冷原子熒光測汞儀概述

汞是我國實施廢水排放總量控制的基本指標(biāo)，隨著工業(yè)化的持續(xù)推進，排放到環(huán)境內(nèi)部的汞數(shù)量快速增加，如今水、土壤以及大氣內(nèi)部的汞數(shù)量逐年增加，已經(jīng)威脅到人類的長久發(fā)展。

如今，世界衛(wèi)生組織已經(jīng)將汞作為首要考慮的環(huán)境污染物質(zhì)，我國也將汞作為一個限量指標(biāo)納入相關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，并將其作為飲用水質(zhì)量檢測的一個重要項目。近年來，我國對于水的質(zhì)量安全越來越重視，并下決心做好這項工作，保證水資源的安全與人們的身體健康。

冷原子熒光測汞儀在吸收國外先進技術(shù)的同時，結(jié)合國內(nèi)的實際，致力于冷原子熒光測汞儀的研究、設(shè)計、制造已歷20余年，產(chǎn)品遍及全國。冷原子熒光測汞儀為痕量汞分析專用儀器，特別適用于環(huán)境監(jiān)測、衛(wèi)生防疫、食品檢驗、計量測試、水文地質(zhì)和科學(xué)研究等部門各類樣品中痕量和超痕量汞的分析測定。經(jīng)性能測試結(jié)果表明，本儀器靈敏度高，穩(wěn)定性好、記憶效應(yīng)小、數(shù)字顯示直觀、結(jié)果自動計算打印，因此操作方便，測定快速?？删_測定水、大氣、化妝品、食品、礦物、生物和人體組織等樣品中的微量汞。適用于環(huán)境監(jiān)測、食品衛(wèi)生、自來水、質(zhì)量監(jiān)督檢驗、石油化工等部門。

冷原子熒光測汞儀原理

由光源低壓汞燈發(fā)射出的253.7nm波長的激發(fā)光，通過透鏡聚焦，照射在常溫下氣化的試樣中汞原子蒸氣上，基態(tài)汞原子被激發(fā)躍遷到高能態(tài)，然后去激發(fā)返回到基態(tài)時而輻射出與激發(fā)光相同波長的共振熒光，此熒光經(jīng)透鏡聚焦于檢測器光電倍增管的光陰極上，光電流經(jīng)放大，其模擬信號經(jīng)微機處理轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號被測量，當(dāng)汞濃度很低時，熒光強度與試樣中汞濃度呈線性關(guān)系，因此可用于汞的定量分析。

低壓汞燈發(fā)出253.7nm譜線，照射到被測樣品生成的汞蒸汽上，汞原子輻射出熒火，由光電倍增管轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換后由單片機進行數(shù)據(jù)處理、LED顯示、打印出測試結(jié)果。

儀器采用過量的氯化亞錫與樣品中的充分反應(yīng),其反應(yīng)式如下:

HgCl2+snCl2=SnCl2+Hg(氣體)

生成的汞蒸汽在載氣的帶動下，從原子嘴中噴出，接受由低汞燈發(fā)出波長為253.7nm的激發(fā)光照射，基態(tài)汞原子被激發(fā)到高能態(tài)，當(dāng)返回到基態(tài)時輻射出共振熒光，此熒光經(jīng)聚光鏡聚焦于光電倍增管，實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，光電流經(jīng)放大(可用記錄儀記錄峰值)，A/D轉(zhuǎn)換，由計算機處理，并可打印計算結(jié)果。

當(dāng)汞濃度很低時，熒光強度與汞濃度呈良好的線性關(guān)系，據(jù)此可用于痕量汞的定量測定。

冷原子熒光測汞儀的總體結(jié)構(gòu)和工作過程

冷原子熒光測汞儀結(jié)構(gòu)主要包括：

1.原子化系統(tǒng)

本系統(tǒng)由還原劑定量加液器、樣品注射、汞發(fā)生器以及熒光池中的原子嘴等部分組成。測定時只要按動還原荊進液閥按鈕，定量加液器就能自動的將一定量(每按動一次為0.5m1)還原劑氧化亞錫溶液加入汞發(fā)生器中，隨后根據(jù)樣品濃度的高低不同而用玻璃注射器抽取0.5-1m1樣品液從硅橡膠密封口注射入汞發(fā)生器中，在載氣的鼓泡攪拌下，試樣中的汞離子被氯化亞錫還原成基態(tài)汞原子，并由載氣將汞原子蒸氣輸送到熒光池中的原子嘴，接受光源激發(fā)而產(chǎn)生熒光。

2.氣路系統(tǒng)

本系統(tǒng)控制供給汞發(fā)生器的載氣和原子嘴周圍屏蔽氣的流量，其流量分別通過各自流量計的調(diào)節(jié)閥進行手動調(diào)節(jié)。為了保證靈敏度和穩(wěn)定性，各自流量要適當(dāng)。本系統(tǒng)還利用載氣氣壓自動排出汞發(fā)生器中還原反應(yīng)后的廢液，以便進行下一次測定。

3.光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

本系統(tǒng)是將基態(tài)汞原子接受光源激發(fā)后所產(chǎn)生的熒光，經(jīng)聚光鏡會聚在日盲光電倍增管的光陰極上，以此將熒光信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)放大后被測量。

4. 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

本系統(tǒng)利用計算機處理數(shù)據(jù)，其主要功能為：

(1)信號的模/數(shù)轉(zhuǎn)換：把儀器送來韻模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。

(2)信號處理：計算機通過鍵盤接受操作者的命令，對數(shù)字信號進行分類顯示：記錄。

(3)數(shù)據(jù)處理：可以直接以濃度為單位，用Z小二乘法編輯標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)曲線和一點法等對樣品分析進行濃度校準(zhǔn)、統(tǒng)計誤差、截距、斜率、相關(guān)系數(shù)等計算和報告打印，同時可剔除不正常值后再計算。

冷原子熒光測汞儀的主要特點和性能

1.具有嚴(yán)格防止熒光鋅滅的氣路系統(tǒng)

由于空氣中的氧和二氧化碳等強烈地YZ熒光信號，因為猝滅了汞原子所發(fā)射的熒光，因此大大降低了熒光量子效率。為此本儀器采用了惰性氣體氬屏蔽原子嘴激發(fā)區(qū)，保護激發(fā)態(tài)的汞原子，使之發(fā)射的熒光免受空氣中氧和二氧化碳所猝滅，因此大大提高了儀器的靈敏度和穩(wěn)定性。同時該儀器具有一整套全封閉式的半自動進液和排度液的氣路系統(tǒng)，防止了空氣進入氣路，使之包括熒光池在內(nèi)的整個氣路系統(tǒng)全被載氣所充滿，在激發(fā)區(qū)和汞蒸氣中不混合有熒光猝滅荊空氣，以此保證儀器的高靈敏度和高穩(wěn)定性。

2.具有消除記憶效應(yīng)的裝置

冷原子熒光測汞儀在測定過程中因還原反應(yīng)產(chǎn)生的汞蒸氣會累積在熒光池內(nèi)而產(chǎn)生記憶效應(yīng)，使儀器難于回到基點或回到基點的速度減慢，降低了工作效率。為此該儀器在熒光池底部開有排氣口，用導(dǎo)管接向室外，在測定過程中讓其自然排出虛汞蒸氣同時又按裝有與熒光池相連接的大抽氣量(抽氣量5ml/min)的排廢氣泵，當(dāng)整個測定工作結(jié)束后即刻開動此泵強制性的排除熒光池內(nèi)累積虛汞，以此消除記憶效應(yīng)，保證測定工作的順利進行。

冷原子熒光測汞儀技術(shù)指標(biāo):

1.檢測下限：≤0.01ng/ml

2.線性相關(guān)系數(shù)：r>0.999

3.相對標(biāo)準(zhǔn)偏差：<4%

4.測量范圍：0-10.0ug/L

5.穩(wěn)定度：讀數(shù)漂移≤±2字/3分鐘(在A=0處)

6.精密度：變異系數(shù)≤4%

冷原子熒光測汞儀的操作

1.操作要點

開機后隨即調(diào)定所需的負(fù)高壓，預(yù)熱2O分鐘后程序閥在準(zhǔn)備狀態(tài)下打開氣源，用大流量的載氣和屏蔽氣置換熒光池和原子嘴內(nèi)的空氣，當(dāng)空氣大致排凈后，用各自的流量計調(diào)節(jié)閥將載氣和屏蔽氣調(diào)至工作所需要的流量，并調(diào)節(jié)好儀器的基點。

一般開機3O分鐘后即可工作，此時將程序閥轉(zhuǎn)至進樣狀態(tài)，并按動還原幫進液按鈕，使0.5ml還原劑(10%SnCl2溶液)進入汞發(fā)生器中，然后將程序闐轉(zhuǎn)到測量狀態(tài)，并再次調(diào)節(jié)載氣流量至所需值，這時載氣就自動鼓泡排除試劑空白汞，使其數(shù)字顯示為儀器基點值后，將程序閥轉(zhuǎn)到進樣狀態(tài)，用玻璃注射器吸1ml樣品液從硅橡膠密封口注入汞發(fā)生器中，然后立即將程序闐轉(zhuǎn)到測量狀態(tài)，這時儀器即刻顯示出樣品的熒光峰值并保持，此時按動計算機的有關(guān)功能鍵，隨即顯示和打印出樣品的分析結(jié)果。

當(dāng)熒光信號達(dá)到峰值后，立即將程序閥轉(zhuǎn)到排液狀態(tài)，將廢液從汞發(fā)生器中迅速自動排出至廢液瓶中，然后再將程序聞轉(zhuǎn)到準(zhǔn)備狀態(tài)，以便下一次測定。

2，Z佳測定條件的選定

(1)光電信增管工作負(fù)高壓的選定

由于相同型號的各個日盲光電倍增管其性能太不一樣，在同樣負(fù)高壓下，靈敏度相差很大，因此每臺儀器的光電倍增管的工作負(fù)高壓是不一樣的，需由試驗確定，一般應(yīng)在350-550V之間選定。

(2) 載氣和屏蔽氣的種類及流量的選定

載氣和屏蔽氣一般可采用氳或氮氣，但由于氮對熒光也有一定的猝滅作用，靈敏度較低，因此為了保證儀器的高靈敏度，用氬作載氣和屏蔽氣是必要的。測試結(jié)果表明，載氣和屏蔽氣用氳比用氮其靈敏度增加近9倍。載氣流量為100ml/min，屏蔽氣為600-1200ml/min時，其熒光峰值可穩(wěn)定在Zgao值。

冷原子熒光測汞儀注意事項

需要指出的是:受激的汞原子除了自發(fā)地返回基態(tài)而輻射熒光外,也會與背景粒子碰撞而把能量轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ｗ拥臒徇\動,因而產(chǎn)生了無熒光輻射的躍遷,降低了熒光強度,這就是原子熒光猝滅現(xiàn)象.由于受激汞原子與氬氣碰撞的幾率比空氣中的氮氣、氧氣、二氧化碳等小得多，引起的熒光猝滅小得多，因此采用氬氣作氣源時比用氮氣時儀器靈敏度要高得多。同樣地，儀器在測量過程中要求避免空氣侵入激發(fā)區(qū)，以減小由此而引起的熒光現(xiàn)象，提高儀器的穩(wěn)定性。