Generación y características de la espectroscopia de fluorescencia atómica

6.1.1.1 Generación del espectro de fluorescencia atómica

Después de que los átomos libres gaseosos absorben la radiación característica de la fuente de luz, los electrones externos de los átomos saltan a un nivel de energía más alto y luego saltar al estado fundamental o a un nivel de energía más alto, mientras que emite radiación con la misma o diferente longitud de onda que la radiación de excitación original es fluorescencia atómica. La fluorescencia atómica es fotoluminiscencia y también es una luminiscencia secundaria. Cuando la fuente de luz de excitación deja de irradiar, el proceso de reemisión se detiene inmediatamente (Figura 6.1). En la figura se puede ver que la generación de fluorescencia atómica es el resultado integral del proceso de absorción atómica y del proceso de emisión atómica, que es un fenómeno de luminiscencia atómica fotoinducida. Cada elemento tiene su propio espectro de fluorescencia atómica específico. Según la intensidad de la fluorescencia atómica, se puede medir el contenido del elemento a medir en la muestra.

Figura 6.1 Generación del espectro de fluorescencia atómica

E0, E1: niveles de energía del estado fundamental y del primer estado excitado; hν01: energía del fotón absorbida y emitida entre los dos niveles de energía.

6.1.1.2 Tipos de fluorescencia atómica

La fluorescencia atómica se puede dividir en tres tipos: fluorescencia vibratoria, fluorescencia no vibratoria y fluorescencia sensibilizada. El diagrama esquemático de cada tipo de fluorescencia atómica se muestra en la Figura 6.2.

Figura 6.2 Tipos de fluorescencia atómica

a—fluorescencia oscilatoria (dos procesos); b—fluorescencia de línea recta; c—fluorescencia de línea escalonada; d—fluorescencia anti-Stokes; fluorescencia sensibilizada D: donante; D?: donante en estado excitado; A: aceptor en estado excitado; hνE: radiación de excitación; p> Después de que los átomos libres gaseosos absorben la línea de oscilación y se excitan, emiten radiación con la misma longitud de onda que la radiación de excitación original, que es la fluorescencia de oscilación. Su característica es que los niveles de energía alto y bajo de la línea de excitación y la línea de fluorescencia son los mismos. El proceso de generación es A en la Figura 6.2 a; si el átomo está excitado y está en un estado metaestable, absorbe radiación y está más lejos. excitado y luego emite *** de la misma longitud de onda de fluorescencia de vibración, este tipo de fluorescencia atómica se llama fluorescencia de vibración asistida térmicamente, que es B en la Figura 6.2 a.

(2) Fluorescencia sin vibración

Cuando las longitudes de onda de la fluorescencia y la luz de excitación son diferentes, se produce fluorescencia sin vibración. La fluorescencia sin vibración se divide en fluorescencia de línea recta (Figura 6.2b), fluorescencia de línea escalonada (Figura 6.2c) y fluorescencia anti-Stokes (Figura 6.2d).

A. Fluorescencia en línea recta

La fluorescencia emitida cuando los átomos en estado excitado vuelven a un estado metaestable superior al estado fundamental se llama fluorescencia en línea recta. Dado que el intervalo del nivel de energía de fluorescencia es menor que el intervalo de la línea de energía de la línea de excitación, la longitud de onda de la fluorescencia es mayor que la longitud de onda de la línea de excitación. Si la energía de excitación de la línea fluorescente es mayor que la energía de fluorescencia, es decir, la longitud de onda de la línea fluorescente es mayor que la longitud de onda de la línea de excitación, se llama fluorescencia de Stokes; de lo contrario, se llama fluorescencia anti-Stokes. La fluorescencia en línea recta es la fluorescencia de Stokes.

B. Fluorescencia de línea escalonada

Hay dos situaciones de fluorescencia de línea escalonada. La fluorescencia normal de línea escalonada son átomos excitados por la luz, que se excitan en una forma no radiativa y regresan a su estado original. un valor relativamente alto a un nivel de energía bajo, la fluorescencia emitida al regresar al estado fundamental en forma de radiación tiene una longitud de onda de fluorescencia mayor que la longitud de onda de la línea de excitación.

La fluorescencia de línea escalonada asistida térmicamente es la fluorescencia emitida por átomos que son excitados por la luz, saltan a un nivel de energía intermedio, se excitan térmicamente a un nivel de energía alto y luego regresan a un nivel de energía bajo.

Fluorescencia C.anti-Stokes

Cuando un átomo libre pasa a un determinado nivel de energía, parte de la energía que obtiene es suministrada por la energía de excitación de la fuente de luz, y la la otra parte es suministrada por energía térmica y luego regresa. La fluorescencia emitida a bajos niveles de energía es fluorescencia anti-Stokes. Su energía de fluorescencia es mayor que la energía de excitación y la longitud de onda de fluorescencia es menor que la longitud de onda de la línea de excitación.

(3) Fluorescencia sensibilizada

Cuando el átomo donador excitado por la luz choca con el átomo aceptor, la energía de excitación se transfiere al átomo aceptor para excitarlo, y este último luego irradia La forma se desexcita y emite fluorescencia, lo que se denomina fluorescencia sensibilizada (Figura 6.2e).

La mayoría de los trabajos analíticos implican fluorescencia oscilatoria porque tiene la mayor probabilidad de transición y se puede obtener una densidad de radiación bastante alta con una fuente de luz común.

Cuando se utiliza fluorescencia sin vibración, la dispersión y la fluorescencia se pueden distinguir mediante la selección de la longitud de onda, porque las longitudes de onda de excitación y emisión son diferentes en este momento. La fluorescencia sensibilizada rara vez se utiliza en análisis debido a su baja densidad de radiación de fluorescencia.