原子熒光光譜儀(AFS)以其檢測原理和性能,成為了重金屬污染防控、食品安全保障等領域的核心裝備。
當待測元素的溶液與硼氫化鈉在酸性條件下混合時,砷、汞、鉛等元素會生成氫化物氣體或氣態(tài)原子。這些氣態(tài)物質通過氬氣與氫氣的混合載氣,進入加熱至800℃的原子化器。在高溫環(huán)境中,氫化物分解為基態(tài)原子蒸氣,其濃度比單純加熱元素化合物產生的原子量高數個數量級。
此時,空心陰極燈發(fā)出的特征波長輻射被基態(tài)原子吸收,外層電子躍遷至高能級。在10??秒的短暫停留后,電子通過兩種路徑返回基態(tài):共振熒光路徑中,原子發(fā)射與吸收波長相同的光子;非共振熒光路徑則產生波長更長的直躍線熒光或階躍線熒光。例如,鉛原子吸收283.31nm光后,會發(fā)射405.78nm的直躍線熒光。
這種光致發(fā)光過程遵循量子力學規(guī)律,熒光強度(I_f)與元素濃度(N)成正比關系:I_f = φ·I?·A·L·ε·N。其中φ為熒光量子效率,I?為激發(fā)光強度,A為有效照射面積,L為光程長度,ε為摩爾吸光系數。通過測量熒光強度,即可反推樣品中元素含量。
原子熒光光譜儀由五大核心模塊構成:
激發(fā)光源系統(tǒng):采用高強度空心陰極燈或無極放電燈,其輻射強度比連續(xù)光源高3個數量級。雙燈位設計支持單/雙通道同時測量,燈電流通過智能反饋系統(tǒng)穩(wěn)定在15-80mA范圍。
原子化器系統(tǒng):石英屏蔽式原子化器配備三維調節(jié)機構,通過EFC電子流量控制系統(tǒng)精確控制氫氣(400mL/min)與氬氣(600mL/min)比例。短程直通式氣路設計使氫化物傳輸效率提升40%。
光學檢測系統(tǒng):雙通道短焦距透鏡實現光路聚焦,日盲光電倍增管在160-900nm波長范圍內具有0.01%的噪聲水平。非色散型濾光器可有效隔離鄰近譜線,背景干擾降低至2%以下。
進樣控制系統(tǒng):獨立單通道蠕動泵支持斷續(xù)/連續(xù)進樣模式,配合新型二級氣液分離器,使汞記憶效應控制在0.5%以內。三維自動進樣器可容納130個樣品位,支持半自動測定。
智能控制系統(tǒng):集成大規(guī)模集成電路模塊,具備過壓/過流保護、自動在線稀釋、標準曲線建立等功能。通過觸摸屏界面,操作人員可完成從樣品測試到報告生成的全程自動化操作。