پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت-(گروه مهندسی شیمی)

طیف سنج فلورسانس اتمی چیست؟

طیف سنج فلورسانس اتمی(AFS) مانند جذب اتمی و نشر اتمی از تکنیک های آنالیز عناصر در حالت اتمی می باشد. آنالیز عناصر توسط دستگاه فلورسانس اتمی براساس اندازه گیری میزان شدت نور منتشر شده توسط عنصر صورت می گیرد. فلورسانس اتمی معمولاً برای مواردی که نیاز به حساسیت و دقت بالایی باشد، به کار برده می شود. در واقع مزیت آن نسبت به جذب اتمی همین حساسیت بالاتر در اندازه گیری آنالیت می باشد. از اسپکتروسکوپی فلورسانس اتمی اصطلاحاً برای عناصر Trace که قابلیت نشر اتمی دارند استفاده می کنند. این دستگاه را می توان به طور ویژه ای در آنالیز عناصر فلزی آب، نفت و نمونه های بیولوژیکی در آزمایشگاه بکار برد.

انواع طیف سنج فلورسانس اتمی

دستگاه فلوئورسانس اتمی دارای انواع مختلفی می باشد که در حال حاضر فلورسانس اتمی رزونانسی به دلیل ایجاد برانگیختگی انتخابی در الکترون ها و کمترین میزان تداخل بیشترین کاربرد را دارد. سایر مدل های فلورسانس اتمی عبارتند از:

• • فلورسانس خط مستقیم
  • فلورسانس پله ای
  • فلورسانس حساس
  • فلورسانس چند فتونی

بخش های مهم فلورسانس اتمی

یک دستگاه فلورسانس اتمی از چندین بخش تشکیل شده است که با هماهنگی دیگر بخش ها کار می کنند. این بخش ها عبارتند از:

منبع نور دستگاه فلوئورسانس اتمی

منبع تابش نور در دستگاه فلورسانس اتمی (AFS) همانند دستگاه جذب اتمی معمولاً یک لامپ هالوکاتد HCL می باشد. این لامپ باید قابلیت برانگیخته کردن اتم های آن عنصر را با ایجاد یک طول موج خاص داشته باشد. منبع نور در فلورسانس اتمی برخلاف سایر تجهیزات نوری در زاویه قرار می گیرد. دلیل آن هم این است که دتکتور تنها بایست نور منتشر یافته توسط عنصر را اندازه گیری کند و نوری که از منبع منتشر می شود نباید در مسیر اندازه گیری دتکتور باشد. از دیگر مزایای این کار امکان افزایش شدت نور لامپ می باشد که مستقیماً در میزان برانگیختگی اتم و در نهایت تعیین غلظت دقیقتر موثر است.

نمونه

در دستگاه فلوئورسانس اتمی نمونه آنالیت همیشه باید در فاز گازی باشد. این کار با استفاده از یک اتمایزر، نبولایزر و یا تولید هیدرید با یک عامل کاهنده قوی انجام می گیرد. برای جیوه نیز از بخار سرد استفاده می شود. در دستگاه هایی مثل مدل Lumina 3400 از کمپانی آرورا در واقع نمونه در داخل سیستم ژنراتور هیدرید بخار HVG بصورت هیدرید در می آید.

آشکار ساز یا دتکتور

دتکتور (Detector) بخشی از دستگاه اتمیک فلورسانس می باشد که وظیفه اندازه گیری شدت نور منتشر شده را به عهده دارد. به طور کلی دتکتور ها با تبدیل نور دریافتی به انرژی الکتریکی و اندازه گیری سیگنال آن این کار را انجام می دهد.

مکانیسم فلوئورسانس اتمی

در دستگاه AFS هم مانند دستگاه جذب اتمی، حالت اتمی عنصر مطلوب، توسط یک شعله ایجاد می شود. برای دستگاه هائی که فقط برای آنالیز عناصر در حالت هیدرید است از یک کوره کوچک الکتریکی برای تولید دما تا 1100 درجه نیز استفاده می شود. پس از آن نور از یک منبع که معمولاً لامپ هالوکاتد عنصر مورد نظر می باشد، منتشر می گردد. در اثر برخورد نور لامپ با اتم های ماده مورد نظر، الکترون های لایه ظرفیت انرژی آن را دریافت کرده و برانگیخته می شوند و به لایه بالاتر منتقل می شوند. انتقال الکترون ها به لایه بالاتر یک حالت ناپایدار است. بنابراین الکترون ها تمایل دارند به سرعت به حالت اول باز گردند. این عمل باعث از دست دادن انرژی به صورت نور با طول موج خاصی می شود. شدت این نور منتشر شده توسط آشکارساز یا Detector اندازه گیری می شود. با اندازه گیری شدت نور انتشار یافته توسط دتکتور، کمیت عنصر مورد نظر تخمین زده می شود. هر چه شدت نور انتشار یافته بیشتر باشد غلظت عنصر مورد نظر بیشتر می باشد.

کاربردهای فلورسانس اتمی

طیف سنجی فلورسانس اتمی یا Atomic Fluorescence Spectroscopy یک روش ایده ال برای اندازه گیری غلظت جیوه و عناصر هیدراته (مانند کادمیوم، آرسنیک، سلنیوم، سرب، قلع، بیسموت، آنتیمون، تلوریم، روی و ژرمانیم) می باشد. امکان تشخیص در محدوده های غلظت پایین تا ppt این دستگاه را متمایز از دیگر دستگاه های آنالیز می سازد. اسپکتروفتومتر فلورسانس اتمی در زمینه های مختلف علمی، تحقیقاتی و تشخیصی مانند بیوشیمی، بهداشت محیط، زمین شناسی، داروسازی، شیمی، پزشکی به کار برده می شود.