原子光谱分析进展的评述

本文概述了近年来原子发射、原子吸收以及辉光放电光谱分析的进展。着重叙述了进样系统、检测器和联用技术等。     

中国原子光谱技术及应用发展近况

原子光谱（atomic spectrometry,AS）技术作为分析领域一个重要的组成部分,是尖端科学快速发展的助推器。随着国家对高新技术的愈加重视,国内的分析检测技术也在飞速发展,原子光谱技术作的发展则成为了极其重要的推动力。对中国原子光谱近4年（2015年-2018年）的研究成果与应用进展做了一个综述,内容主要分为六大部分：原子发射光谱（atomic emission spectrometry, AES）包括电感耦合等离子体发射光谱（inductively coupled plasma optical emission spectrometry, ICP-OES）,辉光放电发射光谱（glow discharge optical emission spectrometry, GD-OES）,介质阻挡放电发射光谱（dielectric barrier discharge optical emission spectrometry, DBD-OES）和激光诱导击穿光谱（laser induced breakdown spectrometry, LIBS）;原子吸收光谱（atomic absorption spectrometry, AAS）包括火焰原子化吸收光谱（flame atomic absorption spectrometry, FAAS）,石墨炉原子化吸收光谱（graphite furnace atomic absorption spectrometry, GFAAS）和氢化物发生原子吸收光谱（hydride generation atomic absorption spectrometry, HGAAS）;原子荧光光谱（atomic fluorescence spectrometry, AFS）;X射线荧光光谱（X-ray fluorescence spectrometry, XRF）;元素质谱（elemental mass spectrometry, EMS）包括电感耦合等离子体质谱（inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS）,辉光放电质谱（glow discharge mass spectrometry, GDMS）,激光电离源质谱（laser ionization mass spectrometry, LIMS）和原子探针层析成像（atom probe tomography, APT）;原子光谱分析的联用技术。主要关注了各个技术及各种联用技术在仪器设备、检测方法、检测性能上的突破和创新,并简要介绍它们在电子、冶金、地质、环境、制药、食品、生命科学等多种领域中的应用。     

现代光谱对燃烧与爆炸过程瞬态温度的实时诊断技术

燃烧温度是表征燃烧和爆炸行为和特征的重要参数之一,它将有效地指导新型炸药,火工品,爆破器材和新型武器的设计与制造。本文综述了现代光谱对火焰与爆炸过程瞬态温度的实时诊断技术,如原子发射-吸收光谱法、原子发射双谱线法、原子发射多谱线光谱法、分子转振光谱法、激光相干反斯托克斯拉曼光谱法和平面激光诱导荧光光谱法的应用和新近发展。其中原子发射-吸收光谱法的最大时间分辨率可达25μs,双谱线法的时间分辨率可高达0.1μs,完全适应于猛烈的爆炸和燃烧火焰的瞬态实时温度诊断的需要。其他的方法也将对研究火焰与爆炸过程的规律和燃烧瞬态特征的表征提供了新的有效的研究方法。     

直读光谱法应用于金属合金分析与电镀层厚度测定之间的区别

本文从光谱分析原理比较入手，分析了利用火花原子发射光谱仪（直读光谱仪）进行金属合金分析和金属电镀层厚度测定之间的一系列区别，为火花原子发射光谱分析指出了一个崭新的应用领域。     

金属稳定同位素标记生物分析进展

细胞和组织的很多特定功能都由其在不同的生理条件下的生物分子含量决定,极少数分子的改变就有可能影响细胞生物功能并触发疾病生理过程,因此高灵敏的生物分子检测技术在疾病机理研究和疾病早期诊断方面具有重要作用。金属稳定同位素和放射同位素化学性质相近,借鉴放射同位素标记的成功经验,通过金属稳定同位素标记多组分生物分子,可以用原子质谱高灵敏地检测多组分生物分子。作为灵敏准确的金属元素检测工具,电感耦合等离子体质谱检出限低、基体效应低、线性范围广、同位素谱线分辨率高,因此适用于金属元素标记生物分子检测。金属稳定同位素标记已经被广泛应用到蛋白质、核酸、酶活性、生物小分子、甚至单个细胞的检测中,取得了一些可喜的进展,并展现了广阔未来应用前景。金属稳定同位素标记生物分析方法有三个特性：高灵敏度-大多数金属的稳定同位素有较高的标记灵敏度,并且可以通过纳米材料标记等方法实现信号放大;多组分同时分析-质谱仪同位素谱线高分辨率提供了多组分分析能力;高准确度-同位素稀释法提供了可溯源到SI国际单位制的高准确度检测结果。为了更好的推动相关研究,简要介绍金属稳定同位素标记生物分析的进展,主要内容包括以下几个部分：金属稳定同位素检测工具-无机质谱、金属稳定同位素标记高灵敏度分析、金属稳定同位素标记多组分同时分析、金属稳定同位素标记高准确度分析、金属稳定同位素标记单细胞分析的进展。     

光腔衰荡光谱技术测定大气水汽稳定同位素校正方法研究

几乎所有小的气相分子（如H₂O,CO₂等）均具有独特的近红外吸收光谱,在负压条件下,每种微小的气相分子都拥有一对一的特征光谱线,基于这一原理人们开始使用激光光谱（IRIS）技术来准确分析气体样品中的同位素组成。该方法克服了传统同位素比质谱（isotope ratio mass spectrometry, IRMS）方法的局限性,已经成为公认的高精度、高灵敏度和高准确度的痕量气体检测方法。以大气水汽稳定同位素研究为例,大气水汽稳定同位素组成对水汽源区及其通道上的输送过程等水循环研究有着重要的指示意义。激光光谱技术使得大气水汽氢氧稳定同位素（δ18O和δD）野外原位连续高分辨率观测成为可能。但是,其观测精度和准确度受仪器运作特点、不同浓度大气水汽对特定光谱吸收性的敏感性差异等因素的影响,通常观测结果具有明显的非线性响应问题。因此,有必要对仪器观测过程中出现的各种偏差进行校正,但现阶段许多用户对新观测技术的国际校正方法尚不清楚。因此,基于波长扫描-光腔衰荡光谱（WS-CRDS）技术的大气水汽同位素观测系统（Picarro L2120-i）,通过可调谐二极管激光器（Tunable Diode Laser, TDL）发射可被待测气体分子所吸收的不同波长的激光,测量不同波长下的衰荡时间（即有样品吸收的衰荡时间）;TDL发射不能被待测气体吸收的不同波长的激光,测量每个波长下的衰荡时间（相当于无样品吸收的衰荡时间）。通过分析有无样品吸收的衰荡时间差,高精度计算待测气体的分子浓度,进而计算水汽稳定同位素组成。从记忆效应、漂移效应、浓度效应等方面,系统建立了一套准确可靠的大气水汽稳定同位素观测流程与校正方法,为正在使用或将要使用此类设备的研究人员提供参考,以获得高精度和高可靠性的大气水汽稳定同位素观测数据。     

稀土离子谱带强度的Judd-Ofelt理论的研究

本文对Judd-Ofelt光谱分析理论（J-O理论）的发展和应用进行了综述．J—O理论用于分析固体中的稀土离子的吸收、发射光谱，可计算它们的跃迁几率、谱线强度、能级寿命、发射截面等．     

原子光谱分析中的间接测定法

本文对近年来原子光谱分析间接测定法的进展及应用进行了综述,内容包括:方法原理、AAS间接法、ICP-AES间接法和FIA-AAS间接法。附参考文献57篇。     

单层表面分析方法──低能离子散射和静态二次离子质谱

固体材料的表面特性,例如电子或离子的表面发射或表面吸收,分子的表面吸附,以及表面化学反应等。取决于材料的表面层。特别是最外原子层的组成和结构.自六十年代末期以来,研究表面组成和结构的方法已获得迅速发展[1].这些方法的信息深度范围一般为1—10个原子层,其中低能离子散射和静态二次离子质谱可用于单层表面分析.这两种方法都是用离子束来探测表面的.和用电子束入射的情形类似,用离子束入射时也能引起四种类型的粒子发射:离子散射和二次离子发射;中性粒子溅射;电子发射和光子发射.这些发射原理已构成多种表面的研究方法,见图1.在这些…     

中国原子光谱发展近况概述SCIEI北大核心CSCD

原子光谱技术作为现代分析检测技术中的一个重要组成部分,在分析领域中占据着举足轻重的地位,而其发展也反映了分析技术的不断改革与创新。综述了中国原子光谱技术近15年来(2000年—2014年)的研究与应用进展。内容涉及原子光谱的多个分支领域,包括原子发射光谱(atomic emission spectrometry,AES),原子吸收光谱(atomic absorption spectrometry,AAS),原子荧光光谱(atomic fluorescence spectrometry,AFS),X射线荧光光谱(X-ray fluorescence spectrometry,XRF)以及原子质谱(atomic mass spectrometry,AMS)五种原子光谱技术,重点关注各技术在检测方法上的创新及其在环境样品、生物样品、食品饮料以及地质材料等相关领域中的应用,并对原子光谱分析中利用到的各种联用技术进行了简要介绍。最后展望了今后我国原子光谱技术的发展方向。     

铝土矿中微量镓的分析方法进展

综述了近几年国内铝土矿中镓分析方法的研究进展,叙述了用于微量镓分析测定的光度法、伏安法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体-原子发射光谱法、电感耦合等离子体-质谱法、X射线荧光光谱法等分析方法,对方法的优缺点进行了评述,并对今后微量镓分析测定方法进行了展望.     

Dry Ashing Preparation of (Quasi)solid Samples for the Determination of Inorganic Elements by Atomic/Mass Spectrometry

Abstract:

This work presents an overview of the development of dry ashing preparation techniques for solid and quasisolid sample analysis by atomic and inorganic mass spectrometry, including flame/graphite furnace atomic absorption spectrometry, chemical vapor generation atomic absorption/fluorescence spectrometry, and inductively coupled plasma–optical emission/mass spectrometry. This article also summarizes all of the dry ashing methods reported in the past 20 years. The dry ashing methods applied to sample preparation are classified as electrothermal ashing, microwave ashing, oxygen combustion, and other special ashing methods including laser, ultraviolet (UV)/ozone, and plasma. Moreover, the development of relevant devices is discussed in context.     

痕量砷的形态分析方法研究进展

综述了近年来痕量As测定方法的研究进展,从分光光度法、原子吸收光谱法、氢化物-原子荧光光谱法、电感耦合等离子体法、X-射线荧光法、色谱分离技术与原子特征检测联用等6个方面介绍了目前有关痕量As分析方法的基本特点和应用实例,比较了各种方法的优缺点和适用范围。文章指出,痕量As的分析测定目前虽然已经取得很大进展,当已有方法真正涉及形态分析的不多,而且在实际分析应用中存在设备昂贵难以推广等缺点。今后的发展方向应该是,进一步深入研究各种高效的痕量As分离技术,实现对各种形态痕量As的直接、快速、高选择性的分离和分析,同时,各种现代分析技术的联用测定痕量As将是今后发展的重点方向之一。     

基于共振激发的激光诱导击穿光谱技术研究进展

激光诱导击穿光谱技术是一种新型的原子光谱分析技术,具有实时快速、 多元素同时分析和样品预处理简单等特点,从一出现便受到研究人员的广泛关注,但分析灵敏度差一直是限制该技术发展的重要因素。基于共振激发的激光诱导击穿光谱技术将原子荧光光谱技术和激光诱导击穿光谱技术结合,对目标元素进行选择性激发,可以大幅提高激光诱导击穿光谱技术的分析灵敏度,极大地拓展了LIBS技术在痕量元素检测领域的应用。本文综述了基于共振激发的激光诱导击穿光谱技术的研究进展,介绍了激光诱导等离子体中荧光光谱的产生过程以及基于共振激发的激光诱导击穿光谱技术的基本类型和基础原理,详细分析了烧蚀激光能量、 共振激发激光能量和波长、 烧蚀激光和共振激发激光之间的延时以及光谱采集门宽对光谱增强效果的影响,阐述了其在冶金、 环境监测、 同位素检测等领域的应用现状和存在的问题,并对其未来发展前景进行了展望。     

Slurry Sampling—An Analytical Strategy for the Determination of Metals and Metalloids by Spectroanalytical Techniques

Abstract

This article critically overviews the state-of-the-art of slurry sampling as an approach for the minimization of sample preparation prior to the determination of metals and metalloids in complex matrices by spectroanalytical techniques. Relevant factors involved in the optimization of slurry-based analytical procedures and the dependence of the quality of the results on the calibration method selected are discussed in detail. The advantages and limitations compared to solid sampling for the analysis of solid matrices are highlighted and discussed.

Analytical applications of slurry sampling reported in the literature emphasizing publications between 2004 and 2009 are comprehensively compiled covering detection by flame atomic absorption spectrometry (FAAS), electrothermal atomic absorption spectrometry (ET-AAS), cold vapor atomic absorption spectrometry (CV-AAS), hydride generation atomic absorption spectrometry (HG-AAS), hydride generation atomic fluorescence spectrometry (HG-AFS), inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES), and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).     

大气颗粒物重金属元素分析技术研究进展

大气颗粒物已经成为当前大气环境首要污染物,而其中重金属由于具有非降解性和滞后性,严重威胁人类生命和自然环境,已成为当前研究热点。对分析大气颗粒物中重金属元素所用原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法、荧光光谱法、中子活化法、辉光放电原子发射光谱法、微波等离子体原子发射光谱法和激光诱导击穿光谱法进行了综述,并尝试对这些技术的不足之处提出一些改进建议：连续光源原子吸收光谱法同时测定多种元素,原子发射光谱法直接测定颗粒物,高分辨率激光剥蚀电感耦合等离子质谱法测定固体样品,低散射同步加速荧光法测定大气颗粒物和k₀中子活化法测定对流层发射性元素。大气颗粒物重金属元素的时空分布差异和人类对环境空气质量要求的提高以及现代仪器科学技术的高速发展促使大气颗粒物重金属元素分析技术朝着实时、快速、检出限低、直接测定和操作简便的方向发展。     

Application of Multivariate Techniques in Optimization of Spectroanalytical Methods

Abstract

The present article describes fundamentals and applications of multivariate techniques used for the optimization of analytical procedures and systems involving spectroanalytical methods such as flame atomic absorption spectrometry (FAAS), electrothermal atomic absorption spectrometry (ETAAS), inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES), and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP‐MS), considering the main steps of a chemical analysis. This way, applications of experimental designs in optimization of sampling systems, digestion procedures, preconcentration procedures, instrumental parameters of quantification steps of analytical methods, and robustness tests have been summarized in this work.     

原子光谱分析的进展及其应用

文章综述了原子光谱领域分析仪器及分析方法的最新研究进展;例如原子吸收光谱(AAS)、原子发射光谱(AES)、原子荧光光谱(AFS)、激光诱导击穿光谱(LIBS)以及原子质谱(AMS)等,重点关注在食品、医药及其相关领域中的应用。近年出现的芯片实验室和微等离子体,促进了原子分析仪器的微型化发展,而激光及其联用技术在形态分析中的应用仍颇为流行。     

指纹光谱病原菌快速检测研究进展与趋势

病原菌检测对于保障饮用水和食品安全,应对突发公共卫生事件至关重要。现行检测标准或方法存在操作耗时费力,成本高等缺陷,难以满足现代社会高时效性要求,因此开发操作简单、低成本的病原菌快检技术迫在眉睫。近年来,随着激光技术和光电探测技术的高速发展,能够快速获取微生物指纹信息的激光光谱引起了研究者的广泛关注,其中表面增强拉曼光谱（SERS）和激光诱导击穿光谱（LIBS）由于具有快速、原位无损或微损检测等优点,在病原菌快速检测领域广受关注。SERS作为一种分子振动光谱技术,是在常规拉曼（Raman）光谱中引入具有光学信号放大作用的贵金属纳米结构,实现Raman信号数量级的提升同时能够猝灭荧光,因此可以快速获取目标分子的指纹光谱信息。然而受贵金属纳米粒子的材质、形貌、大小等自身属性,以及与待测物距离等多种因素的影响,重现性仍然是SERS在细菌检测中的一大瓶颈。LIBS作为一种新兴的原子发射光谱技术,具有多元素实时检测的能力,可以快速获取样品包括微量和痕量元素在内的所有元素信息。LIBS进行细菌分类和鉴别时,为了降低基底、共存基质的元素干扰,需采集大量纯培养细菌的光谱数据,不仅增加了检测周期,同时带来定性定量难两全的局面。结合SERS和LIBS技术在病原菌快检领域的研究现状,综述了两类方法各自的优势和局限性,并对其在病原菌快速检测领域的发展趋势进行了展望,为开发基于激光光谱的病原菌快检技术提供参考意见。     

Determination of Trace Elements in Vegetable Oils and Biodiesel by Atomic Spectrometric Techniques—A Review

Abstract

The determination of trace elements in edible oils and biodiesel using atomic spectrometric methods is reviewed. Problems related to sample pretreatment for appropriate sample introduction and calibration are addressed as well as the strategies to overcome them. Recent trends aimed at simplifying sample manipulation are presented. The applications and scope of atomic absorption spectrometry (AAS), flame optical emission spectrometry (F-OES), inductively coupled plasma–optical emission spectrometry (ICP-OES), and inductively coupled plasma–mass spectrometry (ICP-MS) techniques for the determination of trace metals in edible oils and biodiesel are discussed, as well as some current instrumental new developments.