为您解析《原子荧光光度计》
原子荧光光度计原理：
是利用硼氢化钾或硼氢化钠作为还原剂，将样品溶液中的待分析元素还原为挥发性共价气态氢化物（或原子蒸汽），然后借助载气将其导入原子化器，在氩—氢火焰中原子化而形成基态原子。基态原子吸收光源的能量而变成激发态，激发态原子在去活化过程中将吸收的能量以荧光的形式释放出来，此荧光信号的强弱与样品中待测元素的含量成线性关系,因此通过测量荧光强度就可以确定样品中被测元素的含量。
原子荧光光度计构成：
分成四部分：光源、蒸汽发生系统（断续流动和自动进样）、原子化系统、检测系统。
可检测元素：
市面上使用氢化法原子荧光光度计产品，一般可对十一种重金属含量的分析：As（砷）、Sb（锑）、Bi（铋）、Pb（铅）、Sn（锡）、Te（碲）、Se（硒）、Ge（锗）、Cd（镉）、Hg（汞、Cr（铬）。
火焰法-氢化法联用原子荧光光谱仪各系统集合了氢化法与火焰法原子荧光光谱仪各系统特点，拓宽了检测元素范围还可检测Au(金)、Ag（银）、Cu（铜）、Fe(铁)、Co(钴)、Ni(镍)、Zn（锌）这几种元素。火焰法原子荧光所测试的元素灵敏度比原子吸收火焰法提高2-3个数量级，接近原子吸收石墨炉的检出限。
原子荧光光谱分析方法（AFS）是20世纪60年代中期提出并发展起来的新型光谱分析技术,是介于原子发射光谱法(ＡＥＳ)和原子吸收光谱法(ＡＡＳ)之间的光谱分析技术，兼有原子吸收和原子发射两种技术的优点,同时又克服了两种技术的不足。具有谱线简单、分析灵敏度高、干扰少、线性范围宽、可多元素同时分析等特点,同时该方法分析速度快、检测成本低，是一种优良的痕量分析技术。
目前，原子荧光光谱分析方法已广泛应用于卫生检验、农业、冶金、地质、环保、医学等多个领域，因而开展原子荧光光度计的检定、校准工作是计量测试行业适应分析技术发展的必然要求。
按照JJG939-1998《非色散原子荧光光度计》国家计量检定规程的要求，以仪器测定砷、锑元素的性能作为其检定/校准指标。使用原子荧光光度计测定砷和锑的原理是：在酸性条件下，砷、锑和硼氢化钾（或硼氢化钠）与酸产生的新生态的氢反应，生成氢化物气体。以惰性气体（氩气）为载体，将氢化物导入电热石英炉原子化器中进行原子化。以砷、锑高强空心阴极灯作激发光源，使砷、锑原子发出荧光，荧光强度在一定范围内（元素浓度较低时）和砷、锑含量成正比。但是在日常的检定和校准过程中，可能会由于一些常见小问题的疏忽而导致检测得出的仪器灵敏度、精密度及线性等技术指标的结果不理想，现简单归纳如下：
一、室温
氢化物发生反应的速度受温度影响，室温低于15℃时，经稀释的砷、锑标准溶液至少应放置30min。依据经验，仪器室温在（15～30）℃之间为宜，以22℃左右为最佳，且相对稳定。
二、灯位
两个空心阴极灯发出的光束应汇聚在原子化器石英炉的火焰中心，以激发产生的原子荧光。在测定锑、砷时，应尽量使用火焰的根部。原子化器的位置对仪器的灵敏度、稳定性影响很大。原子化器高度即炉高，它是指石英炉炉口距光电倍增管中心的距离，经验推荐值为8mm。炉高值增大，石英炉则下降。
三、光电倍增管的负高压和灯电流
增大负高压和灯电流可以使灵敏度提高，但同时会使稳定性下降，因此在灵敏度可以满足要求时，要尽可能的降低负高压和灯电流。并且选择过大的灯电流会缩短灯的寿命，在某些情况下还有可能造成工作曲线的弯曲。通常砷灯的灯电流调至60mA左右，负高压置于300V附近。
四、酸度
氢化物反应是在酸性介质中发生的，在10%～20%的酸度范围内，仪器测量的相对标准偏差小于5%。由于仪器分析灵敏度高，测定时对试剂纯度的要求较高，特别是酸的纯度不高时，空白值会偏高，不稳定，从而导致工作曲线线性不理想。
所以特别注意，要使用优级纯盐酸，同时使用二次去离子水配制溶液，减少空白。
五、硼氢化钾（或硼氢化钠）溶液的浓度
硼氢化钾溶液的浓度越大越容易引起液相干扰，所以要尽可能采用较低的硼氢化钾浓度。硼氢化钾的水溶液不大稳定，并且浓度越稀越不稳定，必须加入氢氧化钾来提高其稳定性。但是氢氧化钾的量过大，又会急剧降低仪器检测的灵敏度，因为其会降低反应时的酸度。测定砷时所需还原剂硼氢化钾溶液的浓度通常约为2％。并且，硼氢化钾溶液放入小于10℃的冰箱内至多可保存2周，推荐现用现配最佳。硼氢化钾－氢氧化钾溶液与硼氢化钠－氢氧化钠溶液一般可以互相代替使用。
砷和锑的荧光强度会受许多因素的影响，尤其是光电倍增管的负高压和灯电流、反应介质等因素为甚。在原子荧光光度计的检定、校准工作中，要根据具体情况，选择最适宜的条件，尽量排除干扰，才能使仪器达到最佳的检测水平。
砷、汞含量测量一般会用到原子荧光由于原子荧光分光光度计检出限低，实验中易受到各种因素的影响和干扰而影响检测结果的准确性，因此，使用中注意排除干扰和经常维护至关重要。今日分享“实验室分析检测”微信公众号梳理的原子荧光光度计中所遇到的常见问题及处理方法。
1 原子荧光分析中常见的干扰和影响
样品浓度的干扰
对于原子荧光光谱仪，氢化物发生-石英管原子化器不仅能提供待测元素原子化的条件，而且还应能提供一个使荧光效率最大的环境。虽然在氢化物发生-石英管原子化器设计上，为防止荧光猝灭，提高原子荧光强度，在石英管原子化器上端形成一层氩气屏蔽层，以防止周围空气进入石英管中心的原子化区，但由于样品基体等因素的影响，如由共存组分会引起荧光猝灭，猝灭作用的直接后果是使荧光效率下降。一般可采用减小溶液中基体浓度的方法来避免。对于一些含量较高的样品，如测高浓度砷时，光谱峰中间明显下凹。测定高浓度样品时还会对自身环境带来的某些其他干扰元素影响，因此应预先筛查样品，将样品稀释到低浓度时再上机测定。
散色光的干扰
散射光对原子荧光光谱也会产生影响。这是因为荧光信号比发射和吸收信号更弱，更容易受到散射光的干扰。可用空白溶液测量分析线处的散射光强度予以校正。在测定汞的实验中，出现测定结果的重复性不满足要求的现象，通过将汞元素灯预热约10min，然后再操作，这样测定结果的重复性得到了明显的改善。因此，操作时为保证光源的稳定性，元素灯必须得到充分的预热。
环境的干扰
原子荧光光度计对实验环境要求较高。因此，在实验中要注意对各环境因素。
首先仪器摆放的上方应配有排风设施，如抽风机、万向排风机等，经常注意实验室的通风和实验室的清洁；
其次要注意在该实验室内不存放易污染、挥发性强的物质；经常清洗反应系统的管道、原子化器等。因氢化物发生反应条件对温度有要严格的要求，若环境温度变化太大，使灯的稳定性会受到影响，仪器室内的温度应以20~25℃为宜。由于原子荧光仪在酸性条件下工作，为防止室内的酸雾附着在空气中潮湿水份而腐蚀原子化器化器等部件，必须控制湿度。
另外，实验环境中自身带来的影响也不可忽视，如原子荧光仪因为采用5%的盐酸作为载流，而且载流槽是开放式的，仪器一些配件易被腐蚀，还有实验容器清洗不干净等，这些问题如不及时处理，也会导致荧光强度的偏离。因此要求仪器每次使用后必须彻底的清洗。实验容器需经酸浸泡并严格清洗后使用。
试剂的影响
硼氰化钾和硼氢化钠是原子荧光仪使用的还原剂，其作用是将待测样品溶液中的非氧化性酸与还原剂反应，生成的氢气和如溶液中的砷、汞、铅等元素形成氢化物，然后借助于载气将其导入石英管燃烧，氢化物即迅速原子化。若还原剂浓度过高，会使荧光强度变化幅度增大，如冷原子荧光法测汞，当硼氢化钾的浓度高时，生成的大量氢气会使测汞的灵敏度和稳定性变差，因此，还原剂浓度应低些为宜，最好是现用现配。在测定汞元素时，为防止溶液中的汞元素因吸附或蒸发而损失，常加入重铬酸钾作为保护剂，这样可是测定结果的重复性得到很好的改善。另外，实验用水的质量也应严格控制，否则会使试剂空白偏高，影响测定结果的准确性。
2 仪器使用中的常见问题处理
漂移和噪音
稳定的基线应该是一条直线，保持基线平稳，是进行分析的最基本的要求。如做载流空白时，有时会出现基线上漂、下漂、脉冲或呈梯度现象，这样会影响对光谱峰的准确判定。其原因可能是：
仪器本底荧光强度有漂移、光源不稳定、电源不稳定、载流或还原剂不干净、管路或石英管脏等，对于本底荧光强度漂移，应空启动仪器，不进样，确认是哪个通道的灯不稳定产生的，也可实际测量，看仪器荧光强度是否有漂移，如有，则有可能是由泵管的疲劳引起的漂移，但泵管疲劳的确认是在排除光源和本底漂移后方可判定。对于载流或还原剂不干净、管路或石英管脏等问题，应彻底冲洗仪器管路及流路系统。还应配备稳压电源。对于出现噪音现象，可能是仪器还没稳定，气路不稳定、灯预热的时间不够、环境温度变化幅度大等，实验中应注意这些问题。
常见故障处理
在原子化器前面的水封的作用是二次气液分离，其作用就是在氢化物进入原子化器去除水份，同时还起到浓缩汇集气体的作用。但是如果水加少了，气体就会从其他出口逸出，影响测定结果；如果里面水加多了，气体就会把液体冲出到原子化器中，造成污染。若水封下降迅速，可能会使气液分离装置通往原子化器的管路堵塞，导致荧光强度变化；如发现气液分离器有积水，可能是废液没排出去，倒流在里面，可能是蠕动泵出现了问题，影响了废液排除。平时要注意蠕动泵开机时间不宜太长，因为开机时间太长会对泵管损伤较大，泵管被长时间挤压变形后不易回复。若载流吸入口处有气泡，检查一下连接管有没有松动，此时应连续进几次空白样品以赶掉气泡。对于荧光仪在使用过程中出现空白偏高的现象，可能有载流的问题，空白溶液的问题，管道和管路污染问题等，常用的方法是增加用去离子水洗的次数，确认所用酸和试剂本底的空白峰的形状是否为平直的线，如果不是平直的线，则说明空白污染了，应清洗管路。当载流、标样、样品的荧光值为零，甚至为负数时，应首先确认光源、蠕动泵是否能正常工作，还要确认泵管是否卡到合适的位置、载流和还原剂通路是否顺畅等，确认仪器内部的气液分离装置通往原子化器的管路是否堵塞。对于标样荧光值与以往测定值差异大，应首先确认标样配制无误，然后确认元素灯是否安装至正常位置，还要检查还原剂浓度是否过低，夏天建议每半天就要重新配置还原剂。
仪器操作中常见故障及处理
仪器开机后，自检可以通过，但是自动进样针不能工作，蠕动泵却正常转动。此时应首先确认自动进样器系统与与主机之间的连线是否接触良好；然后确定自动进样器否损坏，如是，应联系工程师维修。仪器开机后，自检可以通过，但是自动进样针和蠕动泵都不能工作。可能主板有问题，应联系工程师维修。当荧光值普遍偏低时，应确认氩气压力是否满足测定要求，其次要确认原子化器中的石英炉芯是否干净或是否堵塞；冬天要保持室温在25℃左右，温度过低荧光值会普遍偏低；处理方式还有；打开主机盖，调整元素灯至最合适的位置；如果是测汞，可以更换一级气液分离器出气口到二级气液分离器之间的毛细管（毛细管中潮湿容易照成汞吸附在管壁，从而荧光值偏低），来改善荧光强度。仪器进样管路密封性必须良好，否则会导致检测结果偏低。排除废液的泵要调节到合适的程度，泵管压块压的过紧，容易导致泵管提早老化，过松会导致废液不能及时排出，多余的废液会从气液分离器顶端的出气口反冲到二级气液分离器中，废液会溢出到炉腔中如不及时清理会腐蚀炉腔，过多的废液还有可能喷到原子化气中造成石英炉芯炸裂。另外抽风口的风力过大，会照成仪器不稳定，有可能会导致检测结果偏低。（使用该仪器时发现石英进样针极易损坏，为了避免进样针损坏，在测试结束后先取下进样针放在载流瓶内，然后再取下载流槽倒掉多余的酸液，清洗载流槽，在下次开机测试前重新装回进样针。）另外，每次更换元素灯必须要重新聚焦。最好每隔2个月将仪器的所有配件卸下，进行彻底地清洗，烘干后再重新安装使用。
仪器测定条件的优化
仪器测定条件的优化的目的是使待测元素获得最大的灵敏度，有较好的线性。除考虑载流、硼氢化钾浓度、进样量、试剂等是否符合要求外，还要考虑载气、.原子化器、燃烧器高度、管路、气液分离器、元素灯、检测器、废液管等是否运转正常等多方测试条件，仪器设置的参数等。
原子荧光光谱仪气路、原子化器的维护注意事项
目前,原子荧光光谱仪无论从硬件还是操作软件方面都已经做到简单和实用,但仪器使用及维护细节仍特别值得注意,否则也极易造成荧光强度不稳定的现象发生。
气路
外路气体进入仪器后分为屏蔽气和载气两路。载气流量降低时,不能将反应物充分带入原子化器。表现为荧光强度低且不稳定。常见原因有:
(1)流路系统管路接头密封不严；
(2)汽液分离器上端或原子化器下端硅胶管老化、皲裂；
(3)由于使用时间较久,仪器气路系统的稳压阀或电磁阀密封不严导致载气泄露而压力降低；
(4)还可能因酸液倒流而腐蚀气路,腐蚀物导致载气流量降低甚至无载气输出。处理方法:用户可直接查漏更换硅胶管或密封垫或让专业维修人员将气路系统卸下,返厂维修,重新校准载气流量后安装。
原子化器
原子化器是待测元素形成原子化的部分。当载气与已形成氢化物的待测元素组成氩氢混合物进入原子化器后,由点火炉丝点燃形成氩氢焰,高温下完成待测元素的原子化。由于原子化器炉芯为石英玻璃制成,长期使用后其出口处容易形成积垢,造成测量空白值高并且不稳定,检测结果重现性差。此时,可将原子化器整体拆下,小心卸出石英炉芯,置于15%硝酸溶液内浸泡24h后纯水清洗即可重新安装使用。
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