小型荧光光谱仪

2012年1月10日，2011年北京光谱年会在北京国家图书馆召开。在原子光谱分析技术及仪器方面的发展指出了：原子荧光仪器小型化、专用型，拓展分析元素能力，是国产AFS分析技术发展的趋势。http://www.instrument.com.cn/news/20120112/073066.shtml 原子荧光一直是国产原子光谱仪器的强项。BCEIA 2011上，各仪器公司纷纷推出专用化的原子荧光重金属检测仪以适应国内分析需要。设计专用小型化仪器，拓宽原子荧光分析元素的能力是仪器发展的趋势，突破局限的氢化物发生方式，采用更高温度原子化手段必将成为发展的重点。 原子荧光光谱仪(AFS)的基本原理是，基态原子的外层电子吸收特征辐射能量被激发到高能级，受激发原子的外层电子从激发态(高能级)回基态(低能级)时会发射一定波长的辐射(原子荧光)，因荧光的强弱与样品中待测元素的含量成线性关系，因此可对样品中待测元素进行定量。它是有阴极灯、检测系统、原子化器、蒸汽发生系统、泵等构成。砷、铅、镉、锑、铋、锗、硒、碲等元素的氢化物具有挥发性，通常为气态，利用硼氢化钾或硼氢化钠作为还原剂，将样品溶剂中的待分析元素的原子还原为挥发性共价气态氢化物(或原子蒸汽)，然后借助载气将其导入原子化器，在火焰中原子化而形成基态原子。原子荧光光谱仪(AFS)在20世纪60年代提出，具有中国特色，是优良的痕量分析技术，广泛应用于农业环境、食品、生物医药等领域，如测定土壤、植物、化肥中的Hg、As、Pb、Se、Cd、Ge、Bi、Sn、Sb、Te，测定饮料、水、蔬菜、粮食、肉制品中的Hg、As、Pb、Se、Cd、Ge、Bi、Sn，测定中药、制剂、生物组织中的Hg、As、Pb、Se、Cd、Ge、Bi、Sn、Sb、Te等。 来自清华大学分析中心的张四纯博士介绍了“食品安全领域的砷形态分析”。砷形态分析测定方法有银盐法、砷斑法、气象色谱法、冷阱氢化物分离法、电化学法、气相化学发光法。最好的方法是HPLC和ICP-MS联用，但是检测的成本很高。张博士所在的课题组研究了一种基于介质阻挡放电的原子荧光原子化器，有效地降低了放电产生的背景，并利于实现小型化。并于吉天仪器公司合作开发生产了HPLC和原子荧光联用仪器。新型原子荧光光谱仪的相关创新点(1) 集成化设计的高性能顺序注射进样系统；(2) 高精度(0.001MPa)数字化压力监测系统；(3) 吹扫式压力平衡四通混合模块，微死体积PEEK单向阀，获得最小的剪流和紊流，使得信号峰形具有无与伦比的平滑度和重现度；(4) 全新的终身免维护喷流型三级气液分离器，自动排出废液；(5) 高效新型全陶瓷红外加热，精确控温石英炉原子化器；(6) 无需屏蔽气的单层炉管设计,可大大节省氩气消耗；(7) 智能化漏液、气路压力和原子化室避光实时报警，保证仪器的正常工作状态；

在实际生活中，我们不可能面面俱到。有时候过分最求高指标，就会走进一些误区。浪费金钱和精力。好了，废话不多说，今天主要就以X荧光光谱仪为例，和大家谈谈X荧光光谱仪选购过程中，常常犯的一些错误。我们需要明白评价一台X荧光光谱仪好坏的技术指标是多重、综合的。大部分用户关心和看重的主要有分析元素范围，即我们通常所说的可分析元素有哪些，分析时间长短，精确度如何等。技术指标的重要性最终还是取决于应用目的。误区1：片面追求高指标。买一台仪器恨不得把元素周期表里的元素全测了，可实际应用的时候，只简单的测几种元素。对于工业分析而言，被分析样品的种类是确定的，甚至是单一的，对结果的要求也是确定的。特别是一些企业，可能它的实验室永远就测试一两种样品、一两种元素，甚至对元素的含量也简单的描述为不大于多少就行。对于远远高出这些要求的指标的追求实际上是一种资源的浪费。比如：大多数水泥厂的控制分析只做钙、铁，用于率值控制需要测钙、铁、硅、铝，全分析则要求增加Na、Mg、S、K等元素，几万元的钙铁仪便可满足控制要求，如追求能测硅铝则需要约十万元的多元素分析仪，多元素分析仪完全可以满足率值控制四种主要元素分析的要求，如一定要提出更高精度和速度的要求就需要约百万元的小型多道X荧光光谱仪了。由于被分析样品的确定性，经验系数法是最有效的分析方法，如果一定要追求无标样法，便达不到经验系数法的效果。本来被测元素是确定的，而且数量有限，固定道就可以解决问题，一味追求可变道，既多花了钱，还牺牲了稳定性和分析时间；就能量色散型X射线荧光谱仪而言，道数也并非越多越好。所以在购买X荧光光谱仪前，一定要清楚自己买来干什么，然后才能确定型号。误区2：片面追求准确度。每当谈到仪器性能，往往会自然而然地把结果是否准确作为第一判断标准，而且在日常应用中也会把大量的精力用于判断仪器“准不准”，最常见的就是与化学分析“对结果”。准确性固然重要，但作为工业分析而言，精密度决不可忽视，首先要关注的是精密度问题，也就是说，同一样品多次测量，其结果应有良好的一致性，每一测量结果与均值的差要足够小，至于测量值与真值的差，往往属于系统偏差，是可以进行数学校正的。这个可以理解，你对同一样品的同一元素进行两次测量，一次结果为1，一次结果为2，哪么如何上报实验结果？误区3：不重视稳定性和重现性。所谓稳定性是指同一样品连续测量多次（通常为21次）的标准偏差，而重现性则是同一样品间隔较长时间后再次测量的结果之间的一致性。这两项指标是作为工业分析仪器的关键指标，工业分析的结果主要是用于生产过程的控制和参数调整，分析结果的相对变化直接关系着过程控制和调节。而相对变化的准确测量是建立在稳定性和重复性之上的。误区4：分析时间越短越好。X射线测量是随机事件的统计测量，是由统计规律决定的，计数的绝对量取决于测量时间，并直接决定着测量误差的大小，足够长的测量时间是测量精度的前提条件，为了保证测量精度，必须有足够的测量时间。