一、原子熒光光譜儀結構

原子熒光光度計分為色(se)散(san)(san)(san)型(xing)和非色(se)散(san)(san)(san)型(xing)兩類。兩類儀(yi)(yi)器(qi)的(de)結構基本相似(si)，差別在于非色(se)散(san)(san)(san)儀(yi)(yi)器(qi)不(bu)(bu)用單色(se)器(qi)。色(se)散(san)(san)(san)型(xing)儀(yi)(yi)器(qi)由(you)輻射(she)(she)光源(yuan)、單色(se)器(qi)、原(yuan)子(zi)化(hua)器(qi)、檢(jian)測(ce)(ce)(ce)器(qi)、顯示和記(ji)錄(lu)裝置組成，非色(se)散(san)(san)(san)儀(yi)(yi)器(qi)沒有單色(se)器(qi)。熒光儀(yi)(yi)與原(yuan)子(zi)吸收儀(yi)(yi)相似(si)，但光源(yuan)與檢(jian)測(ce)(ce)(ce)部件不(bu)(bu)在一條直線上，而是90°直角，而避(bi)免激發光源(yuan)發射(she)(she)的(de)輻射(she)(she)對原(yuan)子(zi)熒光檢(jian)測(ce)(ce)(ce)信號的(de)影響。

原(yuan)子熒(ying)光(guang)光(guang)譜(pu)儀由下述五部分(fen)組(zu)成：

1、激發光源

用(yong)來激發原(yuan)子使(shi)其產(chan)生原(yuan)子熒光(guang)(guang)(guang)(guang)。光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)分連續光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)和銳(rui)線光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)。連續光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)一般采(cai)用(yong)高壓氙燈(deng)(deng)，功率可高達數百瓦。這種(zhong)燈(deng)(deng)測定的(de)(de)靈敏度較低，光(guang)(guang)(guang)(guang)譜干擾較大，但是采(cai)用(yong)一個燈(deng)(deng)即可激發出(chu)各元素(su)的(de)(de)熒光(guang)(guang)(guang)(guang)。常用(yong)的(de)(de)銳(rui)線光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)為脈沖供電(dian)的(de)(de)高強度空(kong)心(xin)陰(yin)極燈(deng)(deng)、無電(dian)極放電(dian)燈(deng)(deng)及70年代(dai)中期提出(chu)的(de)(de)可控溫(wen)度梯度原(yuan)子光(guang)(guang)(guang)(guang)譜燈(deng)(deng)。采(cai)用(yong)銳(rui)線光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)時，測定某種(zhong)元素(su)需要配備該(gai)元素(su)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜燈(deng)(deng)。

2、單色器

產生(sheng)高純單色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)裝置，其作(zuo)用為選出(chu)所需(xu)要測量的(de)(de)熒(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)線，排除其他光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)線的(de)(de)干擾。單色(se)(se)器(qi)(qi)由(you)狹縫、色(se)(se)散(san)元件（光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵或棱鏡）和(he)若干個反射鏡或透鏡所組成，色(se)(se)散(san)系統對分(fen)(fen)辨能力(li)要求(qiu)不(bu)高，但要求(qiu)有(you)(you)較大(da)的(de)(de)集光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)本(ben)領。使用單色(se)(se)器(qi)(qi)的(de)(de)儀(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)稱為色(se)(se)散(san)原子(zi)熒(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)度計；非色(se)(se)散(san)原子(zi)熒(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)分(fen)(fen)析(xi)儀(yi)(yi)(yi)沒有(you)(you)單色(se)(se)器(qi)(qi)，一般僅配置濾光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)用來分(fen)(fen)離分(fen)(fen)析(xi)線和(he)鄰近譜(pu)線，降低背景。非色(se)(se)散(san)型(xing)儀(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)的(de)(de)濾光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)非色(se)(se)散(san)型(xing)儀(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)的(de)(de)優點是(shi)照明立體角大(da)，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)通帶寬，熒(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)信號強度大(da)，儀(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)結構簡單，操作(zuo)方便，價格便宜。缺點是(shi)散(san)射光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)影響大(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)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)蒸氣的(de)(de)裝(zhuang)置(zhi)。可分為(wei)火(huo)(huo)(huo)焰原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)化(hua)器和電(dian)(dian)熱(re)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)化(hua)器。火(huo)(huo)(huo)焰原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)化(hua)器是(shi)利(li)用火(huo)(huo)(huo)焰使元素的(de)(de)化(hua)合物(wu)分解并生成(cheng)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)蒸氣的(de)(de)裝(zhuang)置(zhi)。所用的(de)(de)火(huo)(huo)(huo)焰為(wei)空氣－乙炔焰、氬氫焰等(deng)。用氬氣稀(xi)釋(shi)加熱(re)火(huo)(huo)(huo)焰，可以減(jian)(jian)(jian)小火(huo)(huo)(huo)焰中其他粒子(zi)(zi)，從而減(jian)(jian)(jian)小熒(ying)光(guang)猝滅（受激(ji)發原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)與(yu)其它粒子(zi)(zi)碰(peng)撞，部分能量變成(cheng)熱(re)運動與(yu)其他形式的(de)(de)能量，因而發生無輻射的(de)(de)去激(ji)發，使熒(ying)光(guang)強度減(jian)(jian)(jian)少(shao)甚(shen)至消失，該現(xian)象(xiang)稱為(wei)熒(ying)光(guang)猝滅）現(xian)象(xiang)。電(dian)(dian)熱(re)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)化(hua)器是(shi)利(li)用電(dian)(dian)能來產生原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)蒸氣的(de)(de)裝(zhuang)置(zhi)。電(dian)(dian)感耦合等(deng)離子(zi)(zi)焰也可作為(wei)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)化(hua)器，它具有散射干擾少(shao)、熒(ying)光(guang)效率高的(de)(de)特點。

4、檢測系統

常用(yong)的(de)檢測(ce)器為(wei)光(guang)電(dian)倍增(zeng)管(guan)(guan)。在多元素原(yuan)子(zi)熒(ying)光(guang)分析(xi)儀中，也用(yong)光(guang)導攝象管(guan)(guan)、析(xi)象管(guan)(guan)做檢測(ce)器。檢測(ce)器與激(ji)發光(guang)束成直(zhi)角配置，以避免(mian)激(ji)發光(guang)源對檢測(ce)原(yuan)子(zi)熒(ying)光(guang)信號的(de)影響(xiang)。

5、顯示裝置

顯(xian)示測量(liang)結果的裝置。可(ke)以是電表(biao)、數字表(biao)、記(ji)錄(lu)儀等。

二、原子熒光光譜儀的原理

原子(zi)熒(ying)光光譜法(fa)是通過測(ce)量(liang)待測(ce)元素的原子(zi)蒸氣在(zai)輻射能激發(fa)下產生的熒(ying)光發(fa)射強度，來(lai)確(que)定待測(ce)元素含(han)量(liang)的方(fang)法(fa)。

氣態自由(you)原(yuan)子(zi)吸收特征波長輻射(she)(she)后，原(yuan)子(zi)的(de)外(wai)層電子(zi)從基(ji)態或(huo)(huo)低(di)能(neng)級(ji)(ji)躍遷到(dao)高(gao)能(neng)級(ji)(ji)經過約10-8s，又(you)躍遷至(zhi)基(ji)態或(huo)(huo)低(di)能(neng)級(ji)(ji)，同時(shi)發(fa)射(she)(she)出與原(yuan)激發(fa)波長相同或(huo)(huo)不同的(de)輻射(she)(she)，稱(cheng)為(wei)原(yuan)子(zi)熒(ying)光。原(yuan)子(zi)熒(ying)光分為(wei)共振熒(ying)光、直(zhi)躍熒(ying)光、階躍熒(ying)光等。

發射的熒光(guang)(guang)強(qiang)度和原子化器中單位體積(ji)該元素(su)基(ji)態(tai)原子數(shu)成正(zheng)比，式中：I f為(wei)熒光(guang)(guang)強(qiang)度；φ為(wei)熒光(guang)(guang)量子效率，表示(shi)單位時間(jian)內發射熒光(guang)(guang)光(guang)(guang)子數(shu)與(yu)吸收激(ji)發光(guang)(guang)光(guang)(guang)子數(shu)的比值，一般小于1；Io為(wei)激(ji)發光(guang)(guang)強(qiang)度；A為(wei)熒光(guang)(guang)照(zhao)射在檢測器上(shang)的有效面積(ji)；L為(wei)吸收光(guang)(guang)程長(chang)度；ε為(wei)峰值摩爾(er)吸光(guang)(guang)系數(shu)；N為(wei)單位體積(ji)內的基(ji)態(tai)原子數(shu)。

原子(zi)熒光發射中，由于(yu)部分(fen)能量轉變成熱能或其他形式能量，使熒光強度減少甚至消失，該(gai)現象稱(cheng)為熒光猝滅(mie)。