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原子荧光技术发展简史

2018-07-04

原子荧光光谱法(AFS)是原子光谱法中的一个重要分支。在19世纪后期和20世纪初期,物理学家就研究过原子荧光atomic fluorescenceAF)现象,他们观察到了在加热的容器和火焰中一些元素(如NaHgCdTl)所发出的荧光。从1956年开始,Alkemade原子荧光研究了火焰中的物理和化学过程,并于1962年建议将AF用于化学分析。1964年,WinefordnerVickers提出并论证AF火焰光谱法可作为一种新的分析方法。1964年后,特别是美国的Winefordner小组和英国的West小组对AFS进行了广泛的研究和改进。

至今,AFS已经发展了四十多年,原子荧光光谱法(AFS)是介于原子发射光谱法(AES)和原子吸收光谱法(AAS)之间的光谱分析技术,它的基本原理是:基态原子吸收合适的特定频率的光辐射而被激发至高能态,高能态原子不稳定在去活化的过程中以光辐射的形式发射出具有特征波长的荧光。就AFS技术本身而言,它具有AESAAS两种技术的优点,同时又克服了两种方法的不足。AFS的特点:(1)谱线简单:仅需一般的分光光度计,甚至可以用滤光片等进行简单分光或用日盲光电倍增管直接测量。(2)灵敏度高,检出限低。(3)适合于多元素同时分析。

AFS技术发展的前期,所使用的激发光源一般为蒸气灯,氙弧灯和无极放电灯,原子化器一般为火焰(如乙炔焰、氩-氢焰等)原子化器。当时仪器多采用直流检测系统,所以不得不对热辐射等干扰进行补偿,限于激发源的强度和原子化器的效率以及其他干扰,很难得到令人满意的检出水平,并未得到人们的广泛重视和应用,因此发展缓慢。

在二十世纪七十年代末期,由于高强度空芯阴极灯(HCL),激光器及各种高效原子化器(如电感耦合等离子原子化器ICP,无火焰原子化器等)在AFS技术中的使用,使AFS技术得到了很大的发展。对于某些元素来讲,若以激光为激发源,即使使用火焰为原子化器也能得到同电热原子化器AAS相近的灵敏度,而一旦将激光器与电热原子化器相结合,一些元素的检出限已可以达到fg级(femto gram10-15g),这已使AFS技术成为可以在尖端技术领域中应用的先进分析技术。

同时,高强度空芯阴极灯与ICP结合的AFS技术已得到了人们的重视,并有商品仪器出现(如Baird Co. AFS-2000)。由于ICP具有很高的原子化效率,很少有散射现象,加之由于高温可以使激发态原子进一步离子化,又为开发新的离子荧光光谱打下了基础,在ICP发射光谱中经常遇到谱线重叠干扰等问题,也可由AFS技术的出现而得以克服,从而使诸如稀土分析等应用问题得以解决。

把氢化物发生(HG)AFS结合是一种具有很大实用价值的分析技术,这是因为氢化物可以在氩-氢焰中得到很好的原子化,而氩-氢焰本身又具有很高的荧光效率以及较低的背景,这些因素的结合使得采用简单的仪器装置即可得到很好的检出限,早在二十世纪七十年代末,英国的KirkbrightThompison等人就已开展了这方面的研究,但从实用角度讲,他们的工作有两大不足:(1)未能解决铋的光谱干扰问题,从而限制了它的实际应用,(2)需要大量的氢气和氩气,分析速度慢,分析成本高。

在中国,我公司总工郭小伟教授等人亦开展了这方面的研究,他们以溴化物无极放电灯作光源成功地解决了铋的光谱干扰问题,使之运用于像地球化探样品这种复杂的实际样品分析,其次是利用氢化物发生所产生的氢气,使之在电热石英炉中形成氢焰,氢气用量大幅度下降,从而使氢化物发生―原子荧光光谱法(HG-AFS)成为实用性很强的高效低耗分析技术,但是由于无极放电灯的寿命短,光源不稳定,对其的应用造成了一定的影响,此后,郭小伟教授与刘明忠教授等人共同研制了高性能空芯阴极灯及其供电方法,它大大的提高了光源的稳定性,使原子荧光光谱的测定范围进一步扩大,应当讲,HG-AFS技术是具有中国特色的分析技术。郭小伟教授与刘明忠教授等人为原子荧光技术的推广做出了巨大的贡献。

九十年代中期,郭小伟教授带领我公司研发部人员对小火焰原子荧光光谱技术进行了大量的研究,使得一些很难生成氢化物的元素(如: AuAgCuCoNi等)也可以应用原子荧光光谱技术进行测定,通过对多项我公司自行研制的专利产品的应用,使AuAgCu的检出下限明显优于火焰原子吸收法,可与石墨炉原子吸收法相媲美。

基于以上研究成果,我公司在郭小伟教授的带领下研制开发了SK系列恒峰娱乐官网平台,它采用火焰法与氢化物发生法联用技术,使火焰原子荧光光谱法氢化物发生原子荧光光谱法的装置有机的结合,使测量的元素更多,检测更为方便,仪器装置更为简便,为原子荧光光谱技术的发展做出了较大贡献。


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