原子荧光分析仪的结构和原理

        原子荧光光谱法是一种发射光谱法，它定量分析原子在辐射能激发下发射的荧光强度。根据荧光产生机制的不同，原子荧光有十余种，但在实际分析中，主要有：
        共振荧光
        处于基态或低能态的原子，吸收光源中的共振辐射并跃迁到高能态，在返回基态或同样的低能态的过程中，处于高能态的原子态发射与激发光源波长相同的荧光，这种荧光称为共振荧光。
        直线荧光
        当基态的价电子被激发跃迁到高能态（E2）时，高能态跃迁到低能态（E1）（而不是基态）的受激电子发出的荧光为称为直线。
        阶梯线荧光
        当价电子从基态跃迁到高能态 (E2) 时，由于受激碰撞会损失一些能量，它们会下降到低能态 (E1)。从低能态（E1）发射回基态（E0）的荧光称为阶梯线荧光。
        热辅助阶梯线荧光
        基态原子通过吸收光辐射跃迁到高能态（E2），处于高能态的价电子在热能的作用下被进一步激发，电子跃迁到类似于能级的更高能态E2 E3。当去激发到较低能态（E1）（不是基态）时发出的二次光称为热辅助阶梯线荧光。
        敏化荧光
        当被激发的第y个原子与第2个原子发生非弹性碰撞时，能量可能会传递给第2个原子，从而使第2个原子被激发，被激发的第2个原子去激发时产生的荧光称为敏化荧光。
        原子吸收和原子荧光在结构上相似，也可以分为四部分：激发光源、原子化器、光学系统和检测器。
         1、激发光源：
        可以使用连续光源或锐线光源。常用的连续光源为氙弧灯，常用的尖线光源为高强度空心阴极灯、无极放电灯、激光等。连续光源稳定、操作方便、使用寿命长生活。可用于多种元素的同时分析，但检出限较差。锐利光源的辐射强度高，稳定，可以更良好的检测限。
        空心阴极灯工作原理
        空心阴极灯是一种特殊的低压放电现象，在阳极和阴极之间施加300~500V的电压，使两极之间形成电场，电子在电场中运动，与周围的惰性气体分子相互碰撞，使这些惰性气体电离。气体中的正离子高速向阴极移动，在高速离子碰撞过程中阴极溅射出阴极元素的基态原子。这些基态原子与周围的离子碰撞并被激发到激发态。在返回基态的过程中，会发射出元素的特征谱线。
        空心阴极灯-特点
        • 灯管结构简单，空心阴极灯制造工艺成熟；
         • 工作性能稳定，寿命一般可大于3000mA•h，1小时内发光稳定性漂移在±2%以内。发射强度基本能满足常规分析要求；
         • 仪器光源部分的电源无特殊要求，无需其他辅助设施；
         • 价格便宜。
         HCL作为原子荧光的激发光源也有其不足之处，主要是辐射能量低，限制了原子荧光分析检测限的进一步降低。
        空心阴极灯的维护
        选择合适大小的灯电流；
        低熔点元素的灯具在使用过程中不应有较大的振动。使用后，灯管必须冷却后再取出，以防阴极填料倒出或空心阴极变形；
        活化处理。如果灯泡不经常使用，最好每隔一定时间以额定工作电流点亮 30 分钟；
        注意不要污染发射线出射窗，不要用手指直接接触出射窗；
         2.雾化器：
        原子荧光分析仪对原子化器的要求与原子吸收光谱仪基本相同。但使用的火焰与AAS不同，主要是在通常的AAS火焰中，荧光被严重猝灭，火焰必须用Ar稀释。当使用氢化物生成法时，直接在Ar气氛中使用石英加热法进行原子化。
        原子设备性能的主要考虑因素
        雾化效率高。
        低辐射背景和背景闪烁。
        低原子荧光猝灭效应。
        分析物的原子在光路中的停留时间更长。
        雾化效率稳定，记忆效应小，操作简单
        使用成本低。
        雾化器的主要类型
        火焰雾化器
        电热雾化器
        电感耦合等离子体
        石英管雾化器
        微波等离子
        辉光放电等离子体
        石英炉原子雾化器是一种适用于低温火焰的简易雾化器。主要特点：
        结构简单；
        抗腐蚀能力强；
        记忆效应小；
        使用寿命长；
        方便廉价的生产加工等。
        炉芯结构
        内气----氢化物蒸气、氩气、氢气
        外气----氩气，作用如下：
         (1)防止氢化物被氧化，提高雾化效率
        (2) 防止荧光猝灭
        (3)保持雾化环境相对稳定
        更换或清洗炉芯时注意不要弄坏炉芯。另外，气管不要接错，载气接在内管上。炉丝应尽可能与外管齐平
        3、光学系统：
        光学系统的作用是充分利用激发光源的能量，接收有用的荧光信号，减少和去除杂散光。色散系统对分辨能力要求不高，但需要较大的聚光能力，常用的色散元件是光栅。非色散仪器中的滤光片用于将分析线与相邻光谱线分开，从而降低背景。非色散仪器的优点是照射立体角大，光谱通过带宽大，集光能力大，荧光信号强度大，仪器结构简单，操作方便。缺点是散射光的影响大。
         4、探测器：
        常用的是光电倍增管。在多元素原子荧光分析仪中，光电导体管和分辨管也用作检测器。检测器与激发光束成直角布置，避免激发光源对原子荧光信号检测的影响。
        对于光信号的检测，主要有：
        光电管
        二极管阵列
        光电倍增管管子
        固态探测器
        A：电荷耦合探测器（CCD）
         B：电荷注入检测器（CID）
        日盲光电倍增管
        光阴极材料——Cs-Te；
        波长范围：160~320nm；
        灵敏响应波长：254nm；
        表体材质：石英。
         5种原子荧光注入方式：
         *连续流动法：样品和还原剂都以不同的速度在管中流动，并在混合器中混合以产生氢化物。
        优点：提供的信号是连续的信号 缺点：样品和还原剂的严重浪费
        *流动注射法：与连续流动法类似，样品通过取样阀在“取样"和“注射"之间切换，由于样品是间歇性输送到反应器中的，因此产生的信号是类峰信号.
        优点：定量进样，相对于连续流动节省试剂；分析速度快
        缺点：结构复杂；国产电磁阀容易泄漏；容易产生交叉污染，记忆效应
        *间歇流法：介于前一种两种方法之间的采样方式，利用计算机控制蠕动泵的速度和时间，定时定量采样进行测量。
        优点：定量进样，节省试剂；小记忆效应
        缺点：泵管容易老化损坏，导致喷射精度差，脉动效应，氢化物损失。
        另外两种是间歇泵法和顺序喷射法。