第4章 原子熒光光譜分析的基本原理和技術(shù)

作者：劉霽欣、劉明鐘

4.1 原子熒光光譜的產(chǎn)生和特性

4.1.1 原子熒光的產(chǎn)生

原子熒光光譜的本質(zhì)是以光輻射激發(fā)的原子發(fā)射光譜，一般情況下，氣態(tài)自由原子處于基態(tài)，當(dāng)吸收激發(fā)光源發(fā)出的一定頻率的輻射能量后，原子由基態(tài)躍遷至高能態(tài)，即處于激發(fā)狀態(tài)。處于激發(fā)態(tài)的原子很不穩(wěn)定，在極短的時(shí)間（≈10^-8s）內(nèi)即會(huì)自發(fā)地釋放能量返回到基態(tài)。若以輻射的形式釋放能量，則所發(fā)射的特征光即為原子熒光光。如圖4-1所示。由圖可知，原子熒光的產(chǎn)生既有原子吸收過(guò)程，又有原子發(fā)射過(guò)程，是兩種過(guò)程的綜合效果。原子熒光是光致發(fā)光，也稱二次發(fā)光，所以當(dāng)激發(fā)光源停止照射之后，再發(fā)射過(guò)程立即停止。

4.1.2 原子熒光的類型

原子熒光現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)以來(lái)，已觀察到多種類型的原于熒光，一般來(lái)說(shuō)，在分折上應(yīng)用的zui基本形式主要有共振熒光、非共振熒光、敏化熒光和雙光子熒光等。

4.1.2.1共振熒光

共振熒光是指激發(fā)波長(zhǎng)與發(fā)射波長(zhǎng)相同的熒光，如圖4-2a所示。由于對(duì)應(yīng)于原子的激發(fā)態(tài)和基態(tài)之間共振躍遷的概率一般比其它躍遷的概率大得多，所以共振躍遷產(chǎn)生的譜線是zui有用的分析譜線。鋅、鎳和鉛原子分別吸收和發(fā)射213.86nm、232.00nm和283.31nm共振線就是共振熒光的典型例子。

當(dāng)原子處于由熱激發(fā)產(chǎn)生的較低的亞穩(wěn)能級(jí)，則共振熒光也可從亞穩(wěn)能級(jí)上產(chǎn)生(見(jiàn)圖4-2b)：即原子先經(jīng)熱激發(fā)躍遷到亞穩(wěn)能級(jí)，再通過(guò)吸收激發(fā)光源中適宜的非共振線后被進(jìn)一步激發(fā)，然后再發(fā)射出相同波長(zhǎng)的共振熒光，這一過(guò)程產(chǎn)生的熒光被稱為熱助（thermally assisted）共振熒光，也有人建議稱之為“激發(fā)態(tài)共振熒光”。銦和鎵原子分別吸收并再發(fā)射451.13 nm和417.21 nm線，就是這種例子。