AAS、AES、AFS共同點及區別

AAS、AES與AFS

（ 一）基本概念：

    ①AAS（原子吸收光譜）是基于氣態的基態原子外層電子對紫外光和可見光的吸收為基礎的分析方法。（基于物質所產生的原子蒸氣對特征譜線（通常是待測元素的特征譜線）的吸收作用來進行元素定量分析的一種方法。）

    原子吸收光譜分析的基本過程：

    （1）用該元素的銳線光源發射出特征輻射；

    （2）試樣在原子化器中被蒸發、解離為氣態基態原子；

    （3）當元素的特征輻射通過該元素的氣態基態原子區時，部分光被蒸氣中基態原子吸收而減弱，通過單色器和檢測器測得特征譜線被減弱的程度，即吸光度，根據吸光度與被測元素的濃度成線性關系，從而進行元素的定量分析。

    ②AES（原子發射光譜）原子發射光譜分析是根據原子所發射的光譜來測定物質的化學組分的。

不同物質由不同元素的原子所組成，而原子都包含著一個結構緊密的原子核，核外圍繞著不斷運動的電子 。每個電子處于一定的能級上，具有一定的能量。在正常的情況下，原子處于穩定狀態，它的能量是最低的，這種狀態稱為基態。但當原子受到能量(如熱能、電能等)的作用時，原子由于與高速運動的氣態粒子和電子相互碰撞而獲得了能量，使原子中外層的電子從基態躍遷到更高的能級上，處在這種狀態的原子稱激發態。電子從基態躍遷至激發態所需的能量稱為激發電位，當外加的能量足夠大時，原子中的電子脫離原子核的束縛力，使原子成為離子，這種過程稱為電離。原子失去一個電子成為離子時所需要的能量稱為一級電離電位。離子中的外層電子也能被激發，其所需的能量即為相應離子的激發電位 。

  處于激發態的原子是十分不穩定的，在極短的時間內便躍遷至基態或其它較低的能級上。當原子從較高能級躍遷到基態或其它較低的能級的過程中，將釋放出多余的能量，這種能量是以一定波長的電磁波的形式輻射出去的，其輻射的能量可用下式表示：

E2、E1分別為高能級、低能級的能量，h為普朗克(Planck)常數；v 及λ分別為所發射電磁波的頻率及波長，c為光在真空中的速度。

每一條所發射的譜線的波長，取決于躍遷前后兩個能級之差。由于原子的能級很多，原子在被激發后，其外層電子可有不同的躍遷，但這些躍遷應遵循一定的規則(即“光譜選律”)，因此對特定元素的原子可產生一系列不同波長的特征光譜線，這些譜線按一定的順序排列，并保持一定的強度比例。

光譜分析就是從識別這些元素的特征光譜來鑒別元素的存在(定性分析)，而這些光譜線的強度又與試樣中該元素的含量有關，因此又可利用這些譜線的強度來測定元素的含量(定量分析)。這就是發射光譜分析的基本依據。

    ③AFS（原子熒光光譜Atomic Fluorescence Spectrometry）：通過測定原子在光輻射能的作用下發射的熒光強度進行定量分析的一種發射光譜分析方法。

（二）三者的區別與聯系

    相似之處——產生光譜的對象都是原子

    不同之處——AAS是基于“基態原子”選擇性吸收光輻射能（hv），并使該光輻射強度降低而產生的光譜（共振吸收線）；

    AES是基態原子受到熱、電或光能的作用，原子從基態躍遷至激發態，然后再返回到基態時所產生俄光譜（共振發射線和非共振發射線）。

    AFS氣態原子吸收光源的特征輻射后，原子外層電子躍遷到激發態，然后返回到基態或較低能態，同時發射出與原子激發波長相同或不同的輻射即為原子熒光，是光致二次發光。AFS本質上仍是發射光譜。

    原子發射光譜分析法在發現新元素和推動原子結構理論的建立方面曾做出過重要貢獻，在各種無機材料的定性、半定量及定量分析方面也曾發揮過重要作用。近20年來，由于新型光源、色散儀和檢測技術的飛速發展，原子發射光譜分析法得到更廣泛的應用。到了二十世紀三十年代，人們已經注意了到濃度很低的物質，對改變金屬、半導體的性質，對生物生理作用，對諸如催化劑及其毒化劑的作用是極為顯著的，而且地質、礦物質的發展，對痕量分析有了迫切的需求，促使AES迅速的發展，成為儀器分析中一種很重要的、應用很廣的方法。而到了五十年代末、六十年代初，由于原子吸收分析法（AAS）的崛起，AES中的一些缺點，使它顯得比AAS有所遜色，出現一種AAS欲取代AES的趨勢。但是到了七十年代以后，由于新的激發光源如ICP、激光等的應用，及新的進樣方式的出現，先進的電子技術的應用，使古老的AES分析技術得到復蘇，注入新的活力，使它仍然是儀器分析中的重要分析方法之一。

（三）三者的特點：

AAS原子吸收光譜分析的特點：

    靈敏度高：火焰原子法，ppm級，有時可達ppb級；

    石墨爐可達10-9~10-14(ppt級或更低)；

    準確度高：FAAS的RSD可達1~3%. 測定范圍廣，可測70種元素。

    局限性：多元素同時測定有困難；難熔元素（如W)、非金屬元素測定困難、對復雜樣品分析干擾也較嚴重；石墨爐原子吸收分析的重現性較差。

AES原子發射光譜法的特點：

    靈敏度高（10-3~10-9g）；選擇性好；可同時分析幾十種元素；線性范圍約2個數量級。若采用電感耦合等離子體光源，則線性范圍可擴大至6~7個數量級，可直接分析試樣中高、中、低含量的組分。可進行定性分析，此特點優于原子吸收法。

局限：

    1）.在經典分析中，影響譜線強度的因素較多，尤其是試樣組分的影響較為顯著，所以對標準參比的組分要求較高。

    2）.含量（濃度）較大時，準確度較差。

    3）.只能用于元素分析，不能進行結構、形態的測定。

    4）.大多數非金屬元素難以得到靈敏的光譜線。

AFS原子熒光光譜法的特點：

    靈敏度高，檢出限較低。采用高強度光源可進一步降低檢出限；

    譜線干擾較少，可以做成非色散AFS；校正曲線范圍寬（3~5個數量級）；

易制成多道儀器——多元素同時測定；熒光淬滅效應、復雜基體效應等可使測定靈敏度降低；散色光干擾；可測量的元素不多，應用不廣泛（主要音位AES和AAS的廣泛應用，與它們相比，AFS沒有明顯的優勢）