一、概述

原子荧光光谱分析法（AFS)是利用原子荧光谱线的波长和强度进行物质定性及定量分析方法，是介于原子发射光谱(AES）和原子吸收光谱（AAS)之间的光谱分析技术。其基本原理为原子蒸气吸收特征波长的光辐射后，原子被激发至高能级，再跃迁至低能级的过程中，原子所发射的光辐射称为原子荧光。原子荧光为光致发光，二次发光，激发光源停止时，再发射过程立即停止。对某一元素而言，原子吸收光辐射之后，根据跃迁过程中所涉及的能级不同，将发射出一组特征荧光谱线。由于在原子荧光光谱分析的实验条件下，大部分原子处于基态，而且能够激发的能级又取决于光源所发射的谱线，因而各元素的原子荧光谱线十分简单。根据所记录的荧光谱线的波长即可判断有哪些元素存在，这是定性分析的基础。原子荧光可分为3类，即共振荧光、非共振荧光和敏化荧光，其中以共振原子荧光最强，在分析中应用最广。优点为：

(1)检出限低，灵敏度高。对Zn、Cd等元素有相当低的检出限，Zn为0.04ng/cm3、Cd可达0.001ng/cm3由于原子荧光的辐射强度与激发光源成比例，采用新的高强度光源可进一步降低其检出限。现已有20多种元素低于原子吸收光谱法的检出限。

(2）干扰较少，谱线比较简单。非色散原子荧光分析仪，结构简单，价格便宜。

(3）标准曲线线性范围宽，可达3一5个数量级。

(4）可多元素同时测定。由于原子荧光是向空间各个方向发射的，比较容易制作多道仪器，因而能实现多元素同时测定。

二、原子关光光谱仪

原子荧光光谱仪可分为单道和多道两类，前者一次只能测量一个元素的荧光强度，后者一次可同时测量多个元素。

(1)辐射源：用于激发原子使其产生原子荧光。要求强度高，稳定性好。光源分连续光源和线光源。连续光源一般采用高压氛灯，功率可高达数百瓦。这种灯的测定灵敏度较低，光谱干扰较大，但是一个灯即可激发出各元素的荧光。常用的线光源为脉冲供电的空心阴极灯、无电极放电灯及70年代中期提出的可控温度梯度原子光谱灯。采用线光源时，测定某种元素需要配备该元素的光谱灯。可调染料激光也可作为辐射源，但短波部分能量不够。

(2）单色器：产生高纯单色光的装置，其作用为选出所需要测量的荧光谱线，排除其他光谱线的干扰。单色器有狭缝、色散元件（光栅或棱镜）和若干个反射镜或透镜所组成。使用单色器的仪器称为色散原子荧光光谱仪；不用单色器的仪器称为非色散原子荧光光谱仪。

(3）原子化器：将被测元素转化为原子蒸气的装置，可分为火焰原子化器和电热原子化器。火焰原子化器利用火焰使元素的化合物分解并生成原子蒸气，所用的火焰为空气一乙炔焰、氢一氢焰等。电热原子化器为利用电能产生原子蒸气的装置。电感藕合等离子焰也可作为原子化器，具有散射干扰少、荧光效率高的特点。

(4）检测器：测量原子荧光强度的装置，常用光电倍增管。它可将光能变为电能，荧光信号通过光电转换后被记录下来。

(5）显示装置：显示测量结果的装置，可以是电表、数字表、记录仪、打印机等。

荧光仪分为两类，色散型和非色散型。荧光仪与原子吸收仪相似，但光源与其他部件不在一条直线上，而是90度直角，而避免激发光源发射的辐射对原子荧光检测信号的影响。

元素形态分析的主要手段是联用技术，即将不同的元素形态分离系统与灵敏的检测器结合为一体，实现样品中元素不同形态的在线分离与测定。目前国外采用联用技术主要的有高效液相色谱一电感藕合等离子体质谱（HPLC-ICP-MS)和离子色谱一电感祸合等离子体质谱（IC-ICP-MS)为主。

蒸气发生／原子荧光光谱法（VG/AFS）最大的优点是测定砷、汞、硒、铅和镉等元素有较高的检测灵敏度，选择性好，又具有多元素检测能力的独特优势，而色谱分离（离子色谱或高效液相色谱）对这些元素是一种极为有效的手段。因此，两者结合的联用技术具有无可比拟的最佳效果。

色谱分离与原子荧光光谱仪联用可获得高灵敏度优势外，原子荧光光谱仪采用非色散光学系统，仪器结构简单，制造成本低，仪器价格比AAS、ICP一AES、ICP一MS便宜。且原子荧光已具备有蒸气发生系统的专用仪器。因此，简化仪器接口技术，以及消耗气体量较少，分析成本低，易于推广。

三、食品分析中的应用实例

国际上对食品和环境科学中有毒、有害有机污染物高度重视，且在有机污染物的监测分析有了很大发展。对某些元素已不再是总量分析，而是进行各种化合物的形态分析成为一种发展趋势。原子荧光光谱法具有设备简单、各元素相互之间的光谱干扰少和多元素可以同时测定等优点。

(1)水产品中汞元素形态分析：以5mol/L HCl-0.25mol/L NaCl为提取剂，超声波辅助提取，以5%(v/v）甲醇一0.05mol/L乙酸铵-0.1%(v/v)2一巰基乙醇为流动相，反相C18色谱柱分离，冷蒸气发生原子荧光法检测鱼肉、牡砺等中汞元素形态，可以将甲基汞、乙基汞和无机汞特异性分离，在1一20μg/L范围内呈良好线性响应，γ≥0.999，样品检出限分别为1μg/kg、2μg/kg和1μg/kg。在10μg/kg、50μg/kg和500μg/kg标准添加水平下，实际样品平均加标回收率为89％一106%，相对标准偏差（RSD)＜10%。

(2)大米中微量硒测定：对大米中微量硒的测定，在最佳条件下，硒浓度在0-80ng/mL范围内呈线性关系，检出限为0.1ng/mL，精密度为1.4%，回收率为98.5％一102.0%。

(3）水样中砷和汞同时测定：在仪器条件、盐酸浓度、硼氢化钾浓度和预还原剂浓度等因素最佳条件下，检出限为：砷，0.10μg/L;汞，0.05μg/L。

(4)罐装食品中锡测定：采用HNO3—H2SO4处理食品样品，氢化物发生原子荧光光谱法测定罐装食品中锡。检出限、相对标准偏差、回收率分别为：0.046g/L,3.27％和96.33％一99.54%。

(5)水果中铅、汞测定：采用微波消解样品处理技术和原子荧光光谱法，测定水果样品中铅和汞的含量，回收率分别为98.3％和85.7%、检出限分别为5ng/kg和0.15ng/kg。

(6）大米中微量汞测定：采用氢化物发生一原子荧光光谱法测定大米中微量汞，在最佳条件下，荧光强度与砷浓度在0.0478一100ng/mL范围内呈线性关系，检出限达0.0235ng/mL。对6种大米中汞测定，相对标准偏差小于2.1，回收率为92.6％一108.6%。

(7)蔬菜中微量砷测定：断续流动氢化物发生一原子荧光测定法测定蔬菜中微量砷，当砷含量为1.0-200.0μg/L时，线性关系良好，检出限为0.08μg/L。以50g/L硫脲一50g/L抗坏血酸为预还原剂，测定6种蔬菜中的砷含量，加标回收率为91.6％一104.0%，相对标准偏差为1.4％-2.1%。

(8)茶水中砷测定：采用氢化物发生原子荧光光谱法测定茶水中砷含量，样品经硝酸＋高氯酸（4+1)混合酸消解，在盐酸（6十94)溶液中加入30g/L硼氢化钾和5g/L氢氧化钾溶液使与溶液中砷离子反应生成氢化物，试样用硫脲及抗坏血酸混合溶液预还原。进取样量为1.2mL，载气流量为400mL/min。荧光强度与砷的质量浓度在0.20一100g/L范围内呈线性关系，方法的检出限为0.030g/L。对3种茶叶浸泡的茶水进行分析，回收率为97.7％一101.5%。

(9)粮食中镐测定：粮食试样经湿消解或干灰化后，加入硼氢化钾，试样中的镉与硼氢化钾反应生成镉的挥发性物质。由氢气带入石英原子化器中，在镉空心阴极灯的发射光激发下产生原子荧光，其荧光强度在一定条件下与被测定液中镉的浓度成正比，与标准系列比较定量。

(10）虾粉中总砷测定：利用原子荧光光谱法测定虾粉中的总砷，比较硝酸十高氯酸，硝酸十硫酸湿法消解及氧化镁和硝酸镁存在下的干法消解，发现只有干法消解测定结果与标准物质吻合。采用干法消解对虾粉中砷的测定方法进行多次测定，平均回收率为95.9%，相对标准偏差为0.75％一2.20%。