원자형광분광기 (AFS) 는 고감도의 흔적원소분석리기이다.그 성능의 핵심은 독특한 기체 상태 원자형광 생성 메커니즘과 그와 정밀하게 일치하는 광로 설계에 있으며, 이 둘은 AFS의 높은 감도와 낮은 검출 제한의 초석을 함께 구성한다.

1. 기상원자형광의 발생메커니즘

원자형광의 발생은"격발-이완"의 광물리과정으로서 그 메커니즘은 다음과 같은 세가지 관건적인 단계로 분해될수 있다.

원자화와 기체 상태의 자유 원자 기체의 형성: 원자 흡수 스펙트럼 (AAS) 과 유사하며, 시료 용액은 안개화를 거친 후 고온 원자화기 (일반적으로 아르곤 수소 화염 또는 전열/증기가 원자화기를 발생시킨다).여기서 측정할 원소가 해리되어 기초상태에 있는 대량의 기체상태의 자유원자를 형성한다.

광학적 자극-공명 흡수: AFS와 AAS의 근본적인 차이점입니다.고강도 공심음극등(HCL) 또는 무극방전등(EDL)에서 나오는 특정 파장의 예리한 광원이 이러한 기초원자에 정확하게 비친다.광자 에너지가 마침 원자 기체와 어떤 자극 상태의 에너지 수준의 차이와 같을 때, 기체 상태의 원자는 선택적으로 이 광자를 흡수하여 불안정한 자극 상태로 약진한다.

형광 발사-방사선 이완: 자극 상태에 있는 원자의 수명은 매우 짧다 (약 10 ⁻⁸초), 자발적으로 낮은 에너지 등급 (일반적으로 기본 상태) 으로 이완되고 광자의 형태로 에너지를 방출한다.이 과정에서 발사되는 빛은 원자형광이다.핵심 특징은 발사 파장이 자극 파장과 같을 수도 있고 (공진 형광) 다를 수도 있지만 (비공진 형광) 측정 대기 원소의 특징 정보를 가지고 있다는 것이다.

2. 광로 설계

상술한 메커니즘을 효율적으로 실현하고 신호 수집을 극대화하기 위해 AFS의 광로는 AAS와 확연히 다른"색산"과"비색산"의 두 가지 설계를 채택하였는데, 그 중 비색산형은 높은 집광 효율로 인해 더욱 흔하다.

핵심 설계 아이디어는"라이트와 검출기가 직각으로 배치되어 있다"는 것입니다.

자극광로 (수직방향): 고강도 광원에서 나오는 자극광속은 원자화기의 중심을 직접 통과하여 원자증기와 상호작용한다.이 광로의 목표는 자극 효율을 극대화하는 것이다.

형광 채집 광로 (수평 방향): 광전 배율 증폭관 (PMT) 검출기는 빔을 90도 각도로 자극하는 방향에 배치됩니다.이러한 직각 형상 레이아웃의 핵심 장점은 광원으로부터 강한 자극 직사광이 검출기에 들어오는 것을 최대한 피할 수 있어 산란 배경 간섭을 낮출 수 있다는 것이다.

광학 필터 시스템: PMT 앞에는 하나 이상의 일맹관 또는 광학 필터가 장착됩니다.그 역할은 측정할 원소의 특징적인 형광파장만 통과하도록 허용하고 기타 잡산광 (특히 빛을 자극하는 산란광) 과 원자화기 자체가 방출하는 배경복사를 단호히 막는것이다.이것은 높은 노이즈 비율을 달성하는 열쇠입니다.

총적으로 말하면 원자형광분광기는 고강도광원을 통해 효과적인 광치격발을 진행하고 다시 직각광로와 려과시스템을 리용하여 미약한 원자형광신호와 강대한 배경소음을 교묘하게 분리한다.이러한 생성 메커니즘에서 검측 광로에 이르는 협동 최적화 설계는 AAS를 훨씬 초과하는 민감도와 교란 방지 능력을 갖추게 하였으며, 특히 수은, 비소, 셀레늄 등 수소화물 원소를 형성하기 쉬운 검측에서 보여준 우세를 갖추게 하였다.