恒美智造双道原子荧光光谱仪|双道荧光的知识图谱

一、荧光是从氢化物里来的

原子荧光测的不是吸光，是发光。样品里的砷、汞、硒这些元素，在酸性条件下被硼氢化钾还原成气态的氢化物，被氩气带进一个低温火焰里，分解成自由原子；这些原子被特制的空心阴极灯一照，吸收能量跳到高能态，再掉回来的时候发出荧光。荧光的强弱，与原子的多少成正比。这条路线绕开了溶液直接进样的麻烦。氢化物是气体，进炉的时候不带基体，所以基体干扰小；气态进样还有一个好处，富集效应，几十毫升样里的砷被还原成气体，全进到一个小小的炉子里，浓度被放大了，检出限自然低。砷、汞的检出能到微克每升以下，靠的就是这一步。这台机器有两种叫法：双道原子荧光光谱仪，也叫原子荧光光度计，前者说通道，后者说类别。不是所有元素都能生成氢化物。周期表里能生成气态氢化物的就那么十来个：砷、汞、硒、锑、铋、碲、锡、锗、铅、镉，其中铅与镉要加特殊的增敏剂才成。能做这十来个元素的，用荧光合适算；做别的元素，还得回到原子吸收或者 ICP。

表1 从样到荧光，四步

表注：四步里前两步决定灵敏度；还原效率差一成，信号就差三成，而机器本身一点没坏。

四步里，前两步决定灵敏度，后两步决定稳定性。还原效率差一成，信号就差三成；气液分离不干净，液滴带进炉子，火焰一抖，噪声就上来。恒美智造把气液分离器做成两级，一级粗分、一级精分，废液从下面排走，气体从上面走；这两级看着简单，做与不做，基线差得明显。恒美智造把气液分离器做成两级，一级粗分、一级精分，废液从下面排走，气体从上面走。

二、还原这一步，见功夫

还原是整台机器里见功夫的一步。硼氢化钾的浓度、加入的速率、反应的酸度、反应时间，四个参数配不好，同样的样信号能差一倍。浓度低了还原不完全，高了产生大量氢气，把火焰冲散；加入快了反应剧烈、气泡大，慢了来不及反应；酸度不合适，氢化物的生成效率直接掉。酸度这一条容易被忽略。砷的还原要求一定浓度的盐酸或者硝酸，酸度不够，三价砷还原不彻底；酸度太高，硼氢化钾被酸直接分解，白白消耗。合适的范围在百分之一到百分之五之间，具体多少看元素；方法里写多少就按多少，别凭手感倒酸。还原剂要现配。硼氢化钾溶液不稳定，放一天衰减一成，放三天只剩一半；用户常把上周配的拿出来用，测出来的数偏低，还以为是灯老了。做法是每天配当天的量，配的时候加一点氢氧化钾稳定，配好放冰箱，当天用完；这条规矩写进操作规程，比什么补救都管用。

表2 三种进样方式

表注：三种里断续流动常见，结构简单、好修；顺序注射省样，做贵重样品或者标样时合算。

进样方式也影响还原。断续流动是分段推样，样与还原剂在管路里混合，进反应块；顺序注射用注射泵精确计量，样与试剂都很省；连续流动是样一直流，适合样多的场合。三种方式的还原效率不一样，方法要在自己那台机器上验证，别照抄别人的参数。三种方式的还原效率不一样，方法要在自己那台机器上验证，别照抄别人的参数。三条路的钱也不一样，断续便宜，顺序省样。

三、双道怎么做到同时测两个

双道不是把两台单道并起来，是两条光路共用一套进样与一个炉子。样品被还原成氢化物，一次进炉，炉子里同时有砷与汞的原子；两盏灯交替或者同时发光，两个检测器分别接收各自的荧光。因为共用一次进样、一次原子化，两个元素的结果是同一个时刻、同一个条件下的，可比性好。做双道要解决两个问题。头一个是光谱干扰：两个元素的荧光波长不能太近，近了检测器分不开；砷与汞的线离得远，配在一起正好，这也是砷汞双道常见的搭配。第二是相互淬灭：炉子里原子太多，一种原子会吸收另一种的荧光，浓度高的那个把浓度低的压下去，读数偏低。软件上的处理比硬件更费心。双道要分别扣空白、分别做曲线、分别校漂移；两道的灵敏度不一样，不能共用一条曲线；一道做了高浓度样，另一道的基线也会被带起来，要等一会儿再测。恒美智造的软件把两道分开管，各有一套曲线与质控，界面上并排显示，谁也别干扰谁。

表3 双道与单道的差别

表注：双道不是把两台单道并起来，是两条光路共用一套进样；省的时间在样多的时候才显出来。

双道的价值在样多的时候显出来。一天几十个样、每个样都要测砷与汞，单道要跑两遍，双道跑一遍；省下的不只是时间，还有试剂与氩气。样少的时候，双道的好处不明显，多花的钱摊不薄；所以选单道还是双道，先数自己一天几个样。一天几十个样、每个样都要测砷与汞，双道省下的不只是时间，还有试剂与氩气。样少的时候，双道的好处不明显，多花的钱摊不薄。

四、炉子与气，两路分开走

原子化的地方叫石英炉，也叫原子化器。氢化物被氩气带进炉口，在氢焰里分解成原子；炉子的形状、位置、温度，三样都影响原子化效率。炉口离火焰太远，原子没来得及形成就散了；太近，炉体被烧，寿命短。恒美智造的炉子是石英材质，位置可调，调好之后锁住，不必每次动。气要分两路走。一路是载气，把氢化物从气液分离器带进炉子；另一路是屏蔽气，在炉口外面围一圈，把外界的空气隔开，防止原子被氧化。两路的流量要配好，载气大了，原子在炉里停的时间短，荧光弱；屏蔽气小了，空气进来，原子被氧化，荧光也弱。

两路的流量在同一块面板上设，设完能锁，锁了就不怕别人乱动。HM-AFS 的面板上把载气与屏蔽气分两行显示，中间隔一条线，用户一眼就看出是两回事；恒美智造在培训时会让用户先调屏蔽气再调载气，因为屏蔽气定了，炉口的火焰形状就定了，载气再调才不会把火焰吹散。氩气的纯度也有要求。普氩里带氧带水的，会把原子氧化，也会让炉口积污；用高纯氩，一瓶贵几十块，信号稳得多。管路要试漏，漏一点空气进去，炉点不着或者点着就灭，而压力表上看不出明显变化；试漏用肥皂水，把每个接头刷一遍，刷完再开机。汞还有一路要单独走。汞的记忆效应重，做完高浓度汞的样，管路与炉子里会残留，接着做低浓度的样，读数偏高；解法是把汞的管路单独做一路，或者做完汞之后用稀酸长时间冲洗。恒美智造的做法是在进样系统里留一路旁路，做完汞切过去洗五分钟，再做砷；这一路多花几百块，省的是数据不可靠。

五、一个型号，一套配置

库里这一款只有一个型号，HM-AFS，双道，市场价八万。一个型号的好处是配置清楚：买回去就是双道，不必在单道与双道之间纠结；坏处是样少的实验室，双道的能力用不满。恒美智造的做法是把附件做成可选：自动进样器、氢化物发生模块、汞旁路，按需配，主机不变。这一款的配置单上写着四样：主机、气液分离器、石英炉、进样泵。四样之外还有随机备件：泵管一套、石英炉一支、密封圈一包、标样一瓶。四样主件决定能不能干活，四样备件决定能干多久；备件不备，坏了就停，停一天的钱比备件贵得多。

四样主件里，气液分离器容易被忽略。分离器做得不好，废液排不干净，气里带液，火焰一抖，荧光值就跳；恒美智造把它做成可视的，外面能看见液面，堵了一眼就知道，不必拆开猜。附件里值的是自动进样器。手动进样要人守着，一个样两三分钟，一天几十个样就得守着；自动进样器一次装几十个样，设好程序就能走开。样多的实验室，这台附件能把一个人的时间省出来；样少的，手动也够，不必多花这笔钱。

表4 常测元素的量级

表注：四个元素里汞读数低到零点几，代价是记忆效应重；汞的管路与石英炉要单独洗，混做会串。

还有一个配件是汞灯与砷灯。两种灯不能通用，各买各的；灯有寿命，用久了能量掉，荧光值跟着掉。做法是常用的两支各备一支，坏了换上，不急的再补；灯的价钱几百到一千，备着不心疼，等货才心疼。恒美智造随机器配两支常用灯，其余按需。两支灯各备一支，坏了换上，不急的再补；等货的时候，一天停机的损失够买好几支灯。恒美智造随机器配两支常用灯，其余按需，不硬推。

六、白皮书里要写明的四件事

荧光的白皮书，参数页往往只写一行检出限。要补四条：检出限在什么条件下、还原剂怎么配、汞的管路怎么处理、双道的两道一致性怎么保证。四条写清，用户拿着就能判断这台机器能不能干自己的活，不必反复问。检出限要写条件。同一个砷，不同的酸度、不同的还原剂浓度、不同的载气流量，检出限能差一倍；只写“零点零几微克每升”，不写条件，这个数就只能当参考。恒美智造的白皮书按元素列表，每个数后面跟一行条件，看着啰嗦，用起来省事，经验都出在这里。

还原剂这一条要写成操作规程。浓度多少、怎么配、加多少氢氧化钾稳定、能放多久，四条写清；用户照着做，信号才稳。这一条不写，用户各配各的，同一个实验室两个人做出来的数都不一样，还找不到原因。汞的管路与双道一致性，是这一款的两处特殊。汞要写清怎么洗、洗多久、什么时候该换管；双道要写清两道怎么校、偏差多少算合格、一道做高浓度时另一道怎么等。这四条写进白皮书，等于把使用者的经验提前给了一遍。这一款的技术脉络，说到这里就清楚了：从样到荧光，四步；从单道到双道，两路；从机器到方法，一串试剂。四步里前两步定灵敏度，后两步定稳定性；两路要分开走，气才稳；一串试剂要现配，数才稳。恒美智造把这些写成一本小册子，随机器发，翻完再上手，能少走不少弯路。小册子末页附一张故障对照表，六个现象对应六种查法，贴在机器旁边就够用了。写到这里，荧光这门技术的特点也讲完了：灵敏、专一、便宜，但要靠试剂撑着。试剂稳，数就稳；试剂懒，机器再好也没用。所以买这台机器，买的不只是硬件，还有一套规程与一份耐心；两样都在，八万块的机器能出几十万的活。

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www.hmdzkj.cn

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