طیف سنجی فلوئورسانس اتمی، FAS

 

طیف­ سنجی فلوئورسانس اتمی

اگرچه فلوئورسانس اتمی به اندازه روش­های جذب و نشر اتمی مورد استفاده قرار نگرفته است، ولی مطالعه در این زمینه به سرعت در حال انجام است. این تحقیقات، علاوه بر توسعۀ سیستم­ های عملی تجزیه و کاربرد آن­ها، شامل کارهای تحقیقاتی زیادی است که در آن­ها فلوئورسانس اتمی همراه با لیزر اطلاعات منحصربه ­فردی در مورد بخارهای اتمی به ­دست می ­دهد. در مقایسه با طیف­ سنجی جذب اتمی که حد اندازه­ گیری عناصر در حدود ppb است، توسط فلوئورسانس اتمی مقادیر بسیار کمتر، یعنی در حد تعداد اتم، تعیین می ­شود. برای مثال، حدآشکارسازی برای سرب به روش فلوئورسانس اتمی، ۰/۰۵ پیکوگرم بر میلی­ لیتر (۱-pg.mL) یعنی معادل ۲۵۰ اتم در هر سانتی­متر مکعب گزارش شده است. در طیف­ سنج­های فلوئورسانس اتمی جدید به جای شعله از پلاسمای جفت شده القایی به عنوان منبع تولید بخار اتم استفاده می ­شود.

اساس فلوئورسانس اتمی تحریک بخار اتمی توسط یک منبع تابش و به دنبال آن تحریک­ زدایی از طریق نشر تابش و اندازه­ گیری شدت تابش نشر شده است. مانند فلوئورسانس مولکولی، یک خط فلوئورسانس می­ تواند در همان طول­ موج تحریک، طول­ موج بلندتر و یا به ندرت در طول ­موج کوتاه­تر مشاهده شود. سه نوع فلوئورسانس رزونانسی، ساده یا بدون رزونانس و حساس­ شده وجود دارد.

فلوئورسانس رزونانسی: این فلوئورسانس زمانی اتفاق می ­افتد، که اتم­ها همان طول ­موجی را که جذب کرده ­اند، نشر کنند. متداول ­ترین مثال­ها مربوط به جهش ­هایی است که از حالت الکترونی پایه آغاز می ­شود. برای مثال، فلوئورسانس رزونانس برای روی، نیکل و سرب به ترتیب در ۲۱۳/۸۶، ۲۳۲ و ۲۸۳/۳۱ نانومتر مشاهده می ­شود.

فلوئورسانس ساده: این فلوئورسانس زمانی اتفاق می ­افتد، که طول­ موج تحریک و طول­ موج نشر شده متفاوت باشد و به دو نوع فلوئورسانس مستقیم و فلوئورسانس مرحله ای انجام می­ شود. در فلوئورسانس مستقیم، توسط یک منبع تابش، اتم از تراز پایه تحریک می­ شود و سپس به­ طور مستقیم به یک تراز نیمه ­پایدار بالاتر از حالت پایه انتقال می یابد. برای مثال، سرب طول­ موج ۲۸۳/۳۱ نانومتر را جذب کرده و از حالت پایه به حالت برانگیخته می­ رود، سپس طول موج ۴۰۵/۷۸ نانومتر را نشر می­ کند. فلوئورسانس مستقیم نیز مانند فلوئورسانس رزونانسی می­ تواند توسط جذب یک خط غیررزونانسی تحریک شود (مانند فلوئورسانس قلع در ۳۳۳/۰۶ نانومتر).

در فلوئورسانس مرحله­ ای انرژی تحریک به تراز بالاتر و انرژی خطوط نشر شده متفاوت است. اغلب، اتم­های برانگیخته بخشی از انرژی خود را در اثر برخورد با مولکول­های درون اتم ساز، از دست می ­دهند و سپس با نشر تابش به حالت آغازین (اغلب حالت پایه) برمی ­گردند. برای مثال، سدیم با طول­موج ۳۳۰/۳ نانومتر تحریک شده و از طریق فلوئورسانس مرحله ­ای طول­ موج ۵۸۹/۰ نانومتر را نشر می­ کند.

همه­ انواع فلوئورسانس ساده به­ ویژه فلوئورسانس مستقیم می ­توانند برای تجزیه یک نمونه استفاده شوند. گاهی اوقات فلوئورسانس ساده از فلوئورسانس رزونانسی شدیدتر است و این مزیت را دارد که می ­توان پراکندگی تابش برانگیخته را با استفاده از یک صافی یا یک تکفام­ساز حذف کرد. مشکل تابش نشر شده توسط خود جذبی اتم­های نمونه را نیز می توان توسط اندازه­ گیری فلوئورسانس در یک خط ساده که جذب نمی­ شود، حذف کرد.

فلوئورسانس حساس شده: در این نوع فلوئورسانس، اتم در اثر برخورد با یک اتم خارجی که خود از قبل توسط جذب تابش رزونانسی فعال شده است، فعال می­ شود و سپس نشر می­ کند. برای مثال، فلوئورسانس اتم­های تالیم در مخلوط گازی شامل بخار جیوه با فشار زیاد و بخار تالیم با فشار کم، از این نوع است. اتم­های تالیم با خط ۲۵۳/۶۵ نانومتر جیوه تحریک می­ شود و در ۳۷۷/۵۷ و ۵۳۵/۰۵  نانومتر نشر می­ کند.

 

دستگاه فلوئورسانس اتمی

اساس ساختار یک دستگاه فلوئورسانس اتمی در شکل (۱)، نشان داده شده است. اغلب، منبع تابش در زاویه ۹۰ درجه نسبت به تکفام­ساز قرار داده می­ شود تا تابش منبع و تابش پراکنده شده از اتم­ساز به تکفام­ساز وارد نشود. تابش اولیه توسط یک برشگر بریده و مدوله می­ شود، تا از تابش نشر شده توسط اتم­ساز تشخیص داده شود.

شکل ۱- طرح ­واره ­ای از اجزای طیف­ سنج فلوئورسانس اتمی.

 

تعداد زیادی منبع تابش در فلوئورسانس اتمی استفاده شده است، که می ­توان به لامپ با کاتد توخالی، لامپ تخلیه بدون الکترود، منبع پیوسته قوس زنون و لیزرهای رنگی تنظیم پذیر اشاره کرد. اغلب در طیف­ سنج­های فلوئورسانس اتمی تجاری، لامپ با کاتد توخالی تپی استفاده می­ شود.

در اکثر کارهای انجام شده از فلوئورسانس اتمی در شیمی تجزیه، از شعله به عنوان منبع بخار اتمی استفاده شده است. ابتدا از شعله ­های کم حرارت استفاده می­ شد، ولی به علت کاهش تداخل­ های تبخیری، شعله هوا – استیلن نتایج بهتری نشان داده است. در حال حاضر، پلاسمای جفت شده القایی نیز برای اندازه ­گیری­های فلوئورسانس به­ طور بسیار مفیدی استفاده می­ شود.

تکفام­سازی و آشکارسازی در طیف­سنجی فلوئورسانس اتمی مانند طیف­سنجی جذب اتمی است. البته در فلوئورسانس تبدیل لگاریتمی نیاز نیست، زیرا علامت فلوئورسانس به ­طور مستقیم با غلظت عناصر موجود در نمونه متناسب است.

 

 

منبع: کتاب روشهای آنالیز دستگاهی، تألیف دکتر محمود پایه قدر- دکتر جواد مقدسی

استفاده از مطالب با ذکر منبع بلامانع است

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.