激光激发原子荧光光谱分析法概述

概述

激光辐射的强度非常高，是普通光辐射强度的106〜1016倍。 激光技术的出现为光谱技术的发展开辟了一片崭新的天地。激光以多种方式被应用于原子光谱分析中，并由此产生了许多新的分析方法，如激光原子吸收光谱分析法（LAAS）、激光增强离子光谱分析法（LEIS）、共振离子化质谱分析法（RIMS）等。用激光作为原子荧光光谱分析法（AFS）的光源就产生了激光激发原子荧光光谱分析法（laser excited atomic fluorescence spectrometry， LEAFS）。对于大多数元素而言，LEAFS 是一种高选择性、高灵敏度的原子光谱分析技术，尤其是在电热石墨炉原子化器（ETA） 中，其绝对检出限（LOD）通常可达飞克级（10-15 g）。

原子荧光光谱分析法是利用样品中待测元素被原子化为基态自由原子后，对来自光源的特征辐射吸收而产生的原子荧 光进行定量分析的一种原子光谱分析法，该法是 Winefordner 等在1964年首先提出的。七年之后，Denton 和Malmstadt 用倍频 Q 开关红宝石激光泵浦染料激光在火焰中激发产生原子荧光，极大地提高了方法的灵敏度。与此同时，Fraser 和 Winefordner 也用氮气激光泵浦染料激光作为 LEAFS 的激发源。20世纪80年代，商品化的石墨炉原子化器被应用于 LEAFS 中，从而进一 步改善了 LEAFS 的检出限。

激光饱和激发是 LEAFS 中的一个重要概念。下图为原子荧光光谱分析法中典型的激发饱和曲线。采用经典光源（如高强度空心阴极灯、无极放电灯或鼐弧灯）作激发光源的原子荧光光谱分析法。

由于EvEs，原子荧光信号的强度处于曲线斜率为1的区段。在经典光源辐射下，待测原子的受激活化率远远低于去活化率，绝大多数原子处于基态，因而不能获得最大荧光信号 BFmax。 在此条件下，荧光信号正比于荧光量子效率，荧光强度与待测原子浓度及激发光源的强度成正比，因此激发光源的稳定性严重影响测量的稳定性。当激发光源的强度大到足以使待测原子的受激活化率与去活化率相等时称为饱和激发。激光光源有足够的强度实现饱和激发， 即相当于图中饱和曲线中斜率为零，EvEs的区段，从而获得最大荧光信号晶讪心在饱和激发条件下，原子荧光强度不随激发光源强度的增减而改变。在一定实验条件下，此时原子荧光强度仅与待测原子的浓度成正比。即当激发光源强度超过临界辐射强度时，原子荧光信号将不受光源波动的影响。此时噪声主要来源于散射光和离散光等非 特征散射光的强度，而且这些噪声信号仍然与激发光源强度成正比。 消除这种干扰的方法通常是在 LEAFS 中采用非共振荧光进行检测，即用某一特征波长的激光对被测元素的原子进行激发，而在另一波长下对产生的原子荧光进行检测，由于散射噪声和原子荧光的波长不同， 因此只要利用适当的单色仪就能比较容易地消除其影响。

LEAFS 法与传统 AFS 法的主要差别就在于前者使用了激光作为激发光源，下图所示是 LEAFS 典型的仪器组成示意图。