激光荧光光谱分析ppt课件.ppt

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1、激光荧光光谱分析原子蒸汽的荧光现象早在十九世纪末期和二十世纪初期就有人研究过，用太阳光通过聚焦作用作为激发源，试管中装有要检查的试样，用肉眼来检测在太阳激发后试样所发出的荧光，以辨别新的化合物，此后荧光测量装置逐步发展并完善起来。但是，因为长期没有得到荧光强度和试样浓度之间的线性关系，所以这种分析方法到本世纪四十年代末还不能认为是可信赖的。一直到灵敏的光电倍增管的出现，并用于探测荧光之后，荧光分析方法才开始真正建立起来。一九五零年之后开始出现了商品荧光光谱仪。这种装置采用两个单色仪，一个用来选择激发光的波长，另一个用来分

2、析样品受激发后发出的荧光波长。一、基本原理及发展荧光分析中最重要的一类方法是原子荧光分析。原子荧光是一种辐射的去活化过程。其机理是原子受到某一合适的波长的辐射(能量)的激发，接着辐射去活化而发出辐射——荧光。荧光的波长可以和激发的波长相同，也可以不同。不同时多为荧光波长比激发波长长。荧光波长比激发波长短的情况极少。荧光波长和激发波长相同的荧光称为共振荧光。荧光波长和激发波长不同的称为非共振荧光。由于相应于原子的激发态和基态之间的共振跃迁的几率一般比其他跃迁的几率大得多，所以这种共振跃迁产生的谱线是对分析最有用的共振荧光光

3、线。也有人建议吧这类荧光称为“激发态共振荧光”。原子也可以处在由热激发产生的较低的亚稳态级。共振荧光也可以亚稳态能级上产生。这种荧光称为“热助”共振荧光。非共振荧光的两个主要类型是直越线荧光和阶跃线荧光。一个原子受光辐照而被激发（通常从基态）到较高的激发电子态，然后直接跃迁到高于基态的亚稳态，这时发射的荧光称为直越线荧光。而当激发线和发射线的高能级有差异时，就产生阶跃线荧光。当荧光的波长比激发波长短时就成为反斯托克斯荧光。这时光子能量的不足通常由热能补充，所以这种荧光也是一种“热助”荧光。此外还有一种荧光称为“敏化荧光”

4、。它的产生是被外部光源激发的原子或分子通过碰撞把自己的激发能转给待测原子，然后待测原子通过辐射去活化而发出原子荧光。当两个或多个原子激发同一原子，此原子跃迁到较高的激发态，然后去活化而跃迁回到基态，这时产生的荧光称为多光子荧光。最常产生的是双光子荧光，其波长是激发波长的二分之一。图1用能级图表示了共振荧光与非共振荧光的简单原理。a共振荧光A共振跃迁B“热助”共振跃迁b直跃线荧光A起源于原子基态B起源于亚稳态c阶跃线荧光A正常阶跃线荧光B“热助”阶跃线荧光d“热助”反斯托克斯荧光e敏化荧光f双光子荧光图1各种类型荧光的跃迁

5、能级简图原子荧光光谱分析是一种新的微量分析方法。它的灵敏度非常高。对于很多化合物，它的检测下限为10E-6到10E-9，因而特别适用于痕量分析。要得到最好的检测极限，通常要有大的激发辐射，透射到检测器上的散射光应该尽可能的小，火焰有做够高的温度，检测荧光的分光计要有大的聚光本领。在采用激光作为激发光源之前，光源大都采用氙气、空心阴极灯、无极放电灯和金属蒸汽灯等。要得到单色辐射还要经过一个单色器，因此光谱能量不高，而且光谱宽度较宽。用可调谐染料激光器作为激发光源，不仅不需要激发单色仪，而且因为它具有很高的峰值功率和很窄的线

6、宽，特别是在采用脉冲可调谐染料激光器时，脉宽窄，可以具有很低的占空因子，而大大提高了信噪比。虽然到现在还没找到波长低于300nm的高效率的激光染料，但是利用ADP，KDP，KB5等倍频晶体可以得到波长约为211nm的紫外激光，这完全可以满足激发光源的要求。利用激光作为激发光源可以获得更高的检测灵敏度，较高的信号功率并可以实现选择激发。例如，用非发射的均匀气体介质代替火焰，1972年Jenhings和Keller用一台连续的染料激光器测定了2*10e6个钠原子/cm2。而同年Hansch和Schawlow甚至测定了1*10

7、e2个钠原子/cm2。这相当于4*10e-15ug/ml。特别是使用了脉冲可调谐染料激光器，由于提高了信噪比，检测灵敏度大大提高。二、检测激光原子荧光的装置图2为现在国内使用最多的MPF-4型光学荧光光度计的光学系统图。由图中可看到原子荧光检测装置一般需要光源、激光单色器、样品室、发射单色器和探测记录系统等部分组成。图3是一台激光原子荧光检测装置的各部分示意图，从这两图的对比中可以看到：激光原子检测装置与光学原子荧光检测装置的不同，只在于前者用可调谐染料激光器代替了后者的光源的激发单色器，其他样品室、发射单色器和荧光检测

8、系统仍然需要。图2MPF-4型荧光分光光度计光学系统图图3激光原子荧光分析装置系统组合图1激光电源2氮原子激光器3染料激光器4火焰原子化器5聚光镜6透镜7单色器8光电倍增管9Boxcar积分器10记录器11光电倍增管电源样品室实际上就是一个原子化器，它与分析原子吸收光谱所用的原子化器相同，主要可分为火焰法和电热装置两