Das Atomfluorescenzspektrometer (AFS) ist ein hochempfindliches Spurenelementanalysegerät. Der Kern seiner Leistung liegt in dem einzigartigen Gas-Atom-Fluoreszenz-Erzeugungsmechanismus und dem genau abgestimmten optischen Design, die gemeinsam den Grundstein der hohen Empfindlichkeit und niedrigen Detektionsgrenzen von AFS bilden.
Mechanismus der Erzeugung von Gasatomfluoreszenz
Die Erzeugung von atomischer Fluoreszenz ist ein photophysikalischer Prozess, dessen Mechanismus in drei Schlüsselstufen aufgeteilt werden kann:
Atomierung und Bildung von freien gasförmigen Atomzustanden: Ähnlich wie bei der Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) wird die Probenlösung nach Verneblung in einen Hochtemperatur-Atomizator (normalerweise Argon-Wasserstoff-Flamme oder Elektrothermie / Dampferzeugung-Atomizator) zugeführt. Dabei werden die zu messenden Elemente aufgelöst, um eine große Anzahl gasförmiger freier Atome im Grundzustand zu bilden.
Photoexcitation – Resonanzabsorption: Dies ist der grundlegende Unterschied zwischen AFS und AAS. Eine scharfe Lichtquelle mit einer bestimmten Wellenlänge, die von einer Hohlkathodenluchte mit hoher Intensität (HCL) oder einer pollosen Entladungslampe (EDL) ausgestrahlt wird, wird genau auf diese Grundatome bestrahlt. Wenn die Energie des Photons genau dem Unterschied zwischen dem Atom-Grundzustand und einem bestimmten Energieniveau des Anregungszustands entspricht, werden die Atome des Grundzustands selektiv das Photon absorbieren und in einen instabilen Anregungszustand springen.
Fluoreszenzstrahlung - Strahlungsrelaxation: Die extrem kurze Lebensdauer eines Atoms im angeregten Zustand (etwa 10-8 Sekunden) entspannt spontan zu niedrigeren Energieniveaus (in der Regel im Grundzustand) und setzt Energie in Form von Photonen frei. Das Licht, das durch diesen Prozess ausgestrahlt wird, ist Atomfluorescenz. Seine wichtigsten Merkmale sind: Emissionswellenlängen können dieselben wie die Anregungswellenlängen (Resonanzfluoreszenz) oder unterschiedlich sein (nicht-resonanzfluoreszenz), aber beide tragen charakteristische Informationen über das zu messende Element.
II. Lichtweggestaltung
Um die oben genannten Mechanismen effizient zu realisieren und die Signalaufnahme zu maximieren, verwendet der optische Weg von AFS zwei "disperse" und "nicht-disperse" Konstruktionen, die sich stark unterscheiden von AAS, wobei nicht-disperse Typen aufgrund ihrer hohen Einsatz-Lichteffizienz häufiger sind.
Seine Kern-Idee ist "Lichtquelle und Detektor im rechten Winkel":
Stimulierender Lichtweg (vertikale Richtung): Der Stimulierungsstrahl, der von einer Lichtquelle mit hoher Intensität ausgestrahlt wird, geht direkt durch die Mitte des Atomizators und interagiert mit dem Atomdampf. Ziel dieses Lichtweges ist es, die Stimulationseffizienz zu maximieren.
Fluoreszenz-Aufnahme-Lichtweg (horizontale Richtung): Der Photoelektromultiplikator (PMT) Detektor wird in Richtung in einem Winkel von 90 Grad mit dem angeregten Lichtstrahl platziert. Der zentrale Vorteil dieser rechtewinkligen geometrischen Anordnung besteht darin, dass es eine starke Stimulation des direkten Lichts durch die Lichtquelle in den Detektor minimiert, wodurch die gestreuten Hintergrundstörungen minimiert werden.
Optisches Filtersystem: Vor dem PMT werden ein oder mehrere Tagesblindrohre oder optische Filter ausgestattet. Seine Wirkung besteht darin, nur die charakteristischen Fluoreszenzwellenlängen des zu messenden Elements durchzulassen und andere streue Licht (insbesondere das streue Licht, das das Licht anregt) und die Hintergrundstrahlung des Atomizators selbst fest zu blockieren. Dies ist der Schlüssel zur Erreichung eines hohen Signal-Rausch-Verhältnisses.
Zusammenfassend führt das Atomfluoreszenzspektrometer eine effektive photogenische Anregung durch eine Lichtquelle mit hoher Intensität durch, die einen rechten Lichtweg und ein Filtersystem nutzt, um schwache atomische Fluoreszenzsignale und starke Hintergrundgeräusche geschickt zu trennen. Diese synergistisch optimierte Konstruktion, die vom Erzeugungsmechanismus bis hin zur Erkennung von optischen Wegen besteht, ermöglicht es, die Empfindlichkeit und Störungsbeständigkeit von AAS weit zu übertreffen, insbesondere bei der Erkennung von leicht bildenden Hydroxidelementen wie Quecksilber, Arsen und Selen.