Атомный флуоресцентный спектрометр (AFS) является высокочувствительным анализатором микроэлементов. В основе его производительности лежит уникальный механизм генерации газовой атомной флуоресценции и точная конструкция световых путей, которые вместе составляют краеугольный камень высокой чувствительности AFS и низкого предела обнаружения.

I. Механизм производства атомной флуоресценции в газообразном состоянии

Производство атомной флуоресценции представляет собой фотофизический процесс « возбуждение - релаксация», механизм которого может быть разбит на три ключевых шага:

Атоматизация и образование газообразного свободного атомного базового состояния: подобно спектру атомного поглощения (AAS), раствор образца после распыления подается в высокотемпературный атомизатор (обычно это аргоноводородное пламя или электротермальный / паровой генератор атомизации). Здесь элемент, подлежащий измерению, диссоциируется, образуя большое количество газообразных свободных атомов в базовом состоянии.

Фотостимуляция - резонансное поглощение: в этом фундаментальное различие между AFS и AAS. Источники острого света с определенной длиной волны, излучаемые полыми катодными лампами высокой интенсивности (HCL) или неполярными разрядными лампами (EDL), точно освещают эти атомы основного состояния. Когда энергия фотона равна разнице между базовым состоянием атома и энергетическим уровнем возбужденного состояния, атом основного состояния избирательно поглощает фотон и переходит в нестабильное возбужденное состояние.

Флуоресцентная эмиссия - релаксация излучения: атомы в возбужденном состоянии имеют очень короткий срок службы (около 10 ⁻с), спонтанно релаксируют более низкие уровни энергии (обычно базовое состояние) и выделяют энергию в виде фотонов. Свет, излучаемый этим процессом, является атомной флуоресценцией. Его ключевая особенность заключается в том, что длина волны излучения может быть такой же, как и длина волны возбуждения (резонансная флуоресценция), или может отличаться (не резонансная флуоресценция), но все они несут характеристическую информацию о подлежащем измерению элементе.

II. Дизайн световых путей

Чтобы эффективно реализовать вышеупомянутый механизм и увеличить сбор сигналов, оптический путь AFS использует две конструкции: « дисперсия» и « нераспределенность», которые сильно отличаются от AAS, где нераспределенные типы более распространены из - за их высокой световой эффективности.

Его основная идея дизайна - « прямоугольная компоновка источника света и детектора»:

Световой путь возбуждения (вертикальное направление): возбуждающий луч, излучаемый высокоинтенсивным источником света, проходит прямо через центр атомизатора и взаимодействует с атомным паром. Цель этого светового пути - увеличить эффективность возбуждения.

Световой путь флуоресцентного сбора (горизонтальное направление): детектор фотоумножителя (PMT) размещается под углом 90 градусов от возбуждающего луча. Основным преимуществом этой геометрической компоновки под прямым углом является то, что она минимизирует интенсивное возбуждение прямого света от источника света в детектор, тем самым уменьшая фоновые помехи рассеяния.

Оптический фильтр: перед PMT будет установлена одна или несколько дневных слепых труб или оптических фильтров. Его роль заключается в том, чтобы пропускать только характерные длины волн флуоресценции для измеримых элементов и решительно блокировать фоновое излучение, испускаемое другими рассеянными светом (особенно излучаемым излучением) и самим атомизатором. Это ключ к достижению высокого отношения сигнала к шуму.

Подводя итог, атомный флуоресцентный спектрометр обеспечивает эффективное фотовозбуждение с помощью высокоинтенсивных источников света, а затем использует прямоугольный световой путь и систему фильтрации, чтобы умело отделить слабые атомные флуоресцентные сигналы от мощного фонового шума. Эта оптимизированная конструкция синергизма от генераторного механизма до обнаружения световых путей обеспечивает гораздо большую чувствительность и антиинтерференционную способность, чем AAS, особенно при обнаружении легко образующихся гидрогенидных элементов, таких как ртуть, мышьяк и селен.