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原子熒光技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史
閱讀：4550 發(fā)布時(shí)間：2012-1-18
原子熒光光譜法（AFS）是原子光譜法中的一個(gè)重要分支。在19世紀(jì)后期和20世紀(jì)初期，物理學(xué)家就研究過(guò)原子熒光（atomic fluorescence，AF）現(xiàn)象，他們觀察到了在加熱的容器和火焰中一些元素（如Na、Hg、Cd、Tl）所發(fā)出的熒光。從1956年開(kāi)始，Alkemade用原子熒光研究了火焰中的物理和化學(xué)過(guò)程，并于1962年建議將AF用于化學(xué)分析。1964年，Winefordner和Vickers提出并論證AF火焰光譜法可作為一種新的分析方法。1964年后，特別是美國(guó)的Winefordner小組和英國(guó)的West小組對(duì)AFS進(jìn)行了廣泛的研究和改進(jìn)。
至今，AFS已經(jīng)發(fā)展了四十多年，原子熒光光譜法（AFS）是介于原子發(fā)射光譜法（AES）和原子吸收光譜法（AAS）之間的光譜分析技術(shù)，它的基本原理是：基態(tài)原子吸收合適的特定頻率的光輻射而被激發(fā)至高能態(tài)，高能態(tài)原子不穩(wěn)定在去活化的過(guò)程中以光輻射的形式發(fā)射出具有特征波長(zhǎng)的熒光。就AFS技術(shù)本身而言，它具有AES和AAS兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了兩種方法的不足。AFS的特點(diǎn)：（1）譜線簡(jiǎn)單：僅需一般的分光光度計(jì)，甚至可以用濾光片等進(jìn)行簡(jiǎn)單分光或用日盲光電倍增管直接測(cè)量。（2）靈敏度高，檢出限低。（3）適合于多元素同時(shí)分析。
在AFS技術(shù)發(fā)展的前期，所使用的激發(fā)光源一般為蒸氣燈，氙弧燈和無(wú)極放電燈，原子化器一般為火焰（如乙炔焰、氬-氫焰等）原子化器。當(dāng)時(shí)儀器多采用直流檢測(cè)系統(tǒng)，所以不得不對(duì)熱輻射等干擾進(jìn)行補(bǔ)償，限于激發(fā)源的強(qiáng)度和原子化器的效率以及其他干擾，很難得到令人滿意的檢出水平，并未得到人們的廣泛重視和應(yīng)用，因此發(fā)展緩慢。
在二十世紀(jì)七十年代末期，由于高強(qiáng)度空芯陰極燈（HCL），激光器及各種原子化器（如電感耦合等離子原子化器ICP，無(wú)火焰原子化器等）在AFS技術(shù)中的使用，使AFS技術(shù)得到了很大的發(fā)展。對(duì)于某些元素來(lái)講，若以激光為激發(fā)源，即使使用火焰為原子化器也能得到同電熱原子化器AAS相近的靈敏度，而一旦將激光器與電熱原子化器相結(jié)合，一些元素的檢出限已可以達(dá)到fg級(jí)（femto gram，10-15g），這已使AFS技術(shù)成為可以在技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用的*分析技術(shù)。
同時(shí)，高強(qiáng)度空芯陰極燈與ICP結(jié)合的AFS技術(shù)已得到了人們的重視，并有商品儀器出現(xiàn)（如Baird Co. AFS-2000）。由于ICP具有很高的原子化效率，很少有散射現(xiàn)象，加之由于高溫可以使激發(fā)態(tài)原子進(jìn)一步離子化，又為開(kāi)發(fā)新的離子熒光光譜打下了基礎(chǔ)，在ICP發(fā)射光譜中經(jīng)常遇到譜線重疊干擾等問(wèn)題，也可由AFS技術(shù)的出現(xiàn)而得以克服，從而使諸如稀土分析等應(yīng)用問(wèn)題得以解決。
把氫化物發(fā)生（HG）與AFS結(jié)合是一種具有很大實(shí)用價(jià)值的分析技術(shù)，這是因?yàn)闅浠锟梢栽跉?/span>-氫焰中得到很好的原子化，而氬-氫焰本身又具有很高的熒光效率以及較低的背景，這些因素的結(jié)合使得采用簡(jiǎn)單的儀器裝置即可得到很好的檢出限，早在二十世紀(jì)七十年代末，英國(guó)的Kirkbright，Thompison等人就已開(kāi)展了這方面的研究，但從實(shí)用角度講，他們的工作有兩大不足：（1）未能解決鉍的光譜干擾問(wèn)題，從而限制了它的實(shí)際應(yīng)用，（2）需要大量的氫氣和氬氣，分析速度慢，分析成本高。
在中國(guó)，我公司總工郭小偉教授等人亦開(kāi)展了這方面的研究，他們以溴化物無(wú)極放電燈作光源成功地解決了鉍的光譜干擾問(wèn)題，使之運(yùn)用于像地球化探樣品這種復(fù)雜的實(shí)際樣品分析，其次是利用氫化物發(fā)生所產(chǎn)生的氫氣，使之在電熱石英爐中形成氫焰，氫氣用量大幅度下降，從而使氫化物發(fā)生―原子熒光光譜法（HG-AFS）成為實(shí)用性很強(qiáng)的低耗分析技術(shù)，但是由于無(wú)極放電燈的壽命短，光源不穩(wěn)定，對(duì)其的應(yīng)用造成了一定的影響，此后，郭小偉教授與劉明忠教授等人共同研制了高性能空芯陰極燈及其供電方法，它大大的提高了光源的穩(wěn)定性，使原子熒光光譜的測(cè)定范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，應(yīng)當(dāng)講，HG-AFS技術(shù)是具有中國(guó)特色的分析技術(shù)。郭小偉教授與劉明忠教授等人為原子熒光技術(shù)的推廣做出了巨大的貢獻(xiàn)。
九十年代中期，郭小偉教授帶領(lǐng)我公司研發(fā)部人員對(duì)小火焰原子熒光光譜技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，使得一些很難生成氫化物的元素（如： Au、Ag、Cu、Co、Ni等）也可以應(yīng)用原子熒光光譜技術(shù)進(jìn)行測(cè)定，通過(guò)對(duì)多項(xiàng)我公司自行研制的產(chǎn)品的應(yīng)用，使Au、Ag、Cu的檢出下限明顯優(yōu)于火焰原子吸收法，可與石墨爐原子吸收法相媲美。
基于以上研究成果，我公司在郭小偉教授的帶領(lǐng)下研制開(kāi)發(fā)了SK系列原子熒光光譜儀，它采用火焰法與氫化物發(fā)生法聯(lián)用技術(shù)，使火焰原子熒光光譜法與氫化物發(fā)生原子熒光光譜法的裝置有機(jī)的結(jié)合，使測(cè)量的元素更多，檢測(cè)更為方便，儀器裝置更為簡(jiǎn)便，為原子熒光光譜技術(shù)的發(fā)展做出了較大貢獻(xiàn)。