AAS & AFS进展－－激光激发原子荧光分析

    激光(LE)是一种特殊的光致发光，或曰受激辐射。较为常见的激光器有Ar+、氮分子、Nd：YAG、准分子激光器作为泵浦源、可调谐染料激光器。染料激光器具有很高的激发强度，可以提供高达数十兆瓦的峰值功率，同时具有下述特性：（1）高强度能量在时间和空间上高度集中；（2）单色性，发射谱线宽度窄；（3）方向性，真正的平行光，发散角小；（4）相干性，作为光波，位相一致。
激光是原子荧光光谱分析的理想激发光源。理论技术结果表明原子荧光光谱分析以激光作为激发光源时具有探测单个原子的能力，其灵敏度比空心阴极灯或无极放电灯作激发光源的灵敏度高出几个数量级[119]。LEAFS的高灵敏度特性使其在资源勘查、环境监测、新功能材料开发及生命科学研究等领域具有广阔的应用前景。需要指出的是，由于各种元素性质的差异，目前激光器性能也还不能作为单色光源，任选其辐射能量，因而激光原子荧光法也还不能对所有元素的分析灵敏度均有提高和改善。
近年来，随着激光技术的发展，各种激光器相继应用于分析领域[3]。如早期用于火焰AFS[120]，以后用于GFAFS[121]和ICP-AFS[122]，都达到了相当好的检出限。文献[123，124]综述了LE原子光谱技术，包括LEAFS。虽然LEAFS对分析工作者非常有吸引力，但是由于受设备条件的限制，目前在国际上只有为数不多的实验室开展这一方面的研究。我国薛猛、陶世权等[125，126]自行研制的AFS仪由电热原子化器（ETA）、准分子激光器泵浦的脉冲染料激光器等组成，采用XeCl准分子激光器为泵浦源，以FL3002E型脉冲染料激光器为光源，可调谐波长范围为217～800nm。电热石墨棒作为原子化器，用聚焦透镜将激光光束聚焦于石墨棒上部2mm处，激发该空间的原子，并用一石英透镜在垂直于激光光束的方向上收集该空间的原子荧光。该系统对Ga、In、Au、Pd和Pb的检测限为10-1～10-4 μg/L。成功地将激光原子荧光分析法应用于海洋沉积物研究[127]，在一定浓度的王水介质中用黄原脂棉吸附Pd等贵金属离子，而与大量Fe、Cr、Sb等基体元素分离，含Pd的黄原脂棉用含少量硝酸的盐酸加热处理解脱Pd，取20μl解脱液注入石墨炉原子化池内进行原子荧光测定。测Pd的相对检出限50pg／ml，绝对检出限1.0x10-12g，Au的相对检出限5pg／ml，绝对检出限1.O x10-13g。其装置的示意图见图5。

    采用高功率激光器与相应的原子化装置相结合，使之有可能成为单原子检测技术。Falk[128]讨论了LEAFS作为单原子检测的可行性，结论是如果用光俘获将原子限制在很小的体积中，用单元素测量方式是应该可以实现的。马万云等[129]研究了Hg原子双光子激发荧光过程与实验装置，用波长280.3nm LE将Hg从基态激发到61D2态，测量发出的579.1nm荧光，根据强度确定Hg原子数目，检出限达105～106个原子/cm3。
    阻碍LE技术商业化的主要原因是成本高和LE源的复杂性，因此研究更简单和低成本的LE源是今后发展的一个方向。