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原子荧光光度计的发展简史

2019-04-29

原子荧光光度计的原理及发展

原子荧光光谱法(AFS)是原子光谱法中的一个重要分支。在19世纪后期和20世纪初期,物理学家就研究过原子荧光(atomic fluorescence,AF)现象,他们观察到了在加热的容器和火焰中一些元素(如Na、Hg、Cd、Tl)所发出的荧光。从1956年开始,Alkemade用原子荧光研究了火焰中的物理和化学过程,并于1962年建议将AF用于化学分析。1964年,Winefordner和Vickers提出并论证AF火焰光谱法可作为一种新的分析方法。1964年后,特别是美国的Winefordner小组和英国的West小组对AFS进行了广泛的研究和改进。

至今,AFS已经发展了四十多年,原子荧光光谱法(AFS)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,它的基本原理是:基态原子吸收合适的特定频率的光辐射而被激发至高能态,高能态原子不稳定在去活化的过程中以光辐射的形式发射出具有特征波长的荧光。就AFS技术本身而言,它具有AES和AAS两种技术的优点,同时又克服了两种方法的不足。AFS的特点:(1)谱线简单:仅需一般的分光光度计,甚至可以用滤光片等进行简单分光或用日盲光电倍增管直接测量。(2)灵敏度高,检出限低。(3)适合于多元素同时分析。

在AFS技术发展的前期,所使用的激发光源一般为蒸气灯,氙弧灯和无极放电灯,原子化器一般为火焰(如乙炔焰、氩-氢焰等)原子化器。当时仪器多采用直流检测系统,所以不得不对热辐射等干扰进行补偿,限于激发源的强度和原子化器的效率以及其他干扰,很难得到令人满意的检出水平,并未得到人们的广泛重视和应用,因此发展缓慢。

同时,高强度空芯阴极灯与ICP结合的AFS技术已得到了人们的重视,并有商品仪器出现(如Baird Co. AFS-2000)。由于ICP具有很高的原子化效率,很少有散射现象,加之由于高温可以使激发态原子进一步离子化,又为开发新的离子荧光光谱打下了基础,在ICP发射光谱中经常遇到谱线重叠干扰等问题,也可由AFS技术的出现而得以克服,从而使诸如稀土分析等应用问题得以解决。

把氢化物发生(HG)与AFS结合是一种具有很大实用价值的分析技术,这是因为氢化物可以在氩-氢焰中得到很好的原子化,而氩-氢焰本身又具有很高的荧光效率以及较低的背景,这些因素的结合使得采用简单的仪器装置即可得到很好的检出限,早在二十世纪七十年代末,英国的Kirkbright,Thompison等人就已开展了这方面的研究,但从实用角度讲,他们的工作有两大不足:(1)未能解决铋的光谱干扰问题,从而限制了它的实际应用,(2)需要大量的氢气和氩气,分析速度慢,分析成本高。

原子荧光光度计在我国的发展

在中国,我公司总工郭小伟教授等人亦开展了这方面的研究,他们以溴化物无极放电灯作光源成功地解决了铋的光谱干扰问题,使之运用于像地球化探样品这种复杂的实际样品分析,其次是利用氢化物发生所产生的氢气,使之在电热石英炉中形成氢焰,氢气用量大幅度下降,从而使氢化物发生―原子荧光光谱法(HG-AFS)成为实用性很强的高效低耗分析技术,但是由于无极放电灯的寿命短,光源不稳定,对其的应用造成了一定的影响,此后,郭小伟教授与刘明忠教授等人共同研制了高性能空芯阴极灯及其供电方法,它大大的提高了光源的稳定性,使原子荧光光谱的测定范围进一步扩大,应当讲,HG-AFS技术是具有中国特色的分析技术。郭小伟教授与刘明忠教授等人为原子荧光技术的推广做出了巨大的贡献。

基于以上研究成果,我公司在郭小伟教授的带领下研制开发了SK系列原子荧光光度计。它采用火焰法与氢化物发生法联用技术,使火焰原子荧光光谱法与氢化物发生原子荧光光谱法的装置有机的结合,使测量的元素更多,检测更为方便,仪器装置更为简便,为原子荧光光谱技术的发展做出了较大贡献。在此基础上,金索坤专门针对砷、汞、硒、锑等元素形态和价态分析需求设计出高端产品液相色谱原子荧光联用仪。该产品配备了在线消解模块,并采用金索坤具有专利技术的连续流动进样方式与液相泵进行无缝对接。既可做形态分析使用又可单独作为氢化法原子荧光光谱仪使用,结构简单,转换灵活,操作方便。

金索坤与原子荧光光度计

北京金索坤技术开发有限公司(前身是由国家有色地质总局控股,西北地勘局、西北有色地质研究院参股组建的西安索坤技术开发有限公司)是专业从事原子荧光光度计研发、生产及销售的高新技术企业。

20世纪80年代,西北有色地质研究院郭小伟教授课题组完成了氢化物发生原子荧光光度计技术的研发,之后委托相关企业生产实现了原子荧光光度计的商品化。90年代在此基础上成立了西安索坤技术开发有限公司,郭小伟教授担任公司总工程师。为了拓展检测元素,提高检测速度以及加强测试稳定性,郭小伟教授带领公司全体科研人员先后研发出了火焰法原子荧光光度计连续流动氢化物发生原子荧光光度计火焰法与氢化法联用的原子荧光光度计,并取得了多项发明专利。2004年底,西安索坤技术开发有限公司迁至北京更名为北京金索坤技术开发有限公司。公司的科研技术一脉相承于西安索坤,并在此基础上不断创新求索。公司于2012年初入驻中关村科技产业园区通州园金桥科技产业基地,为公司的发展掀开了崭新的一页。

公司的“火焰法原子荧光光度计”项目被国家科技部列为“科技型中小企业创新基金”重点支持项目。

《火焰法与氢化法联用原子荧光光谱仪》分别被北京企业评价协会评为“科技创新成果一等奖”,被中国有色金属协会专家鉴定为国际先进水平从而获得“科技发明二等奖”。该项目是国家地质调查局科研经费支持的重点示范应用项目。

金索坤新一代原子荧光光度计四大特色

经过三十多年的苦心研究,金索坤研发出出的新一代原子荧光光度计具有多、快、好、省等特点,其中:

多-检测元素多

火焰原子荧光光谱法专利技术的应用使得原子荧光光度计只能测试11 种元素成为历史。目前,金索坤原子荧光光度计将检测元素拓展到了20 种。新增的检测元素为:金、银、铜、铁、钴、镍、铬、锰、铟。

快-测试速度快

金索坤连续流动进样专利技术的应用使得原子荧光光度计的工作效率是传统进样方式仪器工作效率的三倍。目前测试一个样品三次数据仅需30 秒。

好-技术指标好

多项技术专利的应用使得金索坤原子荧光光度计各项技术指标全面优于国家标准。优异的重复性(RSD)指标为仪器提供可靠的数据打下坚实的基础。

省-省事 省耗材

集扩式传输室和多功能反应模块专利技术的应用使得原子荧光光度计各系统部件高度集成,其精简的结构为安装、调试、维护带来便利。此外,连续流动进样专利技术的应用将传统的进样定量改为定速,避免使用了不耐酸、易腐蚀漏液、价格昂贵的注射泵,节约了耗材。

了解更多金索坤新一代原子荧光光度计产品

SK-乐析 原子荧光光度计

SK-典越 火焰原子荧光光度计

SK-博析-LC 液相色谱原子荧光联用仪










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