高灵敏度原子荧光光谱分析系统的研制及测试

张硕 弓振斌

(厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室，环境与生态学院，厦门361005)

1 引言

原子荧光光谱法(AFS)是一种选择性好、检测能力优异的痕量/超痕量元素分析方法，其仪器结构简单、易于维护，在各行业均具有非常广泛的应用基础。因而，研发新型AFS系统，改善仪器检测性能，无疑具有重大的实用意义。增加激发光源强度是提高AFS仪器灵敏度的有效途径之一。文献［1～4］将ICP-AFS/IFS仪器的空心阴极灯(HCL)光源供电方式改变为安培级大电流微秒脉冲供电(HCMP)，并成功改善了仪器对Cu，Ag，Zn，Al，Ca，Eu，Yb等元素的检出限。若将这种光源应用于目前广泛普及的氢化物发生(HG)AFS仪器中，则同样有望改善其对As，Se，Sb，Ge等元素的检测能力。本工作以HCMP-HCL为激发光源，研制了高灵敏度HG-AFS系统。以As，Se两元素为例，对系统性能的评估结果表明，此系统稳定好、灵敏度高，其检测能力较现有商品仪器有显著优势。

2 实验部分

2.1 AFS系统整体设计［5］本工作建立的高灵敏度HG-AFS系统使用蠕动泵进样氢化物发生装置(北京吉天仪器有限公司)作为进样装置;以实验室自制HCMP电源驱动特制双阴极高性能空心阴极灯(北京有色金属研究总院)作为激发光源;以R7154光电倍增管(日本滨松公司)为检测器并在其窗口前方加装FN-193N窄带滤光片(中心波长190.6 nm，半峰宽22.4 nm，美国ACTON公司)以消除进入检测器的杂散光;使用CR111＆200高速整形放大器(美国CREMAT公司)对检测器输出的微秒级脉冲信号进行电流-电压转换及放大，再由自制门积分器对放大器输出信号进行累加及保持;积分器保持电容上的电压值经模/数转换器处理后，由计算机软件读取并换算为荧光信号值。

2.2 试剂 HCl，KOH为优级纯，KBH4为分析纯(国药集团化学试剂有限公司);As，Se标准溶液(国家标准物质中心);超纯水(阻抗 ＞18 MΩ·cm);配制10%HCl溶液，并用其稀释 As，Se标准溶液，配制成浓度为0.0，0.2，0.5，1.0，2.0 和4.0 μg/L 的 As标准系列，以及浓度为0.0，0.5，1.0，2.0，4.0 和6.0 μg/L 的 Se标准系列溶液;另配制含2.0%KBH4及0.5%KOH的还原剂溶液。

2.3 系统工作参数 HCl溶液及还原剂均以8.0 mL/min流速连续进样，载气(Ar)流速400 mL/min，屏蔽气800 mL/min，原子化器高度8 mm;HCMP供电电压900 V，频率300 Hz，脉宽9.0 μs，HCL双阴极峰值电流各为1 A;倍增管电压为As 360 V，Se 380 V;积分器在HCL点灯16.0 μs后触发采集，采样门宽度23.0 μs，单次样品测定的数据采集时间为6 s。

3 结果与讨论

3.1 HCMP-HCL光源性能测试 使用USB2000+光谱仪扫描光源的发射光谱。以As为例，图1所示HCMP-HCL原子谱线强度较常规脉冲供电(CP-HCL，300 Hz，150 μs，60 mA)光源有数倍增强，激发AFS能力显著提升。

图1 As HCL发射光谱Fig.1 Emission spectra of As hollow cathode lamp(HCL)a:High current microseeond pulsed(HCMP)-HCL;b:Conventional pulse(CP)-HCL.

3.2 系统性能评估 定义连续测试同一浓度标准溶液7次的相对标准偏差为系统精密度(RSD);测定As，Se标准系列，得到两元素标准工作曲线分别为y=767.3x+45.7与y=432.1x+34.8;测定10%HCl溶液15次，并将其结果的标准偏差作为系统噪声(SD)，3倍系统噪声(3σ，n=15)相当的浓度定义为系统检出限(DL)。由表1可见，系统检出限达到10-12量级，且有较好的稳定性，As，Se分别在0.06 ～4.0 μg/L 与0.06 ～6.0 μg/L 浓度范围内线性良好。与近几年文献报道商品仪器(Commercial AFS)测定砷［6～8］、硒［6，9，10］的检出限相比，本方法的高灵敏度 AFS 系统有明显优势。

表1 系统性能评估结果Table1 Data of system performance evaluation

1 Masamba W R，Smith B W，Krupa R J，Winefordner J D.Appl.Spectrosc.，1988，42(5):872 －878

2 HUANG Ben-Li，YANG Peng-Yuan，LIN Yue-He，WANG Xiao-Ru，YUAN Dong-Xing.Chin.J.Anal.Chem.，1991，19(3):259 －262黄本立，杨芃原，林跃河，王小如，袁东星.分析化学，1991，19(3):259－262

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8 Huang M，Gan W，Xie S S.Analytical Methods，2014，6(6):1796－1801

9 YI Fan，LANG Chun-Yan，ZHANG Feng-Ying.Phys.Test.Chem.Anal.(Part B:Chem.Anal.)，2012，48(3):315 －320伊 帆，郎春燕，张凤英.理化检验-化学分册，2012，48(3):315－320

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