扰少和适合于多元素测定等特点。
蒸气发生－原子荧光光谱仪可实现多元素同时测定能力，以利于进一步提高工作效率。1980年，地矿部拟在全国开展《1:20万区域化探扫面找矿计划》中急需解决AS，Sb，Bi和Hg四种微量元素的测定，因此地矿部正式立项研制“双道蒸气发生－原子荧光光谱仪”，就要求可实现两种元素同时测定。
VG-AFS的特点是测定As，Hg，Cd等重金属元素具有很高的分析灵敏度，且仪器结构比较简单（无需分光系统），旨在应用现代科学发展的新技术、新材料、新工艺，开发出可以在现场进行分析检测和在线监测的便携式分析仪器，已是当前的重要研究课题，将成为未来原子荧光发展的重点。
3 原子荧光光谱仪器的应用
原子荧光光谱仪器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，最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适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。
参考文献：
[1]李刚,胡斯宪,陈琳玲.原子荧光光谱分析技术的创新与发展[J]. 岩矿测试,2013,03:358-376.
[2]舒永红. 原子吸收和原子荧光光谱分析[J].分析试验室,2007,08:106-122.
[3]邱海鸥,郑洪涛,汤志勇.原子吸收及原子荧光光谱分析[J]. 分析试验室,2003,01:101-108.
[4].原子吸收和原子荧光光谱分析[J].分析试验室,2005,02:81-92.
论文作者:龙福, 龙飞
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第15期
论文发表时间:2016/11/11
标签：原子论文; 荧光论文; 光谱仪论文; 光谱论文; 光谱分析论文; 色散论文; 元素论文; 《低碳地产》2016年8月第15期论文;