第17章 原子熒光光譜分析的應用（閆軍、呂萍、高峰）

17.1 概述

原子熒光(atomic fluorescence,AF)是自由原子吸收了特征波長(cháng)輻射之后被激發(fā)到高能態(tài)，再以輻射方式去活化時(shí)發(fā)射的輻射。原子熒光光譜法(atomic fluorescence spectrometry,AFS)是一種通過(guò)測量元素原子蒸氣在輻射能所發(fā)射的原子熒光強度進(jìn)行元素定量分析的儀器分析方法。在19 世紀后期和20 世紀初期，物理學(xué)家就研究過(guò)原子熒光現象，觀(guān)察到了在火焰中某些元素所發(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建議將原子熒光用于化學(xué)分析。1964年，溫福德納(J.D.Winefordner)和維克斯(T.J.Vickers) 等首先提出將火焰原子熒光光譜法作為一種新的分析方法。1964年后，特別是美國的Winefordner小組和英國的West小組對原子熒光光譜法進(jìn)行了廣泛的研究,對其發(fā)展作出了重要的貢獻[1]。

1969年，Holak把經(jīng)典的砷化氫發(fā)生反應與火焰原子光譜法相結合，創(chuàng )立了氫化物發(fā)生-火焰原子吸收光譜分析聯(lián)用技術(shù)，測定了砷[2]。此后，在1974年Tsujii和Kuga[3]把氫化物發(fā)生進(jìn)樣技術(shù)與無(wú)色散原子熒光分析技術(shù)相結合，實(shí)現了氫化物發(fā)生-無(wú)色散原子熒光光譜分析，并應用于砷的測定。由于這種方法把蒸氣進(jìn)樣技術(shù)與無(wú)色散原子熒光光譜測定的特點(diǎn)地結合起來(lái)，具有儀器結構簡(jiǎn)單，靈敏度高，氣相干擾少，適合于多元素同時(shí)分析等特點(diǎn)。對于分析中感興趣的As、Sb、Bi、Hg、Se、Te、Pb、Sn、Ge等元素的測定，氫化物發(fā)生-原子熒光光譜分析法(HGAFS)顯示出其*的優(yōu)點(diǎn)，這主要是由于上述這些元素的主要熒光譜線(xiàn)位于200nm～290nm之間，正好是日盲光電倍增管靈敏度波段，另一方面，這些元素可以形成氣態(tài)的氫化物，不但可與大量的基體相分離，大大降低了基體干擾，而且是氣體進(jìn)樣方式，極大地提高了進(jìn)樣效率。因此，HGAFS測定上述元素具有很高的靈敏度。目前，這種技術(shù)已越來(lái)越受到人們的重視。

    HGAFS分析技術(shù)出現以后，中外原子光譜分析工作者對其開(kāi)展了大量的研究工作，從對近十幾年來(lái)的文獻統計的結果可以看出，這項技術(shù)在國內外的發(fā)展各有特點(diǎn)。在國外的工作中，早先沿用Tsujii所提出的在酸性體系中用金屬鋅還原生成AsH3，反應速度慢，操作麻煩，以后對此進(jìn)行了改進(jìn)[3]，使用NaBH4做還原劑，氬氫小火焰來(lái)進(jìn)行氫化物的原子化。這雖然大大降低了火焰噪聲，提高了靈敏度，因要通入一定量的氫氣來(lái)維持小火焰，裝置比較復雜。此外，由于用碘化物無(wú)極放電燈做光源，受到鉍的嚴重光譜干擾，使得這種方法難以用于實(shí)際樣品的測定，從而嚴重影響了這一技術(shù)的發(fā)展。因此在80年代中期，這種很有潛力的技術(shù)基本上停滯不前。這可以清楚地從國外文獻增長(cháng)曲線(xiàn)中出現的底谷看到。近年來(lái)，國外對此項技術(shù)又重新重視起來(lái),并有商品儀器推出，文獻數量也開(kāi)始日益增多。