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.
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