原子荧光光谱仪操作步骤及原理分析2012

氢化物（蒸气）发生

-原子荧光

原子荧光的发展史

●原子荧光谱法(AFS)是原子光谱法中的一个重要分支。从其发光机理看属于一种原子发

射光谱(AES)，而基态原子的受激过程又与原子吸收(AAS)相同。因此可以认为AFS是AES和AAS两项技术的综合和发展，它兼具AES和AAS的优点。

●1859年Kirchhoof研究太阳光谱时就开始了原子荧光理论的研究，1902年Wood等首

先观测到了钠的原子荧光，到20世纪20年代，研究原子荧光的人日益增多，发现了许多元素的原子荧光。用锂火焰来激发锂原子的荧光由BOGROS作过介绍，1912年WOOD 年用汞弧灯辐照汞蒸气观测汞的原子荧光。Nichols和Howes用火焰原子化器测到了钠、锂、锶、钡和钙的微弱原子荧光信号，Terenin研究了镉、铊、铅、铋、砷的原子荧光。

1934年Mitchll和Zemansky对早期原子荧光研究进行了概括性总结。1962年在第10次国际光谱学会议上，阿克玛德(Alkemade)介绍了原子荧光量子效率的测量方法，并予言这一方法可能用于元素分析。1964年威博尼尔明确提出火焰原子荧光光谱法可以作为一种化学分析方法，并且导出了原子荧光的基本方程式，进行了汞、锌和镉的原子荧光分析。

●美国佛罗里达州立大学Winefodner教授研究组和英国伦敦帝国学院West教授研究

小组致力于原子荧光光谱理论和实验研究，完成了许多重要工作。

● 20世纪70年代，我国一批专家学者致力于原子荧光的理论和应用研究。西北大学杜

文虎、上海冶金研究所、西北有色地质研究院郭小等均作出了贡献。尤其郭小伟致力于氢化物发生(HG)与原子荧光(AFS)的联用技术研究，取得了杰出成就，成为我国原子荧光商品仪器的奠基人，为原子荧光光谱法首先在我国的普及和推广打下了基础。

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国外AFS仪器发展史

＊1971年Larkins用空心阴极灯作光源，火焰原子化器，采用泸光片分光，光电倍增管检测。测定了A u、B i、Co、H g、M g、N i 等20多种元素；

＊1976年Technicon公司推出了世界上第一台原子荧光光谱仪AFS-6。该仪器采用空心阴极灯作光源，同时测定6个元素，短脉冲供电，计算机作控制和数据处理。由于仪器造价高，灯寿命短，且多数被测元素的灵敏度不如AAS和ICP-AES，该仪器未能成批投产，被称之为短命的AFS-6。

＊20世纪80年代初，美国Baird公司推出了AFS-2000型ICP-AFS仪器。该仪器采用脉冲空心阴极灯作光源，电感耦合等离子体(ICP)作原子化器，光电倍增管检测，12道同时测量，计算机控制和数据处理。该产品由于没有突出的特点，多道同时测定的折衷条件根本无法满足，性能/价格比差，在激烈的市场竞争中遭到无情的淘汰。

＊20世纪90年代，英国PSA公司开始生产HG-AFS。

＊本世纪初加拿大AURORA开始生产HG-AFS。

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国内AFS仪器发展史

●* 西北大学杜文虎小组从事原子荧光测汞研究，低压汞灯作光源，自制液体泸光片，

光电倍增管检测，记录仪记录原子荧光峰值信号。他们的成果由西安无线电八厂投产。

我国环保系统早期测汞曾经采用过这种类型的仪器

●* 上海冶金研究所用空心阴极灯作光源，氮隔离空气-乙炔火焰原子化器，无色散系

统，测定铝合金中的锌镁锰等元素。其技术成果由温州天平仪器厂投产。

●* 地质部吴联元等联合研制了单道原子荧光仪样机，没有形成商品仪器。

●蒸气发生原子荧光发展进程中的几个主要阶段：

●（１）1978年而西北有色地质研究院郭小伟教授将原子荧光仪器，专用于测定易形成

气态氢化物的金属元素。

●（2）郭小伟教授率先研制成功溴化物无极放电灯，为原子荧光光谱仪在我国成功实现

商品化奠定了坚实的基础。

●（3）1985年刘明钟等研制成功特制的空心阴极灯，采用间歇式脉冲供电方式，解决了

灯的使用寿命问题，为氢化物-原子荧光光谱仪在我国首先得到普及、推广，创造了条件。

●（4）郭小伟教授等90年代初发明断续流动技术，实现了仪器自动化．

●（5）90年代初高英奇等研制成功高强度（高性能）空心阴极灯为提高原子荧光的技术

性能作出了贡献。

（6）2001年方肇伦指导吉天将顺序注射技术用于原子荧光。

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原子荧光分析方法的应用状况

４０多项国家标准、部门、地方及行业标准:

1.食品卫生理化检验标准中食品（As、Hg、Pb、Se、Sn、Sb、Ge、Cd）的测定

2.生活饮用水及水源水中As、Hg、Se的测定

3.粗铜化学分析方法砷量的测定

4.饮用天然矿泉水中As、Hg、Se的测定

5.化妆品卫生化学标准中As、Hg的测定

6.锌精矿中As、Sb、Sn、Ge量的测定

7.铜矿石、铅矿石和锌矿石化学分析方法氢化物无色散原子荧光光度法测定铋量

8.国家环境监测总站《水和废水监测分析方法指南》水质等环境分析中As、Bi、Se、Pb、Hg的测定（推荐方法）

9.地质部地下水质检测方法：气-液分离氢化物原子荧光法测定砷

10.地质部地下水质检测方法：原子荧光法测定硒

11.吉林省原子荧光法测定化妆品中的总砷、总汞、总锑

12.吉林省原子荧光法测定生物材料中的总砷、总汞

13. HJ/T 341-2007 国家环境保护行业标准水质汞的测定冷原子荧光法(试行).

14. GB/T 20127.10-2006 钢铁及合金氢化物发生-原子荧光光谱法测定硒含量

15. GB/T 20127.2-2006钢铁及合金氢化物发生-原子荧光光谱法测定砷含量

16. GB/T 20127.8-2006钢铁及合金氢化物发生-原子荧光光谱法测定锑含量

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17. SNT 2004.1-2005电子电气产品中汞的测定第部分：原子荧光光谱法

18. GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》

19. SL 327.1～4-2005水利行业标准砷、汞、硒、铅的测定原子荧光光度法·

20. 稻米中总砷的测定原子荧光光谱法（农业行业标准）》

21. GB/T17593.4-2006纺织品的重金属测定第4部分砷汞原子荧光分光光度法

22. GB/T8152.11-2006铅精矿化学分析方法汞量的测定原子荧光光谱法

23. GB/T8152.5-2006铅精矿化学分析方法砷量的测定原子荧光光谱法

24. GB/T8151.15-2006 锌精矿化学分析方法汞量的测定原子荧光光谱法

25. GB/T12689.9-2004锌及锌合金化学分析方法锑量的测定原子荧光光谱法和火焰原子吸收光谱法

26. GB/T12689.9-2004

27 GB 17378 海洋监测规范

28 原子荧光法测定生物体中砷的技术规程

29 原子荧光法测定生物体中汞的技术规程

30 原子荧光法测定沉积物中砷的技术规程

31 原子荧光法测定沉积物中汞的技术规程

32. 原子荧光法测定海水中砷的技术规程

33. 原子荧光法测定海水中汞的技术规程

34 NY 1110-2006 水溶肥料汞、砷、镉、铅、铬的限量及其含量测定

35. NYT 1121.11-2006 土壤检测第11部分：土壤总砷的测定

36. NYT 1121.10-2006 土壤检测第10部分：土壤总汞的测定

……………..

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目录

●一、原子荧光原理

●二、氢化物（蒸气）发生原子荧光法

●三、原子荧光光谱仪器

●四、原子荧光光谱仪介绍

●五、原子荧光光谱法的应用

●六影响原子荧光测量的主要因素及注意事项

●七、测量误差产生的原因

●八、原子荧光分析样品处理技术

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一、原子荧光原理

●光谱法是光学分析方法之一种, 光谱法分为原子光谱法和分子光谱法两种,其中的原

子光谱法包括原子发射光谱法（AES）、原子吸收光谱法(AAS)、原子荧光光谱法（AFS）以及X射线荧光光谱法（XFS）等。

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1、原子荧光的定义

●基态的原子蒸气吸收一定波长的辐射而被激发到较高的激发态，然后去活化回到较低

的激发态或基态时便发射出一定波长的辐射———原子荧光

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2、原子荧光的种类

●两种基本类型：共振荧光和非共振荧光

●1）共振荧光：荧光线的波长与激发线的波长相同。

●2）非共振荧光：荧光线的波长与激发线的波长不相同，大多数是荧光线的波长比激发

线的波长为长。

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3、荧光猝灭

●定义：处于激发态的原子，随时可能在原子化器中与其他分子、原子或电子发生非弹

性碰撞而丧失其能量，荧光将减弱或完全不产生的现象。

●荧光猝灭的程度与被测元素以及猝灭剂的种类有关。

●猝灭剂：火焰燃烧的产物最严重。

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4、荧光强度与浓度的关系

●原子荧光强度与分析物浓度以及激发光的辐射强度等参数存在

●以下函数关系：

●If=I （1）

●根据比尔-朗伯定律：

●I=I0[1-e –KLN] （2）

●I=I0[1-e –KLN] （3）

●式中:

●I ：被吸收的光强

●L：吸收光程I0 ：光源辐射强度

●K：峰值吸收系数N：单位长度内基态原子数

●将(3)式按泰勒级数展开，并考虑当N很小时，忽略高次项，则原子荧光强度If表达式

简化为：

●If=I0KLN （4）

●当实验条件固定时，原子荧光强度与能吸收辐射线的原子密度成正比。当原子化

效率固定时，If 便与试样浓度C成正比。即：

●If= C （5）

(5)式的线性关系，只在低浓度时成立。当浓度增加时，(4)式带二次项、三次项…，If与C的关系为曲线关系。

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二、氢化物（蒸气）发生

●1、原理

●As、Sb、Bi、Se、Te、Pb、Sn、Ge 8个元素可形成气态氢化物，Cd、Zn形成气态组

分，Hg形成原子蒸气。

●气态氢化物、气态组分通过原子化器原子化形成基态原子，基态原子蒸气被激发而产

生原子荧光

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2、氢化物反应的种类

●1Marsh反应）

●2

●3）、电解法

●系

●酸化过的样品溶液中的砷、铅、锑、硒等元素与还原剂(一般为硼氢化钾或钠)反应在氢

化物发生系统中生成氢化物：BH-+3H2O+H+=H3BO3+Na++8H*+Em+

●=EHn+H2(气体）

●式中Em+代表待测元素，EHn为气态氢化物（m可以等于或不等于n）。

●使用适当催化剂，在上述反应中还可以得到了镉和锌的气态组分。

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3、形成氢化物的元素的价态

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4、干扰

●1）、干扰种类

●液相干扰（化学干扰）

●------氢化反应过程中

●气相干扰（物理）

●------传输过程中

●散射干扰

●------ 检测过程中

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●2）、干扰的消除

●液相干扰：

●络合掩蔽、分离（沉淀、萃取）、加入抗干扰元素、改变酸度、改变还原剂的浓度、改

变干扰元素的价态等。

●气相干扰：

●分离（吸收、改变传输速度）

●改善传输管道

●散射干扰：

●清洁原子化室、烟囱、排气罩

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5、氢化物发生法的主要优点

●(1) 分析元素能够与可能引起干扰的样品

●基体分离, 消除了部分干扰。

●(2) 与溶液直接喷雾进样相比, 氢化物法能

●将待测元素充分预富集, 进样效率近乎100 % 。

●(3) 连续氢化物发生装置宜于实现自动化。

●(4) 不同价态的元素氢化物发生实现的条件

●不同, 可进行价态分析。

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三、原子荧光光谱仪器

●1、仪器的构成

●原子荧光仪器由三部分组成：激发光源、原子化器、检测电路。●

●激发光源

●原子化器检测电路

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2、原子荧光仪器的功能要求

●1）、激发光源：

●对光源的要求：高强度、高稳定性

●2）、原子化器：

●高原子化效率、低背景。

●3）、检测系统：包括光路及电路两部分。

●光路：分有色散系统和非色散系统两种

●电路：高可靠性，高信噪比

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3、氢化物(蒸气)发生-原子荧光光谱仪

●氢化物（蒸气）发生—无色散原子荧光光谱仪仪器装置由六大部分组成：

● A 进样系统

● B 氢化物（蒸气）发生系统

● C 光源系统

● D 光学系统

● E 原子化系统

● F 检测系统

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4、原子荧光光谱仪的特性

●1、与氢化物（蒸气）发生技术联用

● As (193.7,197.2nm) Se (196.1,204.0nm）

● Hg (189.4,253.7nm)

● Sb Pb Ge Sn Bi Te 氢化元素

● Cd Zn形成气态组分

●2、AFS仪器目前大多采用非色散光学系统

●优点：仪器结构简单，便于操作缺点：所测元素种类少

目前只有吉天仪器公司在部分型号仪器上应用了有色散和非色散双光学系统，可以检测Cr6+

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●3、非色散AFS采用日盲光电倍增管作为检测器

●

●日盲光电倍增管工作波段为165nm ~ 320 nm

●AAS采用光电倍增管的工作波段为，200 nm以下灵敏度较低，因此AFS对

于检测As (193.7,197.2nm) Se (196.1,204.0nm）两元素具有优势。

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四、原子荧光光谱仪介绍

●1、原子荧光光谱仪原理图（以双通道原子荧光光谱仪为例）

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●氢化物（蒸气）发生原子荧光光谱仪的原理图部件说明

● 1. 气路系统 2. 氢化物发生系统

● 3. 原子化器 4. 激发光源

● 5. 光电倍增管 6. 前放

●7. 负高压8. 灯电源

●9. 炉温控制10.控制及数据处理系统11. 打印机 A. 光学系统

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2、氢化物（蒸气）发生原子荧光光谱仪的

关键部件

●气路系统：转子流量计、电磁阀控制流量计、质量流量计

●进样器：半自动进样器、三维自动进样器、极坐标自动进样器

●氢化物发生系统：蠕动泵、顺序注射泵

●原子化器：低温氩氢火焰原子化器（单层石英炉芯、双层屏蔽式石英炉芯）●激发光源：特制高强度空心阴极灯（Hg为阳极）。

●所有的灯均不能反击激发。

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3、国内外原子荧光仪器的现况

●国外：两家英国PSA公司,加拿大AURORA

●国内：目前已有十多家。老厂家有四家，其余是近几年开始生产AFS的。●

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4、原子荧光光谱仪主流产品分类

●蠕动泵（连续流动、流动注射、断续流动、间歇泵）为进样氢化物反应系统的原子荧

光光谱仪。

●顺序注射泵为进样氢化物反应系统的原子荧光光谱仪。

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5、进样系统的特点

●*连续流动法：样品及还原剂均以不同的速度在管子中流动并在混合器中混合，产生氢

化物。

●优点：提供的信号是连续信号缺点：严重浪费样品和还原剂

●*流动注射法：与连续流动法类似，样品是通过采样阀进行“采样”“注射”切换，由

于样品是间隔输送到反应器中，因而所得的信号为峰状信号。

●优点：定量进样，相对连续流动节省试剂；分析速度快

●缺点：结构复杂；国产电磁阀容易漏液；容易产生交叉污染，记忆效应

●*断续流动法：是介于前两种方法之间的一种进样模式，利用计算机控制蠕动泵的转速

和时间，定时定量采样进行测定。

●优点：定量进样，节省试剂；记忆效应小

●缺点：泵管易老化损坏造成进样精度差，有脉动效应，氢化物会有损失。

●*间歇泵法：在断续流动法的基础上采用间歇排液的方式减少氢化物的损失。

●*顺序注射法：采用柱塞泵代替蠕动泵。

●优点：进样准确，克服蠕动泵的缺陷，消除了气泡对反应的影响，丰富了仪器的功能，

提高了仪器的性能

●缺点：仪器成本较高，测量速度较慢。

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6、原子荧光的衍生产品

●形态分析仪（As、Hg、Se、Sb等）

●生物样品测定仪（如血、尿中的Pb、Cd、Hg 等）

●多用途原子荧光光谱仪（如测电子产品中Cr，矿物、土壤中的Cu、Fe、Au、Ag等）●水中痕量Hg

大气中的有害重金属元素（如直接测Hg，其它有害元素如As 、Pb ）幻灯片31

7、间歇泵进样反应示意图

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8、顺序注射进样装置图

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五、原子荧光光谱法的应用

●原子荧光技术的普及

●自20世纪80年代以来，经过广大科技工作者的不懈努力，原子荧光分析方法已经成为

各个领域不可缺少的检测手段。随着有关原子荧光的国家、行业、部门的检测标准的建立，原子荧光光谱仪的应用范围越来越大。如地质、冶金、化工、生物制品、农业、环境、食品、医药医疗、工业矿山等领域。

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1、在食品健康环境卫生领域

对人体健康有益元素

锗Ge 87年卫生部批准有机锗为食品新资源硒Se GB13105 锌Zn GB13106

对人体健康有害元素

汞Hg 铅Pb 镉Cd 锡Sn 砷As

锑Sb 铋Bi 碲Te

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食品卫生部门执法必测元素：

As 基础标准 GB4810（11类食品中总砷；17类食品中无机砷）

31个各大类食品标准（调味品，糖果，糕点，蜜饯等）

4大类食品包装材料，涂料，容器标准（不锈钢等食具）

Pb 基础标准 GB14935（8大类食品）

46个各大类食品标准（调味品，糖类，酒类，罐头类等）

25个食品包装材料，涂料，容器标准（不锈钢，陶瓷等）

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Hg 基础标准GB2762（8大类食品）

29个各大类食品标准（冻猪肉，羊肉，牛肉等）

Cd 基础标准GB15201（6大类食品）

4个食具标准（搪瓷，铝制，陶瓷和不锈钢）

Sn 7类罐头食品标准（炼乳，果蔬，肉类等）

Sb 3个标准（搪瓷食具，包装材料等）

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2、在食品健康环境卫生领域的扩展

●形态分析:

●元素形态是指某种元素在实际样品中的不同物理－化学形态。

●物理形态主要是指该元素在样品中的物理状态，如是溶液、胶体或是沉淀状态等；

●化学形态则是指元素在该样品中的化合价态、有机金属衍生物类型、生物活性状态

等。

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●近几年来，在食品健康环境卫生领域元素分析已经的不仅限于元素总量的检测，而是

要对该元素的不同形态和价态进行具体的分析。因为同一元素的不同形态可能具有完全不同的化学和毒理性质，一个典型的例子就是砷元素。砷在自然界中以无机和有机的形式存在，无机砷化合物毒性极强，如砷酸盐(As(V))、亚砷酸盐(As(III))；有机砷化合物中一甲基砷化合物(MMA)和二甲基砷化合物(DMA)也有毒，但毒性低于无机砷化合物；而一般认为砷甜菜碱(AsB)和砷胆碱(AsC)无毒。

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●通常采用色谱进行分离，原子光谱进行检测的方法，来达到元素中不同价态形态的检测

目的。

●分离系统主要选择离子色谱和液相色谱以及毛细管电泳

●检测系统主要是选择电感耦合等离子质谱(ICP-MS)、氢化物发生原子吸收（HGAAS）、

氢化物发生原子荧光（HGAFS）。

●其中ICP-MS可以简便地与离子色谱连接、并具有高的灵敏度，但ICP-MS的成本和使

用费用高昂，难以在常规分析中推广；AAS对于As、Se等元素的检测灵敏度较低；而AFS对于As、Se等元素的检测具有较高的灵敏度，完全可以和ICP-MS媲美，检测限都能达到亚ppb级。

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●目前已经有部分厂家制造出专门的形态分析仪以及多用途的原子荧光形态分析仪。同时

相应的国家行业标准已经获批和正在制定中，不久将会在各个相关领域得到应用。如食品、环境、饲料、肥料、土壤等领域。

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3、专用仪器在各个领域的应用

●a、用于血液、尿液中Pb、Cd、Hg等有害元素快速测定的专用原子荧光光谱仪。

●b、用于电子产品中有害金属检测的RoHS检测仪。

●c、工作场所大气中痕量有害重金属元素原子荧光检测仪。

●d、Au、Ag、Cu、Fe等的测定。

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4、原子荧光的发展趋势

●专用仪器：如测Hg仪，测Pb、Cd等，RoHS仪；

●联用技术：形态分析仪的功能的扩展；

●新型原子化器：电热汽化Ar/H2火焰原子化，介质阻挡放电（低温等离子体）。

●新光源：连续光源，激光光源，强短脉冲供电光源；

●与之匹配的新型检测器及新的检测技术研发；

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六影响原子荧光测量的

主要因素及注意事项

影响分析检测的因素很多，主要的因素包括仪器条件、外部因素、分析方法等几方面。幻灯片44

1、仪器条件参数

●仪器的主要参数

●

量、读数时间、延迟时间等是所有原子荧光仪器的共性的东西，它们对测量有着一定的影响。

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1.1 光电倍增管负高压(PMT)

●指加于光电倍增管两端的电压。

●光电倍增管是原子光谱仪器的光电检测器，目前国内生产的原子荧光光度计均使用日

盲光电倍增管（碲化铯光电阴极，波长范围165 nm ~320nm）。光电倍增管的作用是把光信号转换成电信号，并通过放大电路将信号放大。放大倍数与加在光电倍增管两端的电压（负高压）有关，在一定范围内负高压与荧光信号（荧光强度If）成正比，见图1。

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负高压越大,放大倍数越大,但同时暗电流等噪声也相应增大。

图1 荧光强度与负高压的关系

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●据文献介绍,当光电倍增管负高压在200V～500V之间时，光电倍增管的信号（S）/噪声

（N）比是恒定的，见图2。因此，在满足分析要求的前提下，尽量不要将光电倍增管的负高压设置太高。

●

图2 光电倍增管的信噪比（S/ N）与负高压的关系

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1.2 灯电流

●原子荧光光谱仪的激发光源其供电电源采用集束脉冲供电方式，以脉冲灯电流的大小决

定激发光源发射强度的大小，在一定范围内随灯电流增加荧光强度增大。但灯电流过大，会发生自吸现象，而且噪声也会增大，同时灯的寿命缩短。

●双阴极灯的主、辅阴极电流配比影响其激发强度，使用时应引起注意。通常情况下辅阴

极电流略小于主阴极电流时灯的激发强度较佳。

●汞灯实际上是阳极汞灯，汞灯灯电流不宜过高，适宜范围为15~50mA。而且汞灯易受

外界因素如温度的影响。

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不同元素灯的灯电流与荧光强度的关系不尽相同，见下图：

不同元素灯的灯电流与荧光强度的关系

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1.3 原子化器温度

●原子化器温度是指石英炉芯内的温度，即预加热温度。当氢化物通过石英炉芯进入氩氢

火焰原子化之前，适当的预加热温度，可以提高原子化效率、减少猝灭效应和气相干扰。

石英炉芯内的温度为200℃，即预加热温度为200℃

●原子化器温度不同于原子化温度（即氩氢火焰温度），氩氢火焰温度大约在780℃左右。幻灯片51

荧光光谱分析仪工作原理

X 荧光光谱分析仪工作原理 用x 射线照射试样时,试样可以被激发出各种波长得荧光x 射线，需要把混合得x 射线 按波长（或能量）分开，分别测量不同波长（或能虽:）得X 射线得强度，以进行左性与定疑 分析，为此使用得仪器叫X 射线荧光光谱仪。由于X 光具有一泄波长，同时又有一立能量, 因此，X 射线荧光光谱仪有两种基本类型:波长色散型与能量色散型。下图就是这两类仪器 得原理图. 用X 射线照射试样时，试样可以被激发出各种波长得荧光X 射线，需要把混合得X 射 线按波长（或能疑）分开，分别测量不同波长（或能量）得X 射线得强度，以进行定性与左疑 分析，为此使用得仪器叫X 射线荧光光谱仪。由于X 光具有一左波长，同时又有一左能量， 因此，X 射线荧光光谱仪有两种基本类型：波长色散型与能量色散型。下图就是这两类仪器 得原理图。 （a ）波长色散谱仪 （b ）能虽色散谱仪 波长色散型和能量色散型谱仪原理图 现将两种类型X 射线光谱仪得主要部件及工作原理叙述如下: X 射线管 酥高分析器 分光晶体 计算机 再陋电源

丝电源 灯丝 电了悚 X则线 BeiV 輪窗型X射线管结构示意图 两种类型得X射线荧光光谱仪都需要用X射线管作为激发光源?上图就是X射线管得结构示意图。灯丝与靶极密封在抽成貞?空得金属罩内，灯丝与靶极之间加高压（一般为4OKV）, 灯丝发射得电子经高压电场加速撞击在靶极上，产生X射线。X射线管产生得一次X射线, 作为激发X射线荧光得辐射源.只有当一次X射线得波长稍短于受激元素吸收限Imi n时，才能有效得激发出X射线荧光?笥？SPAN Ian g =EN-U S >lmin得一次X射线其能量不足以使受激元素激发。 X射线管得靶材与管工作电压决立了能有效激发受激元素得那部分一次X射线得强度。管 工作电压升高，短波长一次X射线比例增加，故产生得荧光X射线得强度也增强。但并不就是说管工作电压越髙越好，因为入射X射线得荧光激发效率与苴波长有关，越靠近被测元素吸收限波长，激发效率越髙。A X射线管产生得X射线透过彼窗入射到样品上, 激发岀样品元素得特征X射线，正常工作时，X射线管所消耗功率得0、2%左右转变为X 射线辐射，其余均变为热能使X射线管升温，因此必须不断得通冷却水冷却靶电极。 2、分光系统 第?准讥器 平面晶体反射X线示意图 分光系统得主要部件就是晶体分光器，它得作用就是通过晶体衍射现彖把不同波长得X射线分开.根据布拉格衍射左律2d S in 0 =n X ,当波长为X得X射线以0角射到晶体，如果晶面间距为d,则在出射角为0得方向，可以观测到波长为X =2dsi n 0得一级衍射及波长为X/2, X /3 ------ ―等髙级衍射。改变（）角，可以观测到另外波长得X

光谱仪原理

光谱仪原理 光谱仪是将复杂的光分解成光谱线的科学仪器，一般主要由棱镜或衍射光栅等构成。光谱仪可以检测物体表面所反射的光，通过光谱仪对光信息的抓取、以照相底片显影，或通过电脑化自动显示数值仪器显示和分析，从而测知物品中含有何种元素。光谱仪不仅可以测量可见光，还可以检测肉眼不可见的光谱，比如利用光谱仪将阳光分解，并按波长排列，可以看到可见光只占了光谱的很小的一个范围，其余都是肉眼不可见的光谱，如红外线、微波、紫外线、X射线等等。 总体来说，光谱仪是利用光学原理，对物质的组成成分和结构进行检测，分析和处理的科学设备，具有分析精度高、测量范围大、速度快和样品用量少等优点。因此，其广泛应用于冶金、地质、石油化工、医药卫生、环境保护等部门，也是军事侦察、宇宙探索、资源和水文勘测所必不可少的仪器。 根据现代光谱仪的工作原理，可以将光谱仪分为两大类，即经典光谱仪和新型光谱仪。经典光谱仪是依据空间色散原理来工作，而新型光谱仪则是依据调制原理，因此经典光谱仪都是狭缝光谱仪器，而调制光谱仪则由圆孔进光，它是非空间分光的。下面简单介绍一下经典光谱仪的原理。 由于光谱仪要测量所研究光（即所研究物质的反射、吸收、散射或受激发的荧光等）的光谱特性，如波长、强度等，所以，光谱仪应具有以下功能：一、分光：按一定波长或波数把被研究光在一定空间内分开；二、感光：按照光信号强度，将其转化成相应的电信号，从而测量出各个波长的光的强度，以及光强度随着波长变化的规律；三、绘谱线图：记录保存分开的光波及其强度按波长或波数的发布规律或显示出对应光谱图。 要具备上述功能，一般光谱仪器都可分成四部分:光源和照明系统，分光系统，探测接收系统和传输存储显示系统。下面是经典光谱仪的一张结构示意图： 一、光源和照明系统。一般来说，在研究物质的发射光谱如气体火焰、交直流电弧以及电火花等激发试样时，光谱仪研究对象就是光源；而在研究吸收光谱、拉曼光谱或荧光光谱时，光源则作为照明工具（如汞灯、红外干燥灯、乌灯、氙灯、LED、激光器等等）照射在研究物质上，光谱仪测量研究物质所反射的光，因此为了尽可能多地会聚光源照射的光强度，并传递给后面的分光系统，就需要专门设计照明系统。 二、分光系统。分光系统是任何光谱仪的核心部分，一般由准直系统、色散

第四章原子吸收题解

习题 1 试述原子吸收光谱法分析的基本原理，并从原理、仪器基本结构和方法特点上比较原子发射光谱与原子吸收光谱的异同点。 2 试述原子吸收光谱法比原子发射光谱灵敏度高、准确度好的原因。 3 原子吸收光谱法中为什么要用锐线光源？试从空心阴极灯的结构及工作原理方面，简要说明使用空心阴极灯可以得到强度较大、谱线很窄的待测元素共振线的道理。 4 阐述下列术语的含义：灵敏度，检出线，特征浓度和特征质量。它们之间有什么关系，影响它们的因素是什么？ 5 通常为何不用原子吸收光谱法进行定性分析？应用原子吸收光谱法进行定量分析的依据是什么？ 6 简述光源调制的目的及其方法。 7 解释原子吸收光谱分析工作曲线弯曲的原因。并比较标准曲线法和标准加入法的特点。 8 解释下列名词： （1）原子吸收； （2）吸收线的半宽度； （3）自然宽度； （4）多普勒变宽； （5）压力变宽； （6）积分吸收； （7）峰值吸收； （8）光谱通带。 9 原子吸收光谱分析中存在哪些干扰？如何消除干扰？ 10 比较火焰法与石墨炉原子化法的优缺点。 11 原子荧光产生的类型有哪些？各自的特点是什么？ 12 比较原子荧光分析仪、原子发射光谱分析仪和原子吸收光谱分析仪三者之间的异同点。 13 已知钠的3p 和3s 间跃迁的两条发射线的平均波长为589.2 nm, 计算在原子化温度为2500K 时，处于 3p 激发态的钠原子数与基态原子数之比。 提示：在3s 和3p 能级分别有2个和6个量子状态，故 32 60 == p p j 解：处于 3p 激发态的钠原子数与基态原子数之比，由玻耳兹曼方程计算： kT E j j e p p N N ?-= kT c h j e p p λ-= 2500 1038.11058921000.31063.623710 343 6??????- ---=e 41069.1-?= 14 原子吸收光谱法测定某元素的灵敏度为0.01g mL -1 /1%A ，为使测量误差最小，需要得到0.436的吸收值，在此情况下待测溶液的浓度应为多少？ 解：灵敏度表达式为： %1/0044.01-= gmL A c S μ 100.10044 .0436 .001.00044.0-=?=?= gmL A S c μ 15 原子吸收分光光度计三档狭缝调节，以光谱通带0.19, 0.38和1.9 nm 为标度，其所对应的狭缝宽度分别为0.1， 0.2和1.0 mm ，求该仪器色散元件的线色散率倒数；若单色仪

X射线荧光光谱分析基本原理及仪器工作原理解析

X射线荧光光谱分析基本原理 当能量高于原子内层电子电子结合能的高能X射线与原子发生碰撞时,驱逐一个内层电子而出现一个空穴,使整个原子体系处于不稳定的激发态,然后自发地由能量高的状态跃迁到能量低的状态。当较外层的电子跃迁到空穴时,所释放的能量随即在原子内部被吸收而逐出较外层的另一个次级光电子,此称为俄歇效应,亦称次级光电效应或无辐射效应,所逐出的次级光电子成为俄歇电子.它的能量是具有独一特征的,与入射辐射的能量无关.当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不在原子内被吸收,而是以辐射形式放出,便产生X射线荧光,其能量等于两能级之间的能量差,因此,X射线荧光的能量或波长是特征性的,与元素有一一对应的关系。如图所示: K层电子被逐出后,其空穴可以被外层中任一电子所填充，从而可产生一系列的谱线，称为K系谱线：由L层跃迁到K层辐射的X射线叫Kα射线,由M层跃迁到K层辐射的X射线叫Kβ射线……。同样,L层电子被逐出可以产生L系辐射(见图10.2)。如果入射的X射线使某元素的K层电子激发成光电子后L层电子跃迁到K层，此时就有能量ΔE释放出来，且ΔE=E K-E L，这个能量是以X射线形式释放，产生的就是Kα射线，同样还可以产生Kβ射线, L系射线等。莫斯莱(H.G.Moseley) 发现，荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z有关，其数学关系如下： λ=K(Z-s)-2 这就是莫斯莱定律，式中K和S是常数，因此,只要测出荧光X射线的波长,就可以知道元素的种类,这就是荧光X射线定性分析的基础。此外,荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此，可以进行元素定量分析。

用X射线照射试样时，试样可以被激发出各种波长的荧光X射线，需要把混合的X射线按波长（或能量）分开，分别测量不同波长（或能量）的X射线的强度，以进行定性和定量分析，为此使用的仪器叫X 射线荧光光谱仪。由于X光具有一定波长，同时又有一定能量，因此，X射线荧光光谱仪有两种基本类型：波长色散型和能量色散型。而我们天瑞仪器公司生产的X射线荧光光谱仪就属于能量色散型的。下面是仪器的工作原理图: 能量色散型X射线荧光光谱仪工作原理 仪器工作原理 通过高压工作产生电子流打入到X光管中靶材产生初级X射线,初级X射线经过过滤和聚集射入到被测样品产生次级X射线,也就是我们通常所说的X荧光,X荧光被探测器探测到后经放大,数模转换输入到计算机,计算机计算出我们需要的结果。

HORIBAFL-3000FM4荧光光谱仪操作说明解读

设备名称荧光光谱仪 设备型号HORIBA FL-3000/FM4-3000 设备操作规范: 一、开机前准备: 1、实验室温度应保持在15℃~30℃之间,空气湿度应低于75%。 2、确认样品室内无样品后,关上样品室盖。 二、开机 3、打开设备电源开关(氙灯自动点亮,预热20min; 4、打开计算机,双击桌面上的荧光光谱软件,进入工作站,等待光谱仪自检。 三、装样: 5、将样品处理为粉末状,装入样品槽,为防止样品脱落,可加盖载玻片;将样品槽装入样品室,盖好样品室盖子。 四、测试发射光谱: 6、点击菜单中的“Menu”按钮,选择“Spectral”项目中的“Emission”。 7、设置单色器(M:设置激发光波长(如460nm、发射波长扫描范围(如470nm-700nm和狭缝宽度(一般可设置1-5nm,荧光强度强,狭缝宽度要调小。 8、设置检测器(Detector:Formulars选择公式S1。 9、点击右下角“RUN”开始测量; 五、测试激发光谱:

10、点击菜单中的“Menu”按钮,选择“Spectral”项目中的“Excitation”。 11、设置单色器(M:设置监测波长(如625nm、发射波长扫描范围(如380nm-500nm和狭缝宽度(一般可设置1-5nm,荧光强度强,狭缝宽度要调小。 12、设置检测器(Detector:Formulars选择公式S1/R1。 13、点击右下角“RUN”开始测量。 六、测试量子产率: 14、线缆连接积分球:将积分球有指示箭头的一端连接激发口,另一端连接发射。 15、装样:将样品处理为粉末状,装入标准白板样品槽,并加盖石英片;将样品槽装入积分球样品台,先推上层样品台,卡好后,推入下层样品台。 16、点击软件菜单中的“Menu”按钮,选择“Spectral”项目中的“Emission”。 17、设置单色器(M:设置激发光波长(如460nm、扫描范围(如380nm-700nm和狭缝宽度(一般设置1nm。 18、设置检测器(Detector:选中暗电流选项和Correction S1选项,Formulars选择公式S1c,积分时间设置为1s(时间设置越大,扫描越慢。 19、点击右下角“RUN”开始扫描。 20、测试空白样品。测试方法如16-19,样品台内放置标准白板。 21、计算量子产率:点击“QY”按钮,在出现的对话框中设置如下参数:○1找校正谱(在D盘下“校正谱图”,选择固体校正谱;○2导入将要计算的样品谱图;○3导入空白样品谱图;○4输入需计算的激发与发射光谱起始与终止波长。 22、点击确定开始计算。

光谱仪的工作原理

光谱仪的工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

光谱仪的工作原理元素的原子在激发光源的作用下发射谱线，谱线经光栅分光后形成光谱，每种元素都有自己的特征谱线，谱线的强度可以代表试样中元素的含量，用光电检测器将谱线的辐射能转换成电能。检测输出的信号，经加工处理，在读出装置上显示出来。然后根据相应的标准物质制作的分析曲线，得出分析试样中待测元素的含量。 表面轮廓仪介绍 表面轮廓仪 - 简介 表面轮廓仪LK-200M型表面轮廓仪采用广精精密最新的基于windows版本的测量软件，具有强大卓越的数据处理分析功能。测量时，零件装夹位置即使任意放置，也能得到满意的测量结果；即使需要测量长度为220mm的工件，测量软件也能保证其1μm的采样步长。 LK-200H型表面轮廓仪采用耐用可靠的16位A/D功能板，其极高的分辨率量程比（1/65536），用户即使需要大量程测量，仍能保持极高的测量精度。 LK-200M型表面轮廓仪采用工控计算机处理测量数据及仪器控制操作。其高质量、高可靠性及突出的防尘、防振、防油、防静电能力使广精精密用户将使用维护成本降至最低。 表面轮廓仪 - 原理 表面轮廓仪LK-200M型表面轮廓仪采用直角坐标法，传感器移动式。直线运动导轨采用高精度气浮导轨，作为测量基准； 电器部分由高级计算机组成；测量软件采用基于中文版Windows操作系统平台的系统测量软件，完成数据采集、处理及测量数据管理等工作。 表面轮廓仪 - 功能 角度处理：两直线夹角、直线与Y轴夹角、直线与X轴夹角 点线处理：两直线交点、交点到直线距离、交点到交点距离、交点到圆心距离、交点到点距离 圆处理：圆心距离、圆心到直线的距离、交点到圆心的距离、直线到切点的距离线处理:直线度、凸度、LG凸度、对数曲线 表面轮廓仪 - 技术规格 表面轮廓仪测量长度：≤200mm

X-荧光光谱仪基本理论及工作原理

自从1895年伦琴发现X-射线以来，产生的X-射线仪器多种多样。但是进入80年代，由于20世纪末，半导体材料和计算及技术的迅速发展，出现了Si(Li) 探测器技术和能量色散分析技术。最近十几年在国际上一种新的多元素分析仪器迅速发展起来。已经成为一种成熟的，应用广泛的分析仪器。他就是X-射线荧光能谱仪,全称为：能量色散X-射线荧光光谱仪。以下介绍一下这种仪器的情况： 一. X-荧光能谱技术基本理论 1．X-荧光 物质是由原子组成的，每个原子都有一个原子核，原子核周围有若干电子绕其飞行。不同元素由于原子核所含质子不同，围绕其飞行的电子层数、每层电子的数目、飞行轨道的形状、轨道半径都不一样，形成了原子核外不同的电子能级。在受到外力作用时，例如用X-光子源照射，打掉其内层轨道上飞行的电子，这时该电子腾出后所形成的空穴，由于原子核引力的作用，需要从其较外电子层上吸引一个电子来补充，这时原子处于激发态，其相邻电子层上电子补充到内层空穴后，本身产生的空穴由其外层上电子再补充，直至最外层上的电子从空间捕获一个自由电子，原子又回到稳定态（基态）。这种电子从外层向内层迁移的现象被称为电子跃迁。由于外层电子所携带的能量要高于内层电子，它在产生跃迁补充到内层空穴后，多余的能量就被释放出来，这些能量是以电磁波的形式被释放的。而这一高频电磁波的频率正好在X波段上，因此它是一种X射线,称X-荧光。因为每种元素原子的电子能级是特征的，它受到激发时产生的X-荧光也是特征的。 注意，这里的X-荧光要同宝石学中所描述的宝石样品在X射线照射下所发出可见光的荧光概念相区别。 2．X荧光的激发源 使被测物质产生特征X-射线，即X-荧光，需要用能量较高的光子源激发。光子源可以是X-射线，也可以是低能量的γ-射线，还可以是高能量的加速电子或离子。对于一般的能谱技术，为了实现激发，常采用下列方法。 a. 源激发放射性同位素物质具有连续发出低能γ-射线的能力，这种能力可以用来激发物质的X荧光。用于源激发使用的放射性同位素主要是: 55Fe（铁）、109Cd（镉）、241Am（镅）、244Cm（锔）等，不同的放射性同位素源可以提供不同特征能量的辐射。一般将很少量的放射性同位素物质固封在一个密封的铅罐中，留出几毫米或十几毫米的小孔径使射线经过准直后照射到被测物质。源激发具有单色性好，信噪比高，体积小， 重量轻的特点，可制造成便携式或简易式仪器。但是源激发功率低，荧光强度低，测量灵敏度较低。另一方面，一种放射性同位素源的能量分布较为狭窄，仅能有效分析少量元素，因此，有时将两种甚至三种不同的放射性同位素源混合使用，以分析更多的元素。 b. 管激发 管激发是指使用X-射线管做为激发源。X-射线管是使用密封金属管，通过高压使高速阴极电子束打在阳极金属材料钯上（如Mo靶、Rh靶、W靶、Cu靶等），激发出X-射线，X-射线经过(X射线)管侧窗或端窗、并经过准直后，照射被测物质激发X-荧光。 由于X-射线管发出的X-射线强度较高，因此，能够有效激发并测量被测物质中所含的痕量元素。另一方面X-射线管的高压和电流可以随意调整，能够获得不同能量分布的X-射线，结合使用滤光片技术，可以选择激发更多的元素。

稳态瞬态荧光光谱仪(FLS 920)操作说明书

稳态/瞬态荧光光谱仪（FLS 920）操作说明书 中级仪器实验室 一、仪器介绍 1.FLS 920稳态/瞬态荧光光谱仪具有两种功能 稳态测量：激发光谱(荧/磷光强度~激发波长)、发射光谱(荧/磷光强度~发射波长)、同步扫描谱(固定波长差、固定能量差、可变角)。 瞬态测量：荧光(磷光)寿命(100ps—10s)。 适合各类液体和固体样品的测试。 2.主要应用 高分子和天然高分子自然荧光的研究 溶液中大分子分子运动的研究 固体高分子取向的研究 高聚物光降解和光稳定的研究 光敏化过程的研究 3.主要性能指标 光谱仪探测范围：(光电倍增管， 190－870nm；Ge探测器，800－1700nm) 荧光寿命测量范围：100ps－10s 信噪比：6000：1(水峰Raman) 可以配用制冷系统，为样品提供变温环境 液氮系统(77K－320K) 使用Glan棱镜，控制激发光路、发射光路的偏振状态 使用450W氙灯和纳秒、微秒脉冲闪光灯做激发光源 F900系统软件：控制硬件，包括变温系统，数据采集、分析

4. 仪器主要部分结构图

5.仪器光路图 二、仪器测试原理(SPC) 时间相关单光子计数原理是FLS920测量荧光寿命的工作基础。 时间相关单光子计数法(time－correlated single photon counting)简称“单光子计数(SPC)法”，其基本原理是，脉冲光源激发样品后，样品发出荧光光子信号，每次脉冲后只记录某特定波长单个光子出现的时间t，经过多次计数，测得荧光光子出现的几率分布P(t)，此P(t)曲线就相当于激发停止后荧光强度随时间衰减的I(t)曲线。这好比一束光(许多光子)通过一个小孔形成的衍射图与单个光子一个一个地通过小孔长时间的累计可得完全相同的衍射图的原理是一样的。

光谱仪的原理、功能以及分类【详尽版】

光谱仪的原理光谱仪的主要功能以及具体的分类 内容来源网络，由SIMM深圳机械展整理 更多相关展示，就在深圳机械展！ 光谱仪器是进行光谱研究和物质结构分析，利用光学色散原理及现代先进电子技术设计的光电仪器，光谱仪的主要功能是什么，在它工作原理的基础上怎么对其进行分类的，本文将详细的为大家介绍。 光谱仪的主要功能 它的基本作用是测量被研究光（所研究物质反射、吸收、散射或受激发的荧光等）的光谱特性，包括波长、强度等谱线特征。因此，光谱仪器应具有以下功能： （1）分光：把被研究光按一定波长或波数的发布规律在一定空间内分开。 （2）感光：将光信号转换成易于测量的电信号，相应测量出各波长光的强度，得到光能量按波长的发布规律。 （3）绘谱线图：把分开的光波及其强度按波长或波数的发布规律记录保存或显示对应光谱图。 要具备上述功能，一般光谱仪器都可分成四部分组成:光源和照明系统，分光系统，探测接收系统和传输存储显示系统。 主要分类 根据光谱仪器的工作原理可以分成两大类：一类是基于空间色散和干涉分光的光谱仪；另一类是基于调制原理分光的新型光谱仪。本设计是一套利用光栅分光的光谱仪，其基本结构如

图。 光源和照明系统可以是研究的对象，也可以作为研究的工具照射被研究的物质。一般来说，在研究物质的发射光谱如气体火焰、交直流电弧以及电火花等激发试样时，光源就是研究的对象；而在研究吸收光谱、拉曼光谱或荧光光谱时，光源则作为照明工具（如汞灯、红外干燥灯、乌灯、氙灯、LED、激光器等等）。为了尽可能多地会聚光源照射的光强度，并传递给后面的分光系统，就需要设计照明系统。 分光系统是任何光谱仪的核心部分，它一般是由准直系统、色散系统、成像系统三部分组成，作用是将照射来的光在一定空间内按照一定波长规律分开。如图2-1所示，准直系统一般由入射狭缝和准直物镜组成，入射狭缝位于准直物镜的焦平面上。光源和照明系统发出的光通过狭缝照射到准直物镜，变成平行光束投射到色散系统上。色散系统的作用是将入射的单束复合光分解为多束单色光。多束单色光经过成像物镜按照波长的顺序成像在透镜焦平面上；这样，单束的复合光经过分光系统后变成了多束单色光的像。目前主要的色散系统主要有物质色散（如棱镜）、多缝衍射（如光栅）和多光束干涉（如干涉仪）。 探测接收系统的作用是将成像系统焦平面上接收的光谱能量转换成易于测量的电信号，并测

原子吸收光谱法的原理

原子吸收光谱法 原子吸收光谱（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS)，又称原子分光光度法，是基于待测元素的基态原子蒸汽对其特征谱线的吸收，由特征谱线的特征性和谱线被减弱的程度对待测元素进行定性定量分析的一种仪器分析的方法。 中文名 原子吸收光谱法 外文名 Atomic Absorption Spectroscopy 光线围 紫外光和可见光 出现时间 上世纪50年代 简称 AAS 测定方法 标准曲线法、标准加入法 别名 原子吸收分光光度法 基本原理 原子吸收光谱法(AAS)是利用气态原子可以吸收一定波长的光辐射，使原子中外层的电子从基态跃迁到激发态的现象而建立的。由于各种原子中电子的能级不同，将有选择性地共振吸收一定波长的辐射光，这个共振吸收波长恰好等于该原子受激发后发射光谱的波长。当光源发射的某一特征波长的光通过原子蒸气时，即入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态（一般情况下都是第一激发态）所需要的能量频率时，原子中的外层电子将选择性地吸收其同种元素所发射的特征谱线，使入射光减弱。特征谱线因吸收而减弱的程度称吸光度A，在线性围与被测元素的含量成正比： A=KC

式中K为常数；C为试样浓度；K包含了所有的常数。此式就是原子吸收光谱法进行定量分析的理论基础 由于原子能级是量子化的，因此，在所有的情况下，原子对辐射的吸收都是有选择性的。由于各元素的原子结构和外层电子的排布不同，元素从基态跃迁至第一激发态时吸收的能量不同，因而各元素的共振吸收线具有不同的特征。由此可作为元素定性的依据，而吸收辐射的强度可作为定量的依据。AAS现已成为无机元素定量分析应用最广泛的一种分析方法。该法主要适用样品中微量及痕量组分分析。 原子吸收光谱法谱线轮廓 原子吸收光谱线并不是严格几何意义上的线，而是占据着有限的相当窄的频率或波长围，即有一定的宽度。原子吸收光谱的轮廓以原子吸收谱线的中心波长和半宽度来表征。中心波长由原子能级决定。半宽度是指在中心波长的地方，极大吸收系数一半处，吸收光谱线轮廓上两点之间的频率差或波长差。半宽度受到很多实验因素的影响。影响原子吸收谱线轮廓的两个主要因素： 1、多普勒变宽。多普勒宽度是由于原子热运动引起的。从物理学中已知，从一个运动着的

X荧光光谱分析仪工作原理

X荧光光谱分析仪工作原理 用X射线照射试样时，试样可以被激发出各种波长的荧光X射线，需要把混合的X射线按波长（或能量）分开，分别测量不同波长（或能量）的X射线的强度，以进行定性和定量分析，为此使用的仪器叫X射线荧光光谱仪。由于X光具有一定波长，同时又有一定能量，因此，X射线荧光光谱仪有两种基本类型：波长色散型和能量色散型。下图是这两类仪器的原理图。 用X射线照射试样时，试样可以被激发出各种波长的荧光X射线，需要把混合的X射线按波长（或能量）分开，分别测量不同波长（或能量）的X射线的强度，以进行定性和定量分析，为此使用的仪器叫X射线荧光光谱仪。由于X光具有一定波长，同时又有一定能量，因此，X射线荧光光谱仪有两种基本类型：波长色散型和能量色散型。下图是这两类仪器的原理图。 现将两种类型X射线光谱仪的主要部件及工作原理叙述如下： 1.X射线管

两种类型的X射线荧光光谱仪都需要用X射线管作为激发光源。上图是X射线管的结构示意图。灯丝和靶极密封在抽成真空的金属罩内，灯丝和靶极之间加高压（一般为40KV）,灯丝发射的电子经高压电场加速撞击在靶极上，产生X射线。X射线管产生的一次X射线，作为激发X射线荧光的辐射源。只有当一次X射线的波长稍短于受激元素吸收限lmin时，才能有效的激发出X射线荧光。笥?SPAN lang=EN-US>lmin的一次X射线其能量不足以使受激元素激发。 X射线管的靶材和管工作电压决定了能有效激发受激元素的那部分一次X射线的强度。管工作电压升高，短波长一次X射线比例增加，故产生的荧光X射线的强度也增强。但并不是说管工作电压越高越好，因为入射X射线的荧光激发效率与其波长有关，越靠近被测元素吸收限波长，激发效率越高。 X射线管产生的X射线透过铍窗入射到样品上，激发出样品元素的特征X射线，正常工作时，X射线管所消耗功率的0.2%左右转变为X射线辐射，其余均变为热能使X射线管升温，因此必须不断的通冷却水冷却靶电极。 2.分光系统

实验室常用光谱仪及其它们各自的原理

实验室常用光谱仪及其它们各自的原理 光谱仪，又称分光仪。以光电倍增管等光探测器在不同波长位置，测量谱线强度的装置。其构造由一个入射狭缝，一个色散系统，一个成像系统和一个或多个出射狭缝组成。以色散元件将辐射源的电磁辐射分离出所需要的波长或波长区域，并在选定的波长上(或扫描某一波段)进行强度测定。分为单色仪和多色仪两种。 下面就介绍几种实验室常用的光谱仪的工作原理，它们分别是：荧光直读光谱仪、红外光谱仪、直读光谱仪、成像光谱仪。 荧光直读光谱仪的原理： 当能量高于原子内层电子结合能的高能X射线与原子发生碰撞时,驱逐一个内层电子而出现一个空穴,使整个原子体系处于不稳定的激发态,激发态原子寿命约为(10)-12-(10)-14s,然后自发地由能量高的状态 跃迁到能量低的状态.这个过程称为发射过程.发射过程既可以是非辐射跃迁,也可以是辐射跃迁. 当较外层的电子跃迁到空穴时,所释放的能量随即在原子内部被吸收而逐出较外层的另一个次级光电子,此称为俄歇效应,亦称次级光电效应或无辐射效应,所逐出的次级光电子称为俄歇电子.它的能量是特征的,与入射辐射的能量无关.当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不在原子内被吸收,而是以辐射形式放出,便产生X 射线荧光,其能量等于两能级之间的能量差.因此,X射线荧光的能量或波长是特征性的,与元素有一一对应的关系. K层电子被逐出后,其空穴可以被外层中任一电子所填充,ad4yjmk从而可产生一系列的谱线,称为K系谱线: 由L层跃迁到K层辐射的X射线叫Kα射线,由M层跃迁到K层辐射的X射线叫Kβ射线同样,L层电子被逐出可以产生L系辐射.如果入射的X 射线使某元素的K层电子激发成光电子后L层电子跃迁到K层,此时就有能量ΔE释放出来,且ΔE=EK-EL,这个能量是以X射线形式释放,产生的就是Kα 射线,同样还可以产生Kβ射线,L系射线等. 莫斯莱(H.G.Moseley) 发现,荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z有关,其数学关系如下: λ=K(Z-s)-2 这就是莫斯莱定律,式中K和S是常数,因此,只要测出荧光X射线的波长,就可以知道元素的种类,这就是荧光X射线定性分析的基础.此外,荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系,据此,可以进行元素定量分析. 红外光谱仪的原理： 红外光谱与分子的结构密切相关，是研究表征分子结构的一种有效手段，与其它方法相比较，红外光谱由于对样品没有任何限制，它是公认的一种重要分析工具。在分子构型和构象研究、化学化工、物理、能源、材料、天文、气象、遥感、环境、地质、生物、医学、药物、农业、食品、法庭鉴定和工业过程控制等多方面的分析测定中都有十分广泛的应用。

荧光光谱仪操作规范

XXX有限公司 荧光光谱仪操作规范文件编号 :WI-ZL-389 版本/版次: A/2 页次：1/1 1.目的 为保证使用者正确的操作，以达成仪器之正确使用维护。提高仪器的使用寿命，特制定此规范。 参考资料：《Ux220 WorkStation V6.0使用说明书》 2．使用环境： 温度：15℃-25℃ 湿度：30-80%RH 3．仪器说明： 荧光光谱仪由测试仪主机，电脑及测试软件，测试结果输出的打印机组成。 4. 荧光光谱仪的操作方法： 4.1打开仪器电源：测试主机电源、电脑电源； 4.2开启操作程序Ux220 v6.4； 4.3开机预热：打开“设置X光管”窗口，勾选“打开高压电源”及“慢速升管压管流”，确定即可； 4.4用银校正片进行校正，校正不成功重新校正； 4.5输入样品信息、选择合适基材； 4.6将样品放入样品室，确认样品信息、测量次数无误后点击开始测量； 4.7测量完成输出报告并把报告存档。 5．注意事项： 5.1本仪器只允许经过专业培训并有上岗证的人员操作。 5.2本仪器只能检测均匀且颜色单一的物质，如导线，必须把铜丝与绝缘外皮分别进行检测；必须确保样 品厚度在2-3mm以上，若厚度不足可堆叠数个样品至适当厚度；若粒状样品其粒径大于5mm可直接进行测量，若粒径小于5mm则将样品放置样品杯中，尽量不要留下空隙且样品厚度要有2-3mm。 5.3银片校正时银片金属面朝下。 5.4关机时先降管流管压，再关程序，最后关电源； 5.5“Running”指示灯亮时，禁止打开仪器样品室的盖，以免X射线辐射对人体造成危害。 5.6测试大件样品样品室盖无法关闭时，仪器附件人员必须远离仪器三米以外，待延时灯闪烁10秒后 仪器开始测试，待延时灯（也叫做测量指示灯）熄灭后，人员方可靠近。

光谱仪原理

光纤光谱仪的原理及基础知识 2014-05-25 光谱学是测量紫外、可见、近红外和红外波段光强度的一种技术。光谱测量被广泛应用于多种领域，如颜色测量、化学成份的浓度检测或电磁辐射分析等。 上海辰昶仪器设备有限公司是国内领先的光纤光谱仪的生产厂商，以“光谱引领生活”为理念，致力于为国内广大用户提供符合国情的一揽子光谱系统解决方案！ 光谱仪器一般都包括入射狭缝、准直镜、色散元件（光栅或棱镜）、聚焦光学系统和探测器。而在单色仪中通常还包括出射狭缝，让整个光谱中一个很窄的部分照射到单象元探测器上。单色仪中的入射和出射狭缝往往位置固定而宽度可调，可以通过旋转光栅来对整个光谱进行扫描。 在九十年代，微电子领域中的多象元光学探测器迅猛发展，如CCD 阵列、光电二极管（PD ）阵列等，使生产低成本扫描仪和CCD 相机成为可能。光纤光谱仪使用了同样的CCD 和光电二极管阵列（PDA ）探测器，可以对整个光谱进行快速扫描而不必移动光栅。 由于光通信技术对光纤的需求大大增长，从而开发了低损耗的石英光纤。该光纤同样可以用于测量光纤，把被测样品产生的信号光传导到光谱仪的光学平台中。由于光纤的耦合非常容易，所以可以很方便地搭建起由光源、采样附件和光纤光谱仪组成的模块化测量系统。 光纤光谱仪的优点在于系统的模块化和灵活性。上海辰昶仪器的微小型光纤光谱仪的测量速度非常快，使得它可以用于在线分析。而且由于它选用低成本的通用探测器，所以光谱仪的成本也大大降低，从而大大扩展了它的应用领域。 ?光学平台设计 上海辰昶仪器的光谱仪采用Czerny-Turner 光学平台设计（如图1 所示）。 图1 EQ2000光学平台设计图

X射线荧光光谱分析基本原理

X射线荧光光谱分析 X射线是一种电磁辐射，其波长介于紫外线和γ射线之间。它的波长没有一个严格的界限，一般来说是指波长为0.001-50nm的电磁辐射。对分析化学家来说，最感兴趣的波段是0.01-24nm，0.01nm左右是超铀元素的K系谱线，24nm则是最轻元素Li的K系谱线。1923年赫维西(Hevesy, G. Von)提出了应用X射线荧光光谱进行定量分析，但由于受到当时探测技术水平的限制，该法并未得到实际应用，直到20世纪40年代后期，随着X射线管、分光技术和半导体探测器技术的改进，X荧光分析才开始进入蓬勃发展的时期，成为一种极为重要的分析手段。 1.1 X射线荧光光谱分析的基本原理 当能量高于原子内层电子结合能的高能X射线与原子发生碰撞时，驱逐一个内层电子而出现一个空穴，使整个原子体系处于不稳定的激发态，激发态原子寿命约为10-12-10-14s，然后自发地由能量高的状态跃迁到能量低的状态。这个过程称为驰豫过程。驰豫过程既可以是非辐射跃迁，也可以是辐射跃迁。当较外层的电子跃迁到空穴时，所释放的能量随即在原子内部被吸收而逐出较外层的另一个次级光电子，此称为俄歇效应，亦称次级光电效应或无辐射效应，所逐出的次级光电子称为俄歇电子。它的能量是特征的，与入射辐射的能量无关。当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不在原子内被吸收，而是以辐射形式放出，便产生X射线荧光，其能量等于两能级之间的能量差。因此，X射线荧光的能量或波长是特征性的，与元素有一一对应的关系。图1-1给出了X射线荧光和俄歇电子产生过程示意图。

K层电子被逐出后,其空穴可以被外层中任一电子所填充，从而可产生一系列的谱线，称为K系谱线：由L层跃迁到K层辐射的X射线叫Kα射线,由M层跃迁到K层辐射的X射线叫Kβ射线……。同样,L层电子被逐出可以产生L系辐射(见图1-2)。

布鲁克XRF荧光光谱仪说明书 11-SampleDef-样品定义

SAMPLEDEF 目录 1 启动 1.1 为什么使用SAMPLEDEF 1.1.1 LOADER 和DEF 文件 1.1.2 使用几个DEF文件 1.1.3 在SPECTRA plus数据里样品定义表的互动1.2 启动SAMPLEDEF 2 使用SAMPLEDEF 2.1 列的管理 2.1.1 创建新列 2.1.2 在列表里工作 2.1.3 设置列的选项 2.2 定义列的类型 2.3 选择数据类型 2.3.1 指定列内容的数据类型 2.3.2 设置为数字数据类型的选项 2.3.3 设置为字符数据类型的选项 2.3.4 设置为组合数据类型的选项 2.3.5 设置为字符串数据类型的选项 3 教材：使用SAMPLEDEF 设置标准样品定义表步骤一启动SAMPLEDEF 步骤二创建位置列 步骤三创建样品列 步骤四创建方法列 步骤五创建SSD-文件列 步骤六创建样品颜色 步骤七创建样品尺寸列 步骤八创建Sample-ID-样品编号列 步骤九创建制样方法列 步骤十创建类型列 步骤十一保存和测试样品定义表 步骤十二从LOADER运行样品定义表 索引

1 启动 1.1 为什么使用SAMPLEDEF 1.1.1 LOADER 和DEF 文件 我们可以通过LOADER程序把样品交付到测量程序。为此，需建立样品与进样器位置、测量程序、样品编号之间的联系，以便日后查询数据。还可以增加其他参数（如样品的稀释比、流水号等等）。在SPECTRA plus，这些样品信息都在SampledDef里定义。 输入界面，即：样品定义表里的各个列，是在扩展名为DEF的文件里定义的。这些DEF文件可以在SAMPLEDEF创建。 1.1.2 使用几个DEF文件 如何建立样品与仪器的联系有很多不同的方法，最简便的方法是接近实验室的实际工作，下面举例说明： 1 样品从不同的工厂送来，并且需要区别，测量方法可以在已建立的方法里选，等等； 2 不同班次的工人用相同的分析方法测量同样的样品，只需要让仪器知道需要测量的样品 在进样器的位置。 当然，很多实验室需要进行上述两样的工作，甚至更多。这就是为什么实验室需要多个样品定义表。 特定的样品定义表（DEF 文件）可以保存选项，从而避免输入错误。如：样品类型强制规定为液体，就可以避免在真空光路测量液体样品。 标准的样品定义表是随SPECTRA plus交付的，（Routine.def 在\Libraries\MeasMethods\）。这个表是通用的表，可以在SAMPLEDEF里进行个性化设定。

布鲁克XRF荧光光谱仪说明书 3-Getting Started-总体介绍

目录 1 安装SPECTRA plus 2 使用 SPECTRA plus第一步2.1 连接 2.2 无标样测量 2.2.1 预装的测量方法 2.2.2 特殊测量方法 2.2.3 分析结果的重新评估 2.3 绘制校准曲线 2.4 特殊应用 3 登录 3.1 登录的目的 3.2 操作人员管理 3.3 登录和退出 3.4 在不同的Windows 用户中登录

1 安装SPECTRA plus 安装必须在管理员界面里进行。 安装程序需以管理员权限进入，以安装某些动态资料库（DLL 文件），特别是这关系到数据库的管理，和某些注册钥匙，如在.DEFAULT 文件夹。 如果没有进入管理员界面，请询问网络管理员取得此资格。 安装时，请参考”Installation notes”（它是与SPECTRA plus分开的另一文件），和安装光盘里的READMEFIRST.TXT 文件、INSTALLATION.PDF 文件。 安装术语 ? Recalibration data diskette 重校正数据软盘： 是随光谱仪一起交付的软盘，包括与用户光谱仪相对应的特定文件：硬件配置文件和谱线库。在首次安装时必须安装，但不要用于升级：因为在使用了一段时间后，谱线库里会加进用户自己定义的谱线，硬件配置文件也可能进行了修改，如果重新安装时再使用重校正数据软盘里的数据，仪器就回到了出厂时的状态，用户加进去的内容会被删除，。 ? Master diskette 母盘： 是随初始SPECTRA plus软件包一起交付的软盘，内有信用证。在第一次安装时信用证被转移到硬盘。如果您想卸载软件，如，将软件安装至另一台电脑或其他目录，不要忘了把信用证转移回母盘，然后再转安装至其他地方。如果只是软件升级，没有改变目录，建议把信用证留在硬盘以避免误操作。 信用证的管理，见L_WIZARD程序。 快捷键图标程序手册?章 无L_WIZARD.EXE 11 只是在安装或卸载SPECTRA plus软件时才需要转移信用证，在通常情况下不要安装或卸载SPECTRA plus软件，也就不要用L_WIZARD去转移信用证。

布鲁克XRF荧光光谱仪说明书 2-应用SPECTRA plus作你的第一条回归曲线

应用SPECTRA plus作你的第一条校准曲线目录 应用SPECTRA plus作你的第一条校准曲线 简介 建立校准曲线 了解校准曲线工具箱 开始作校准曲线 Si KA1 HS-Min的校准曲线 如何检查计算的浓度是否被接受 P KA1-HS-Min 的校准曲线 S KA1 HR-Min的校准曲线 V KA1-HS-Min的校准曲线 Cr KA1-HS-Min的校准曲线 Mn KA1-HR-Min的校准曲线 V KA1 HS-Min的校准曲线 Ni KA1-HS-Min的校准曲线 Cu-KA1-HS-Min的校准曲线 漂移校正/重校正 低合金未知样品的测量 使用Results Monitor功能 监视分析结果 查询结果 转移结果 再评估测量数据 结论

简介 本教学课程包括下列内容，以便使你熟悉制作校准曲线的过程： l建立校准曲线 l组织材料 l输入标准浓度到数据库 l定义测量方法 l了解校准曲线工具 l校准已测量的低合金样品 l用低合金曲线测量未知样品 l使用结果管理器 按照这一部分的介绍，你可以一步一步地制作你的第一条校准曲线。使用一套BCS低合金标样，SPECTRA plus谱线库中预定义的谱线及扫描测量模式，你的任务是绘制低合金样品的校准曲线。由于所有的样品已经在德国Bruker AXS 公司测量过，不需要在你的仪器上进行实际的测量。为了得到所显示的相同结果，必须仔细地按照所有步骤进行。

建立校准曲线 从SPECTRA plus程序或桌面打开Quantification Editor (FQuant) 程序。 图 1 桌面上的Spectra Plus程序文件夹

光谱仪工作原理+图

海洋光纤光谱特有的信息 1.光谱仪的工作原理 CCD探测器型的海洋光学光谱仪的工作原理如动画展示。光通过光纤有效的耦合到光谱仪中，经球面镜将进入光谱仪中的发散光束会聚准直到衍射光栅上，衍射分光后又经第二面球面镜会聚聚焦，光谱像投射到线性CCD阵列上，数据信号经A/D转换传至计算机上。 光子撞击CCD像素上的光敏二极管后，这些反向偏置的二极管释放出与光通量成比例的电容器，当探测器积分时间结束，一系列开关关闭并传输电荷至移位寄存器中。当传输完成，开关打开并且与二极管关联的电容器又重新充电开始一个新的积分周期。同时，光能被累积，通过A/D转换数据被读出移位寄存器。数字化的数据最后显示在计算机上。 2.光学分辨率

单色光源的光学分辨率以半高全宽值（FWHM）来表征，它依赖于光栅刻槽密度(mm-1)及光学入瞳直径（光纤或狭缝）。海洋光纤光谱配置客户所要求的系统时，必须平衡两个重要的因素： 1) 光栅刻槽密度增加，分辨率增大，但光谱范围及信号强度会减小。 2) 狭缝宽度或光纤直径变窄，分辨率增大，但信号强度会减小。 如何估算光学分辨率（nm,FWHM） 2. 1. 确定光栅光谱范围，找到光栅的光谱范围通过： 选择光栅：“S”光学平台；选择光栅：“HR”光学平台；选择光栅：“NIR”光学平台。（有想详细了解的，烦请光纤专家予以解释） 2. 2. 光栅光谱范围除以探测器像元数，结果为Dispersion。Dispersion (nm/pixel) = 光谱范围/像元数 探测器像元素见图2

3.像素分辨率 下表列出了不同狭缝（或光纤直径）尺寸下的像素分辨率。尽管狭缝入射宽度不同，但高度一致（1000um）。有想深入了解的版友直接向专家提问。 4.计算光学分辨率（nm） Dispersion (Step 2) x Pixel Resolution (Step 3) 举例：确定光学分辨率，光谱仪型号：USB4000,光栅型号：#3，狭缝宽度：10um 650nm(#3光栅光谱范围)/3648（USB4000探测器像元数）X5.6(像素分辨率)=0.18X5.6nm=1.0nm(FWHM) 5.海洋光纤光谱仪的系统灵敏度 海洋光纤光谱仪对系统灵敏度的定义打破常规，不需要对影响光谱幅度的各种因素进行校正。他们提供一种更有用的方法：NIST-traceable 辐射标准（LS-1-CAL），它可以用能量项来标准化光谱数据。在他们的SpectraSuite操作软件中，可以使用“I”模式下相对能量分布（0到1）或绝对值（以 W/cm2/nm或流明或勒克斯/单位面积为单位）来标准化光谱数据。对透射或反射实验，可以使一个物理标准来标准化（归一化）数据如利用空气中的传播或漫射白板来确定。 6.海洋光纤光谱解决影响光谱幅度值的因素