Asas fizikal kaedah spektroskopi pelepasan atom. Kaedah spektroskopi atom

Matlamat praktikal analisis spektrum pelepasan atom ialah kualiti, separuh kuantitatif atau penentuan kuantitatif komposisi unsur sampel yang dianalisis. Kaedah ini adalah berdasarkan pendaftaran keamatan cahaya yang dipancarkan semasa peralihan elektron atom dari satu keadaan tenaga ke keadaan tenaga yang lain.

Salah satu sifat spektrum atom yang paling luar biasa ialah diskretnya (struktur linear) dan sifat individu semata-mata bagi bilangan dan taburan garis dalam spektrum, yang menjadikan spektrum tersebut sebagai ciri pengenalan bagi unsur kimia tertentu. Analisis kualitatif adalah berdasarkan sifat spektrum ini. Dalam analisis kuantitatif, penentuan kepekatan unsur kepentingan dijalankan oleh keamatan garis spektrum individu, dipanggil analitikal.

Untuk mendapatkan spektrum pelepasan, elektron yang membentuk zarah bahan yang dianalisis mesti diberi tenaga tambahan. Untuk tujuan ini, sumber pengujaan spektrum digunakan, di mana bahan dipanaskan dan disejat, molekul dalam fasa gas berpecah kepada atom neutral, ion dan elektron, i.e. bahan itu dipindahkan ke keadaan plasma. Apabila elektron berlanggar dengan atom dan ion dalam plasma, yang terakhir akan masuk ke dalam keadaan teruja. Jangka hayat zarah dalam keadaan teruja tidak melebihi 10 -10 s s. Secara spontan kembali ke keadaan normal atau pertengahan, ia memancarkan kuanta cahaya yang membawa pergi tenaga berlebihan.

Bilangan atom dalam keadaan teruja pada suhu tetap adalah berkadar dengan bilangan atom unsur yang ditentukan. Oleh itu, keamatan garis spektrum saya akan berkadar dengan kepekatan unsur yang ditentukan DARI dalam sampel:

di mana k- pekali perkadaran, yang nilainya bergantung bukan linear pada suhu, tenaga pengionan atom, dan beberapa faktor lain yang biasanya sukar dikawal semasa analisis.

Untuk menghapuskan sedikit sebanyak pengaruh faktor-faktor ini ke atas keputusan analisis, adalah lazim dalam analisis spektrum pelepasan atom untuk mengukur keamatan garis analitik berbanding dengan keamatan tertentu. garis perbandingan (kaedah piawai dalaman). Piawaian dalaman ialah komponen yang kandungannya sama dalam semua sampel piawai, serta dalam sampel yang dianalisis. Selalunya, komponen utama digunakan sebagai standard dalaman, kandungan yang boleh dianggap sama dengan 100% (contohnya, apabila menganalisis keluli, besi boleh berfungsi sebagai standard dalaman).

Kadangkala komponen yang memainkan peranan sebagai standard dalaman sengaja diperkenalkan dalam jumlah yang sama kepada semua sampel. Sebagai garis perbandingan, garisan sedemikian dalam spektrum standard dalaman dipilih, keadaan pengujaan yang (tenaga pengujaan, kesan suhu) sedekat mungkin dengan keadaan pengujaan garis analitik. Ini dicapai jika garis perbandingan sedekat mungkin dalam panjang gelombang kepada garis analitik (DA, pasangan homolog.

Ungkapan untuk keamatan relatif garis spektrum dua unsur boleh ditulis sebagai

di mana indeks 1 merujuk kepada garis analisis; indeks 2 - ke garis perbandingan. Dengan mengandaikan kepekatan komponen С2, yang memainkan peranan piawai dalaman, adalah malar, kita boleh menganggap bahawa a juga merupakan nilai malar dan tidak bergantung pada keadaan pengujaan spektrum.

Pada kepekatan tinggi atom unsur yang ditentukan dalam plasma, penyerapan cahaya oleh atom yang tidak teruja bagi unsur yang sama mula memainkan peranan penting. Proses sedemikian dipanggil penyerapan diri atau penyerapan semula. Ini membawa kepada pelanggaran pergantungan linear keamatan garis pada kepekatan di kawasan kepekatan tinggi. Pengaruh penyerapan diri terhadap keamatan garis spektrum diambil kira persamaan Lomakin empirikal

di mana b- parameter yang mencirikan tahap penyerapan diri bergantung pada kepekatan dan, apabila ia meningkat, secara monotonik berubah daripada 1 (tiada penyerapan diri) kepada 0. Walau bagaimanapun, apabila bekerja dalam julat kepekatan yang agak sempit, nilai b boleh dianggap hampir malar. Dalam kes ini, pergantungan keamatan garis spektrum pada kepekatan dalam koordinat logaritma adalah linear:

Persamaan Lomakin tidak mengambil kira pengaruh kesan matriks pada keamatan garis spektrum. Kesan ini ditunjukkan dalam fakta bahawa selalunya nilai isyarat analisis dan, akibatnya, hasil analisis bergantung bukan sahaja pada kepekatan unsur yang ditentukan, tetapi juga pada kandungan komponen yang berkaitan, serta pada struktur mikro dan komposisi fasa bahan yang dianalisis.

Pengaruh kesan matriks biasanya diminimumkan dengan menggunakan sampel standard yang sedekat mungkin dari segi saiz, struktur dan sifat fizikokimia dengan bahan yang dikaji. Kadangkala, apabila menganalisis kekotoran surih, kesan matriks boleh dielakkan dengan menggunakan kaedah penambahan dan homogenisasi menyeluruh semua sampel.

Sumber pengujaan spektrum. Sumber utama pengujaan spektrum dalam spektroskopi pelepasan atom termasuk nyalaan, arka arus terus atau ulang-alik, percikan api, dan plasma berganding induktif.

Ciri yang paling penting bagi sumber pengujaan spektrum ialah suhunya. Suhu terutamanya menentukan kebarangkalian peralihan zarah kepada keadaan teruja dengan pelepasan cahaya seterusnya dan, akhirnya, magnitud isyarat analisis dan ciri metrologi teknik.

nyala api . Satu varian spektroskopi pelepasan atom menggunakan spektrum nyalaan sebagai sumber pengujaan dipanggil kaedah fotometri nyalaan.

Secara struktur, sumber nyalaan pengujaan ialah penunu gas, di mana sampel yang dianalisis (penyelesaian) disuntik ke dalam nyalaan menggunakan muncung. Nyalaan terdiri daripada dua zon: dalaman (pengurangan) dan luaran (pengoksidaan). Dalam zon pengurangan, tindak balas utama penceraian haba dan pembakaran tidak lengkap komponen campuran mudah terbakar berlaku. Zon ini mengandungi banyak molekul teruja dan radikal bebas yang memancarkan cahaya secara intensif dalam hampir keseluruhan julat optik, dari UV ke kawasan IR spektrum. Sinaran ini ditindih pada garisan spektrum analit dan mengganggu penentuannya. Oleh itu, zon pengurangan tidak digunakan untuk tujuan analisis.

Dalam zon pengoksidaan, tindak balas pembakaran lengkap komponen campuran gas berlaku. Bahagian utama sinarannya adalah dalam julat IR dan oleh itu tidak mengganggu penentuan garis spektrum dalam julat UV dan boleh dilihat. Akibatnya, ia adalah zon pengoksidaan yang digunakan untuk tujuan analisis. Suhu, komposisi dan sifat redoks nyalaan boleh dikawal dalam had tertentu dengan menukar sifat dan nisbah gas mudah terbakar dan pengoksida dalam campuran. Teknik ini sering digunakan untuk memilih keadaan optimum untuk pengujaan spektrum.

Bergantung pada sifat dan komposisi campuran mudah terbakar, suhu nyalaan boleh berbeza-beza dalam julat 1500-3000°C. Suhu sedemikian adalah optimum untuk penentuan hanya unsur meruap dan mudah terangsang, terutamanya logam alkali dan alkali tanah. Bagi mereka, kaedah fotometri nyalaan adalah salah satu yang paling sensitif (had pengesanan adalah sehingga 10 wt.%). Bagi elemen lain, had pengesanan adalah beberapa susunan magnitud yang lebih tinggi.

Kelebihan penting nyalaan sebagai sumber pengujaan spektrum adalah kestabilan yang tinggi dan kebolehulangan yang baik yang berkaitan dengan hasil pengukuran (ralat tidak melebihi 5%).

Arka elektrik. Dalam spektroskopi pelepasan atom, arka arus terus atau ulang-alik boleh digunakan sebagai sumber pengujaan spektrum. Sumber arka ialah sepasang elektrod yang terletak secara menegak (paling kerap karbon), di antaranya arka dinyalakan. Elektrod bawah mempunyai ceruk di mana sampel diletakkan. Dalam analisis logam atau aloi, elektrod bawah biasanya dibuat daripada analit. Oleh itu, nyahcas arka adalah paling mudah untuk analisis sampel pepejal. Untuk analisis penyelesaian, ia biasanya disejat bersama dengan pengumpul serbuk yang sesuai, dan mendakan yang terhasil diletakkan di dalam ceruk elektrod.

Suhu nyahcas arka adalah jauh lebih tinggi daripada suhu nyalaan (3000-7000°C), dan untuk arka AC suhu agak lebih tinggi daripada arka DC. Oleh itu, atom kebanyakan unsur diuja dengan berkesan dalam arka, kecuali yang paling sukar untuk merangsang bukan logam, seperti halogen. Dalam hal ini, bagi kebanyakan elemen, had pengesanan dalam nyahcas arka adalah satu hingga dua urutan magnitud lebih rendah daripada dalam nyalaan.

Sumber pengujaan arka (terutamanya arus terus), tidak seperti sumber nyalaan, tidak berbeza dalam kestabilan tinggi mod pengendalian. Oleh itu, kebolehulangan keputusan adalah rendah (ralat adalah 10-20%). Walau bagaimanapun, untuk penentuan separa kuantitatif, ini cukup memadai. Penggunaan terbaik sumber pengujaan arka ialah analisis kualitatif berdasarkan spektrum tinjauan.

percikan elektrik. Sumber percikan pengujaan disusun sama sekali dengan sumber arka. Perbezaannya terletak pada mod operasi litar elektronik. Seperti sumber arka, sumber pengujaan percikan bertujuan terutamanya untuk analisis sampel pepejal.

Satu ciri percikan ialah keseimbangan termodinamik tidak mempunyai masa untuk ditetapkan dalam isipadunya. Oleh itu, adalah tidak betul untuk bercakap tentang suhu nyahcas percikan secara keseluruhan. Walau bagaimanapun, adalah mungkin untuk memberikan anggaran suhu berkesan, yang mencapai nilai tertib 10,000°C. Ini cukup untuk merangsang atom semua unsur kimia yang diketahui sekarang.

Nyahcas percikan adalah lebih stabil daripada nyahcas arka, jadi kebolehulangan keputusan adalah lebih tinggi.

Plasma berganding secara induktif (ISP). Ini adalah sumber pengujaan spektrum yang paling moden, yang mempunyai keupayaan analisis terbaik dan ciri metrologi dalam beberapa parameter.

Ia adalah obor plasma yang terdiri daripada tiub kuarza yang disusun secara sepaksi. Argon yang sangat tulen ditiup melalui mereka pada kelajuan tinggi. Aliran paling dalam digunakan sebagai pembawa bahan sampel, yang tengah membentuk plasma, dan yang luar berfungsi untuk menyejukkan plasma. Plasma argon dimulakan oleh nyahcas percikan dan kemudian distabilkan oleh induktor frekuensi tinggi yang diletakkan di atas penunu. Dalam kes ini, arus cincin zarah bercas (ion dan elektron bebas) plasma timbul. Suhu plasma berbeza-beza mengikut ketinggian penunu dan boleh mencapai 10,000°C.

Kaedah spektroskopi pelepasan atom menggunakan ICP dicirikan oleh kesejagatan (kebanyakan unsur teruja pada suhu plasma), kepekaan tinggi, kebolehulangan yang baik, dan julat kepekatan yang ditentukan. Faktor utama yang menghalang penggunaan meluas kaedah ini dalam amalan analisis ialah kos peralatan dan bahan guna yang tinggi (argon ketulenan tinggi).

Pada rajah. 9.1 menunjukkan instrumen moden untuk analisis spektrum pelepasan atom dengan ICP sebagai sumber pengujaan.

nasi. 9.1.

Pengukuran serentak pada keseluruhan julat panjang gelombang memastikan ketepatan dan kelajuan analisis yang paling tinggi.

Kaedah pendaftaran spektrum. Spektroskopi pelepasan atom menggunakan kaedah tunggal dan berbilang saluran untuk merekodkan spektrum. Untuk menguraikan sinaran sampel kepada spektrum, mono- dan polikromator digunakan. Sebagai peraturan, spektrum atom mengandungi sejumlah besar baris, jadi penggunaan peralatan resolusi tinggi adalah perlu. Dalam kaedah fotometri nyalaan, disebabkan oleh bilangan garis yang diperhatikan yang kecil, penapis cahaya boleh digunakan sebagai ganti monochromator prisma atau difraksi.

Pengukuran keamatan garis spektrum boleh dijalankan visual, fotokimia(bergambar) dan fotovoltaik

cara. Dalam kes pertama, mata berfungsi sebagai penerima sinaran, dalam yang kedua, emulsi fotografi, dalam yang ketiga, photodetector (photocell, photomultiplier, photodiode, dll.). Setiap kaedah mempunyai kelebihan, kekurangan dan skop yang optimum.

Kaedah visual rakaman spektrum digunakan untuk kajian steeloscopic dan stilometrik separa kuantitatif jisim komposisi bahan, terutamanya logam. Dalam kes pertama, perbandingan visual dibuat antara keamatan garis spektrum unsur yang ditentukan dan garisan berdekatan standard dalaman. Disebabkan oleh keanehan mata sebagai penerima sinaran, ia hanya boleh dilakukan dengan ketepatan yang mencukupi sama ada untuk mewujudkan kesamaan keamatan garis jiran, atau untuk memilih garis paling terang daripada kumpulan yang diperhatikan.

Analisis stylometric berbeza daripada stylosconic dengan kemungkinan pengecilan terkawal garis terang pasangan analisis. Di samping itu, styliometer menyediakan kemungkinan untuk mendekati garisan yang dibandingkan dalam bidang pandangan. Ini memungkinkan untuk menganggarkan nisbah keamatan garis analitik dan garis perbandingan dengan lebih tepat.

Had pengesanan unsur melalui kaedah visual biasanya dua urutan magnitud lebih teruk berbanding kaedah rakaman spektrum yang lain. Pengukuran itu sendiri agak membosankan dan tidak berdokumen.

Walau bagaimanapun, kelebihan hebat kaedah visual adalah kesederhanaan, prestasi tinggi dan kos peralatan yang rendah. Ia mengambil masa tidak lebih daripada 1 minit untuk menentukan satu komponen. Oleh itu, kaedah ini digunakan secara meluas untuk tujuan analisis nyata dalam kes di mana ketepatan keputusan yang tinggi tidak diperlukan.

Yang paling banyak digunakan dalam analisis spektrum pelepasan atom ialah kaedah fotografi rakaman spektrum. Ia agak mudah dalam teknik pelaksanaan dan tersedia secara umum. Kelebihan utama rakaman fotografi ialah analisis berdokumen, rakaman serentak seluruh spektrum, dan had pengesanan rendah untuk banyak elemen. Dalam versi automatik, kaedah ini memperoleh kelebihan lain - kandungan maklumat yang besar. Tiada kaedah lain yang tersedia pada masa ini untuk menentukan sehingga 75 elemen secara serentak dalam satu sampel dengan menganalisis beberapa ratus garis spektrum.

Sifat-sifat imej fotografi bergantung kepada jumlah bilangan kuanta yang diserap oleh emulsi fotografi. Ini memungkinkan untuk menjalankan analisis pada tahap isyarat rendah pada output sistem dengan meningkatkan masa pendedahan. Kelebihan penting kaedah ini ialah kemungkinan pemprosesan statistik berbilang gambar spektrum.

Dalam kaedah rakaman fotografi, keamatan garis spektrum ditentukan oleh kehitaman (ketumpatan optik) imej garis ini pada plat fotografi (filem fotografi). Kelemahan utama bahan fotografi ialah pergantungan tidak linear menghitam pada pencahayaan, serta panjang gelombang cahaya, masa pembangunan, suhu pembangun, komposisinya, dan beberapa faktor lain. Oleh itu, bagi setiap kumpulan plat fotografi, adalah perlu untuk menentukan secara eksperimen lengkung ciri, iaitu pergantungan jumlah kehitaman S daripada logaritma pencahayaan E S =f(gE). Untuk ini, atenuator bertingkat biasanya digunakan, iaitu plat kuarza atau kaca dengan satu set jalur logam lut sinar yang didepositkan pada permukaannya, biasanya diperbuat daripada platinum, dengan pemancaran yang berbeza, tetapi diketahui terlebih dahulu. Jika plat fotografi didedahkan melalui attenuator sedemikian, kawasan dengan jumlah kehitaman yang berbeza-beza akan muncul di atasnya. Dengan mengukur jumlah kehitaman kawasan dan mengetahui ketransmisian bagi setiap daripada mereka, adalah mungkin untuk membina lengkung ciri plat fotografi. Pandangan tipikal lengkung ini ditunjukkan dalam Rajah. 9.2.

nasi. 9.2.

L - ambang hitam; LV - kawasan kurang pendedahan; matahari- kawasan penghitaman biasa;

cd- kawasan pendedahan berlebihan

Bentuk lengkung ns tidak bergantung pada pilihan unit pencahayaan dan tidak berubah jika pencahayaan digantikan oleh keamatan sinaran; oleh itu, ia boleh dibina dengan memplot logaritma pemancaran pengecil langkah di sepanjang paksi absis. .

Lengkung mempunyai bahagian lurus matahari(wilayah penghitaman normal), di mana faktor kontras

mengambil nilai tetap dan maksimum. Oleh itu, keamatan relatif dua garis spektrum dalam kawasan penghitaman biasa boleh didapati daripada hubungan

Fotometri garis spektrum dan pemprosesan data yang diperolehi adalah salah satu peringkat yang paling sukar dalam analisis spektrum pelepasan atom, yang, lebih-lebih lagi, sering disertai dengan ralat subjektif. Penyelesaian kepada masalah ini ialah automasi berdasarkan teknologi mikropemproses proses pemprosesan gambar spektrum.

Untuk rakaman fotoelektrik, fotosel, tiub photomultiplier (PMT) dan fotodiod digunakan. Dalam kes ini, magnitud isyarat elektrik adalah berkadar dengan keamatan fluks cahaya yang diukur. Dalam kes ini, sama ada satu set pengesan foto digunakan, setiap satunya mencatatkan keamatan garis spektrum tertentu sahaja (peranti berbilang saluran), atau keamatan garis spektrum diukur secara berturut-turut oleh satu pengesan foto apabila mengimbas spektrum (saluran tunggal. peranti).

Analisis pelepasan atom kualitatif. Analisis kualitatif adalah seperti berikut:

penentuan panjang gelombang garisan dalam spektrum sampel;
perbandingan keputusan yang diperolehi dengan data yang diberikan dalam jadual dan atlas khas, dan pembentukan sifat unsur dalam sampel.

Kehadiran elemen dalam sampel dianggap terbukti jika sekurang-kurangnya empat baris dalam sampel bertepatan panjang dengan data jadual untuk elemen ini.

Pengukuran panjang, yang tidak begitu tepat, boleh dijalankan pada skala instrumen. Spektrum yang diperolehi lebih kerap dibandingkan dengan spektrum yang diketahui, yang biasanya digunakan sebagai spektrum besi, yang mengandungi sejumlah besar garis spektrum yang dipelajari dengan baik. Untuk melakukan ini, spektrum sampel dan spektrum besi difoto secara selari pada satu plat fotografi di bawah keadaan yang sama. Terdapat atlas yang menunjukkan spektrum besi, menunjukkan kedudukan garisan paling ciri unsur-unsur lain, dengan menggunakan mana seseorang boleh menetapkan sifat unsur-unsur dalam sampel (lihat kerja No. 34).

Jika panjang gelombang garis diketahui, sebagai contoh, dalam spektrum besi, di antaranya terdapat garis dengan panjang gelombang yang tidak diketahui, panjang gelombang garis ini boleh dikira menggunakan formula

di mana X x - panjang gelombang garisan yang ditentukan, jarak X t X Y dari garisan dengan panjang gelombang l 1 ke garisan yang ditentukan; x 2- jarak dari garisan dengan panjang gelombang l 2 ke garisan yang ditentukan. Formula ini hanya sah untuk julat kecil panjang gelombang. Jarak antara garisan dalam spektrum biasanya diukur menggunakan mikroskop pengukur.

Contoh 9.1. Dalam spektrum sampel antara garisan besi X x = 304.266 nm dan X 2 == 304.508 nm ada satu baris lagi. Kira panjang gelombang garis ini x x, jika pada skrin peranti ia adalah 1.5 mm dari baris pertama besi, dan 2.5 mm dari yang kedua.

Penyelesaian. Kami menggunakan formula di atas:

Jika spektrum sampel tidak terlalu kompleks, elemen dalam sampel boleh dikenal pasti dengan membandingkan spektrum sampel dengan spektrum piawai.

Kaedah analisis kuantitatif. Analisis spektrum kuantitatif menggunakan tiga kaedah piawai, kaedah plot malar, dan kaedah tambahan.

menggunakan tiga kaedah standard spektrum sekurang-kurangnya tiga piawai (sampel kepekatan yang diketahui) diambil gambar, kemudian spektrum sampel yang dianalisis dan graf penentukuran diplotkan dalam koordinat AS- lg C".

Contoh 9.2. Apabila menganalisis bahan sentuhan untuk kromium dengan kaedah tiga piawai pada mikrofotometer MF-2, penghitaman 5 baris pasangan homolog diukur dalam spektrum piawaian dan sampel ujian. Mari cari peratusan kromium C Cr mengikut data daripada jadual. 9.2.

Jadual 9.2

Data untuk Contoh 9.2

Penyelesaian. Kaedah tiga piawaian menggunakan pergantungan perbezaan S menghitamkan garis pasangan homolog daripada logaritma kepekatan unsur yang ditentukan. Dalam keadaan tertentu, pergantungan ini hampir kepada linear. Mengikut bacaan skala pengukur mikrofotometer, kita dapati:

Kami menentukan logaritma kepekatan: IgC, = -0.30; lgC2 = 0.09; lgC 3 = 0.62 dan bina graf penentukuran dalam koordinat AS- IgC" (Gamb. 9.3).

nasi. 93.

Kami mendapati D5 untuk sampel yang dianalisis: D S x\u003d 0.61 - 0.25 \u003d 0.36, dan mengikut graf penentukuran kami tentukan C l: lgC Cr = 0.35; C Cr = 2.24%.

Kaedah jadual tetap digunakan untuk analisis jisim sampel homogen. Dalam kes ini, mengetahui kontras plat fotografi, mereka menggunakan sekali membina graf malar dalam koordinat "D5 / y - IgC". Apabila bekerja di kawasan penghitaman biasa, ini akan bersamaan dengan koordinat "lg IJI- IgC. Apabila bekerja di kawasan kurang pendedahan, mengikut lengkung ciri plat fotografi (5 = /(lg/)) untuk nilai 5 H dan 5, lg/, dan lg/ cp ditemui dan graf diplotkan dalam koordinat "lg/// p - IgC". Dalam kawasan kurang pendedahan, untuk menghapuskan kelengkungan graf, adalah perlu untuk menolak penghitaman latar belakang plat fotografi, diukur berhampiran garisan, daripada penghitaman garisan.

Contoh 9.3. Untuk menentukan jumlah kuprum yang sangat kecil dalam bahan serbuk, teknik analisis spektrum pelepasan telah digunakan, yang menyediakan tiga pembakaran berturut-turut bagi sampel dalam lengkok DC dan penentuan kepekatan dari keamatan garis kuprum 3247 A dan dari pemalar. graf "lgC - lg /" dengan mengambil kira latar belakang.

Untuk membina lengkung ciri plat fotografi dengan spektrum sampel, data berikut tersedia:

Penyelesaian. Untuk tiga spektrum, kami mengira perbezaan antara garisan tembaga dan latar belakang dan mencari nilai purata:

Menggunakan data yang diberikan dalam keadaan contoh, kami membina lengkung ciri plat fotografi dalam koordinat "D S-lg saya"(Gamb. 9.4).

Daripada lengkung ciri untuk 5 cp = 1.48 kita dapati lg/ = 1.38.

Kami membina graf penentukuran dalam koordinat "lg / - IgC" (Rajah 9.5).

Menurut graf penentukuran untuk lg / = 1.38 kita dapati lgC= -3.74, yang sepadan dengan kepekatan kuprum dalam sampel 1.8-10 4%.

nasi. 9.4.

nasi. 95.

Kaedah tambahan digunakan dalam analisis sampel tunggal komposisi yang tidak diketahui, apabila terdapat kesukaran khas yang berkaitan dengan penyediaan piawaian, komposisi yang mesti betul-betul sama dengan komposisi sampel (kesan matriks). Dalam kaedah ini, sampel yang dianalisis dibahagikan kepada beberapa bahagian dan unsur yang akan ditentukan dimasukkan ke dalam setiap satu daripadanya dalam kepekatan yang diketahui.

Jika kepekatan unsur tikar yang akan ditentukan dan kesan penyerapan kendiri boleh diabaikan, maka

Dalam kes ini, satu suplemen cukup:

Sekiranya b 7^1 dan I= sebagai b, sekurang-kurangnya dua bahan tambahan diperlukan: ( C x + DARI () dan (C x + Dari 2). Selepas mengambil gambar dan mengukur kehitaman garisan pada plat fotografi, graf diplot dalam koordinat AS- lgС 7", di mana AS = 5 L - C p I = 1,2, - kepekatan aditif. Mengekstrapolasi graf ini kepada sifar, seseorang boleh mencari nilainya Daripada x.

Sebagai tambahan kepada kaedah grafik, kaedah pengiraan digunakan, terutamanya jika bilangan bahan tambahan adalah besar.

Contoh 9.4. Mari kita tentukan kandungan niobium dalam sampel (%) dengan kaedah penambahan mengikut data dalam Jadual. 9.3 dan 9.4 (TI - garis perbandingan).

Jadual 9.3

Penghitaman analitik

Penyelesaian. Mengikut data yang diberikan dalam keadaan contoh, kami membina lengkung ciri plat fotografi (Rajah 9.6).

nasi. 9.6.

Mengikut lengkung ciri, menggunakan penghitaman garis spektrum untuk niobium dan titanium, kita dapati lg / Nb , lg / Tj , lg (/ N .,// Ti), / Nb // Ti) (Jadual 9.5).

Jadual 9.5

Pengiraan contohnya 9.4

Bahagian sampel	Kepekatan niobium dalam sampel
Permulaan
Dengan penambahan pertama	C x + 0,2
Dengan tambahan kedua	C g + 0,6

Kami membina graf pergantungan "/ Nb // Ti - C dahi" (Gamb.

nasi. 9.7.

Kesinambungan graf sehingga persilangan dengan paksi-x membolehkan anda menentukan

koordinat titik persilangan: -0.12. Oleh itu, kepekatan niobium

dalam sampel C x ialah 0.12%.

Ciri-ciri metrologi dan kemungkinan analitikal spektroskopi pelepasan atom. Sensitiviti. Had pengesanan dalam spektrum pelepasan atom bergantung pada kaedah pengujaan spektrum dan sifat unsur yang ditentukan, dan boleh berubah dengan ketara dengan perubahan dalam keadaan analisis. Untuk unsur mudah terangsang dan mudah terion (alkali dan kebanyakan logam alkali tanah), sumber pengujaan spektrum yang terbaik ialah nyalaan. Bagi kebanyakan elemen lain, kepekaan tertinggi dicapai menggunakan plasma berganding induktif. Had pengesanan yang tinggi dalam nyahcas percikan adalah disebabkan oleh fakta bahawa ia disetempat di kawasan ruang yang sangat kecil. Sehubungan itu, jumlah sampel yang tersejat juga kecil.

Julat kandungan yang ditentukan. Had atas kandungan yang ditentukan ditentukan terutamanya oleh kesan penyerapan diri dan pelanggaran kelinearan lengkung penentukuran yang berkaitan dengannya. Oleh itu, walaupun semasa membina graf penentukuran dalam koordinat logaritma, julat kandungan yang ditentukan biasanya 2-3 susunan magnitud kepekatan. Pengecualian ialah kaedah ICP, yang mana kesan penyerapan diri adalah sangat lemah, dan sehubungan dengan ini, julat lineariti boleh mencapai 4-5 pesanan magnitud.

Kebolehulangan. Dalam spektroskopi pelepasan atom, isyarat analisis sangat sensitif terhadap turun naik suhu. Oleh itu, kebolehulangan kaedah adalah rendah. Penggunaan kaedah standard dalaman boleh meningkatkan penunjuk metrologi ini dengan ketara.

Selektif terutamanya dihadkan oleh kesan aliasing garis spektrum. Boleh diperbaiki dengan meningkatkan resolusi peralatan.

Hantar kerja baik anda di pangkalan pengetahuan adalah mudah. Gunakan borang di bawah

Pelajar, pelajar siswazah, saintis muda yang menggunakan pangkalan pengetahuan dalam pengajian dan kerja mereka akan sangat berterima kasih kepada anda.

Disiarkan pada http://www.allbest.ru/

KESAN FIZIKAL

Pelepasan atomspektroskopi, stesen kuasa nuklear atau analisis spektrum pelepasan atom - satu set kaedah analisis unsur berdasarkan kajian spektrum pelepasan atom dan ion bebas dalam fasa gas dalam julat panjang gelombang 150-800 nm.

Analisis spektrum pelepasan atom ialah kaedah untuk menentukan komposisi kimia bahan daripada spektrum pelepasan atomnya di bawah pengaruh sumber pengujaan (arka, percikan, nyalaan, plasma).

Atom teruja apabila satu atau lebih elektron bergerak ke tahap tenaga yang lebih jauh. Dalam keadaan normal (tidak teruja) atom mempunyai tenaga terendah E 0 . Atom boleh berada dalam keadaan teruja (tidak stabil) untuk masa yang sangat singkat (?10 -7 - 10 -8 saat) dan sentiasa cenderung untuk menduduki keadaan tidak teruja biasa. Dalam kes ini, atom mengeluarkan tenaga berlebihan dalam bentuk sinaran foton.

di mana E 2 , E 1 - tenaga tahap atas dan bawah; n - kekerapan; c ialah kelajuan cahaya; l ialah panjang gelombang sinaran; h ialah pemalar Planck.

Untuk menggerakkan atom ke tahap tenaga yang lebih tinggi, ia perlu memindahkan tenaga yang dipanggil potensi pengujaan. Tenaga terkecil yang diperlukan untuk detasmen daripada atom yang tidak dirangsang bagi elektron valens luarnya ialah potensi pengionan (tenaga pengujaan).

Garis spektrum - sinaran mana-mana satu panjang gelombang, sepadan dengan peralihan tenaga tertentu bagi atom teruja.

Keamatan garis spektrum (I) adalah berkadar terus dengan bilangan zarah teruja (N *), kerana pengujaan atom adalah bersifat haba. Atom yang teruja dan tidak teruja berada dalam keseimbangan termodinamik antara satu sama lain, yang diterangkan oleh persamaan Boltzmann:

di mana N 0 ialah bilangan atom yang tidak teruja; g*, g 0 - berat statik keadaan teruja dan tidak teruja bagi atom; E - tenaga pengujaan; k - pemalar Boltzmann; T ialah suhu.

Oleh itu, pada suhu malar, N * adalah berkadar terus dengan N 0, i.e. sebenarnya jumlah bilangan atom ini dalam sampel. Jumlah bilangan atom adalah berkadar terus dengan kepekatan (c) unsur dalam sampel.

Iaitu, keamatan garis spektrum pelepasan boleh digunakan sebagai isyarat analitik untuk menentukan kepekatan unsur:

di mana a ialah pekali bergantung kepada keadaan proses.

Dalam AESA, pilihan keadaan pengabusan yang betul dan pengukuran isyarat analisis adalah penting, oleh itu, dalam keadaan AESA sebenar, formula Lomakin-Scheibe digunakan:

di mana b ialah pekali malar bergantung kepada peralihan tenaga disebabkan oleh pancaran garis spektrum tertentu; menentukan sudut kecondongan graf penentukuran unsur terkawal.

Oleh kerana komposisi kimia sampel dikawal pada julat kepekatan yang luas, formula Lomakin-Scheibe digunakan dalam koordinat logaritma:

Graf 1 Plot penentukuran pergantungan keamatan garis spektrum pada kepekatan unsur yang ditentukan

Graf 2 Ciri gred untuk penentuan sulfur S dalam keluli kromium tinggi

GAMBARAJAH UTAMA PENGENDALIAN RFN

Analisis spektrum adalah berdasarkan kajian struktur cahaya yang dipancarkan atau diserap oleh bahan yang dianalisis. Mari kita pertimbangkan skema analisis spektrum pelepasan (Rajah 1). Agar bahan memancarkan cahaya, perlu memindahkan tenaga tambahan kepadanya. Atom dan molekul analit kemudiannya masuk ke dalam keadaan teruja. Kembali ke keadaan normal, mereka mengeluarkan tenaga berlebihan dalam bentuk cahaya. Sifat cahaya yang dipancarkan oleh pepejal atau cecair biasanya bergantung sangat sedikit pada komposisi kimia dan oleh itu tidak boleh digunakan untuk analisis. Sinaran gas mempunyai sifat yang sama sekali berbeza. Ia ditentukan oleh komposisi sampel yang dianalisis. Dalam hal ini, dalam analisis pelepasan, sebelum pengujaan bahan, ia mesti disejat.

Rajah 1 Diagram skematik analisis spektrum pelepasan: 1 -- Sumber cahaya; 2 - pemeluwap pencahayaan; 4 -- radas spektrum; 5 -- pendaftaran spektrum; 6 -- penentuan panjang gelombang garis atau jalur spektrum; 7 -- analisis kualitatif sampel menggunakan jadual dan atlas; 8 -- penentuan keamatan garisan atau jalur; 9 -- analisis kuantitatif sampel mengikut keluk penentukuran

Penyejatan dan pengujaan dijalankan dalam sumber Sveta, di mana sampel yang dianalisis diperkenalkan. Sebagai sumber cahaya, nyalaan suhu tinggi atau pelbagai jenis nyahcas elektrik dalam gas digunakan: arka, percikan api, dsb. Untuk mendapatkan nyahcas elektrik dengan ciri yang dikehendaki, penjana.

Suhu tinggi (beribu-ribu dan berpuluh-puluh ribu darjah) dalam sumber cahaya membawa kepada perpecahan molekul kebanyakan bahan kepada atom. Oleh itu, kaedah pelepasan berfungsi, sebagai peraturan, untuk analisis atom dan hanya sangat jarang untuk analisis molekul.

Sinaran sumber cahaya ialah jumlah sinaran atom semua unsur yang terdapat dalam sampel. Untuk analisis, adalah perlu untuk mengasingkan sinaran setiap elemen. Ini dilakukan dengan bantuan peranti optik - peranti spektrum. , di mana sinaran cahaya dengan panjang gelombang yang berbeza dipisahkan dalam ruang antara satu sama lain. Sinaran sumber cahaya, terurai kepada panjang gelombang, dipanggil spektrum.

Bahagian utama peranti spektrum (Rajah 2) ialah: celah pintu masuk S, diterangi oleh sinaran yang disiasat; kanta kolimator O 1 , dalam satah fokus di mana celah masuk terletak S; peranti penyebaran D, bekerja dalam pancaran sinaran selari; kanta fokus O 2 , yang mencipta dalam permukaan fokusnya R imej monokromatik celah pintu masuk, yang keseluruhannya membentuk spektrum. Sebagai unsur penyebaran, sebagai peraturan, sama ada prisma atau grating pembelauan digunakan.

Rajah 2 Gambar rajah optik skematik peranti spektrum (l 1< л 2 <л 3)

Peranti spektrum direka bentuk sedemikian rupa sehingga getaran cahaya setiap panjang gelombang yang memasuki peranti membentuk satu garisan. Berapa banyak gelombang yang berbeza hadir dalam sinaran sumber cahaya, begitu banyak garisan diperoleh dalam radas spektrum.

Spektrum atom unsur terdiri daripada garis individu, kerana hanya terdapat gelombang tertentu tertentu dalam sinaran atom (Rajah 3, a). Dalam sinaran badan pepejal atau cecair panas, terdapat cahaya dari sebarang panjang gelombang. Garisan berasingan dalam radas spektrum bergabung antara satu sama lain. Sinaran sedemikian mempunyai spektrum berterusan (Rajah 3, dalam). Berbeza dengan spektrum garis atom, spektrum pelepasan molekul bahan yang tidak terurai pada suhu tinggi adalah berjalur (Rajah 3, b). Setiap jalur dibentuk oleh sebilangan besar garis jarak yang rapat.

nasi. 3 Jenis spektrum

Jenis spektrum:

a- berbaris; b- berjalur; barisan individu yang membentuk kumpulan itu kelihatan; dalam--pepejal.

Tempat paling gelap dalam spektrum sepadan dengan keamatan cahaya tertinggi (imej negatif)

Cahaya, terurai menjadi spektrum dalam radas spektrum, boleh dilihat secara visual atau dirakam menggunakan fotografi atau peranti fotoelektrik. Reka bentuk radas spektrum bergantung kepada kaedah merekod spektrum. Untuk pemerhatian visual spektrum, spektroskop digunakan - steeloscopes dan steelometers. Fotografi spektra dijalankan menggunakan spektrograf . Peranti spektrum - monokromator - membolehkan anda memilih cahaya satu panjang gelombang, selepas itu ia boleh didaftarkan menggunakan fotosel atau penerima cahaya elektrik lain.

Dalam analisis kualitatif, adalah perlu untuk menentukan elemen mana yang memancarkan satu atau garis lain dalam spektrum sampel yang dianalisis. Untuk melakukan ini, anda perlu mencari panjang gelombang garis dengan kedudukannya dalam spektrum, dan kemudian, menggunakan jadual, tentukan kepunyaannya kepada satu atau elemen lain. Mikroskop pengukur, spektroprojektor dan peranti tambahan lain digunakan untuk memeriksa imej spektrum yang diperbesarkan pada plat fotografi dan menentukan panjang gelombang.

Keamatan garis spektrum meningkat dengan kepekatan unsur dalam sampel. Oleh itu, untuk menjalankan analisis kuantitatif, adalah perlu untuk mencari keamatan satu garis spektrum unsur yang ditentukan. Keamatan garisan diukur sama ada dengan menghitamnya dalam gambar spektrum (spektrogram) atau secara langsung dengan magnitud fluks cahaya yang keluar dari radas spektrum. Jumlah kehitaman garisan pada spektrogram ditentukan pada mikrofotometer.

Hubungan antara keamatan garis dalam spektrum dan kepekatan unsur dalam sampel yang dianalisis diwujudkan menggunakan piawaian - sampel serupa dengan yang dianalisis, tetapi dengan komposisi kimia yang diketahui dengan tepat. Hubungan ini biasanya dinyatakan dalam bentuk lengkung penentukuran.

Di bawah ialah spektrum pelepasan Fe dan H:

nasi. 4.1 Spektrum pelepasan Fe

nasi. 4.2 Spektrum pelepasan H

KAEDAH PENYELIDIKAN

Proses analisis spektrum pelepasan atom terdiri daripada bahagian utama berikut:

1. Penyediaan sampel (persediaan sampel)

2. Penyejatan sampel yang dianalisis (jika ia bukan gas);

3. Dissosiasi - pengabusan molekulnya;

4. Pengujaan sinaran atom dan ion unsur-unsur sampel;

5. Penguraian sinaran teruja kepada spektrum;

6. Pendaftaran spektrum;

7. Pengenalpastian garis spektrum - untuk menubuhkan komposisi unsur sampel (analisis kualitatif);

8. Pengukuran keamatan garisan analisis unsur-unsur sampel yang akan dikira;

9. Mencari kandungan kuantitatif unsur menggunakan kebergantungan penentukuran yang telah ditetapkan.

Satu sampel bahan ujian dimasukkan ke dalam sumber sinaran, di mana ia menyejat, memisahkan molekul, dan merangsang atom yang terbentuk (ion). Yang terakhir memancarkan sinaran ciri, yang memasuki peranti rakaman instrumen spektrum.

Dengan AESA kualitatif, spektrum sampel dibandingkan dengan spektrum unsur yang diketahui yang diberikan dalam atlas dan jadual garis spektrum yang sepadan, dan dengan itu komposisi unsur analit diwujudkan. Dalam analisis kuantitatif, kepekatan unsur yang dikehendaki dalam bahan yang dianalisis ditentukan oleh pergantungan magnitud isyarat analisis (ketumpatan penghitaman atau ketumpatan optik garis analitik pada plat fotografi; fluks cahaya kepada penerima fotoelektrik) unsur yang dikehendaki pada kandungannya dalam sampel. Kebergantungan ini ditentukan dengan cara yang kompleks oleh banyak faktor yang sukar dikawal (komposisi kasar sampel, strukturnya, serakan, parameter sumber pengujaan spektrum, ketidakstabilan peranti rakaman, sifat plat fotografi, dll.). Oleh itu, sebagai peraturan, untuk menetapkannya, satu set sampel untuk penentukuran digunakan, yang, dari segi komposisi dan struktur kasar, sedekat mungkin dengan bahan yang dianalisis dan mengandungi jumlah unsur yang diketahui untuk ditentukan. Sampel sedemikian boleh disediakan khas aloi logam, campuran bahan, penyelesaian, termasuk sampel standard yang dihasilkan oleh industri. Untuk menghapuskan pengaruh pada hasil analisis perbezaan yang tidak dapat dielakkan dalam sifat sampel yang dianalisis dan standard, kaedah yang berbeza digunakan; contohnya, mereka membandingkan garis spektrum unsur yang ditentukan dan unsur perbandingan yang dipanggil, yang hampir dalam sifat kimia dan fizikal dengan unsur yang ditentukan. Apabila menganalisis bahan dari jenis yang sama, pergantungan penentukuran yang sama boleh digunakan, yang diperbetulkan secara berkala mengikut sampel pengesahan.

Kepekaan dan ketepatan AESA bergantung terutamanya pada ciri fizikal sumber pengujaan spektrum - suhu, kepekatan elektron, masa kediaman atom dalam zon pengujaan spektrum, kestabilan mod sumber, dsb. menyelesaikan masalah analisis tertentu, adalah perlu untuk memilih sumber sinaran yang sesuai, untuk mencapai pengoptimuman ciri-cirinya menggunakan pelbagai kaedah - penggunaan suasana lengai, pengenaan medan magnet, pengenalan bahan khas yang menstabilkan suhu pelepasan , tahap pengionan atom, proses resapan pada tahap optimum, dsb. Memandangkan kepelbagaian faktor yang saling mempengaruhi, kaedah perancangan matematik eksperimen sering digunakan dalam kes ini.

Keputusan di bawah termasuk lukisan yang menggambarkan betapa kuatnya spektrum pelbagai elemen berbeza antara satu sama lain (dalam contoh ini, ini adalah aluminium, tembaga, tungsten dan besi).

Pada paksi-y - keamatan I dalam unit sewenang-wenangnya. Abscissa menunjukkan panjang gelombang l dalam nanometer, julat spektrum ialah 172-441 nm. Spektrum diambil pada spektrometer percikan.:

nasi. 5.1 Spektrum pelepasan AL

nasi. 5.1 Spektrum pelepasan Cu

nasi. Spektrum pelepasan aloi 5.1 W

nasi. 5.1 Spektrum pelepasan Fe

KLASIFIKASI KAEDAH AESA

Selepas mendapat spektrum, operasi seterusnya ialah penilaian apolitiknya, yang boleh dijalankan dengan kaedah objektif atau subjektif. Kaedah objektif boleh dibahagikan kepada tidak langsung dan langsung. Kumpulan pertama merangkumi spektrografi, dan kedua - kaedah spektrometri. Dalam kaedah spektrografi, emulsi fotografi membolehkan untuk mendapatkan ciri perantaraan keamatan garis, manakala kaedah spektrometri adalah berdasarkan pengukuran langsung keamatan garis spektrum menggunakan pengesan cahaya fotoelektrik. Dalam kaedah penilaian subjektif, unsur sensitif ialah mata manusia.

Spektrografianalisis

Kaedah spektrografi terdiri daripada mengambil gambar spektrum IR plat atau filem yang sesuai menggunakan spektrograf yang sesuai. Spektrogram yang terhasil boleh digunakan untuk analisis kualitatif, separa kuantitatif dan kuantitatif. Apabila mengujakan dan memotret spektrum sampel pelbagai bahan, adalah perlu untuk mematuhi arahan yang berkaitan dengan ketat. Soalan organisasi mengenai penciptaan dan pengendalian makmal spektrografi juga harus dibincangkan.

Kaedah spektrografi analisis spektrum adalah amat penting. Ini disebabkan terutamanya oleh sensitiviti tinggi emulsi fotografi dan keupayaannya untuk mengintegrasikan keamatan cahaya, serta sejumlah besar maklumat yang terkandung dalam spektrum, dan keupayaan untuk menyimpan maklumat ini untuk masa yang lama. Instrumen dan peralatan lain yang diperlukan agak murah, kos bahan adalah rendah, dan kaedahnya mudah dan mudah untuk diseragamkan. Analisis spektrum spektrografi sesuai untuk analisis rutin dan penyelidikan saintifik. Kelemahannya terletak pada hakikat bahawa, disebabkan oleh kerumitan operasi fotografi, ia tidak sesuai untuk analisis ekspres, dan ketepatannya adalah lebih rendah, sebagai contoh, daripada ketepatan analisis kimia spektrometri atau klasik. Ini tidak selalu berlaku apabila menentukan jejak unsur. Adalah diharapkan bahawa analisis spektrografi akan berkembang dengan pesat, terutamanya dalam bidang pemprosesan sejumlah besar maklumat berguna yang terkandung dalam spektrum dengan bantuan mikrofotometer automatik yang disambungkan ke komputer.

Spektrometrianalisis

Kaedah analisis spektrometri berbeza daripada kaedah spektrografi pada asasnya hanya dalam cara spektrum diukur. Manakala dalam analisis spektrografi keamatan spektrum diukur melalui langkah fotografi pertengahan, analisis spektrometri adalah berdasarkan fotometri langsung keamatan garis spektrum. Pengukuran intensiti langsung mempunyai dua kelebihan praktikal: disebabkan ketiadaan operasi pemprosesan yang panjang bagi spektrum yang difoto dan sumber ralat yang berkaitan, kedua-dua kelajuan analisis dan kebolehulangan keputusannya meningkat dengan ketara. Dalam analisis spektrometri, operasi persampelan, penyediaan, dan pengujaan spektrum adalah sama dengan operasi sepadan kaedah spektrografi. Perkara yang sama berlaku untuk semua proses yang berlaku semasa rangsangan, dan kesan spontan atau buatan. Oleh itu, mereka tidak akan dibincangkan lebih lanjut di sini. Persediaan optik yang digunakan dalam kaedah spektrometri, termasuk sumber sinaran, paparannya, keseluruhan sistem penyebaran dan pemerolehan spektrum, adalah hampir sama dengan persediaan spektrografi. Walau bagaimanapun, perbezaan yang ketara, yang patut dibincangkan secara berasingan, terletak pada kaedah membekalkan tenaga cahaya garis spektrum ke lapisan fotoelektrik fotomultiplier. Operasi akhir analisis, iaitu pengukuran, adalah berbeza sama sekali daripada operasi sepadan kaedah spektrografi. Oleh itu, peringkat analisis ini memerlukan perbincangan yang terperinci.

Visualanalisis

Kumpulan ketiga kaedah analisis spektrum pelepasan termasuk kaedah visual, yang berbeza daripada kaedah spektrografi dan spektrometri dalam cara spektrum dianggarkan dan, kecuali kes yang jarang berlaku, di kawasan spektrum yang digunakan. Kaedah Anggaran Spektrum subjektif berbanding kaedah objektif dua kaedah lain. Dalam spektroskopi visual, mata manusia adalah penerima cahaya dan menggunakan kawasan spektrum yang boleh dilihat dari kira-kira 4000 hingga 7600 A*.

Dalam kaedah visual analisis spektrum, penyediaan awal sampel dan pengujaan spektrum mereka pada asasnya tidak berbeza daripada operasi serupa kaedah analisis spektrum yang lain. Pada masa yang sama, penguraian cahaya ke dalam spektrum dilakukan secara eksklusif dengan bantuan spektroskop. Akhirnya, disebabkan subjektiviti kaedah penilaian, teknik visual berbeza dengan ketara daripada teknik spektrografi dan terutamanya spektrometri. Ini juga bermakna bahawa daripada tiga kaedah analisis spektrum, kaedah visual mempunyai ketepatan paling rendah.

Had pengesanan kaedah visual agak besar. Garis unsur yang paling sensitif, kecuali alkali dan alkali bumi, berada di kawasan ultraungu spektrum. Hanya garisan logam berat yang paling penting yang agak lemah terletak di kawasan yang boleh dilihat. Oleh itu, had pengesanan mereka melalui kaedah visual biasanya sepuluh hingga seratus kali lebih teruk. Kecuali dalam kes yang jarang berlaku, kaedah visual tidak sesuai untuk menentukan unsur bukan logam, kerana garisan mereka di kawasan yang boleh dilihat adalah sangat lemah. Di samping itu, pengujaan unsur bukan logam memerlukan peralatan canggih khas dan keamatan sumber cahaya tidak mencukupi untuk menilai garis spektrum dengan mata kasar.

Berbeza dengan kelemahan yang dinyatakan di atas, kelebihan besar kaedah visual terletak pada kesederhanaan, kelajuan dan kos yang rendah. Bekerja dengan spektroskop adalah sangat mudah. Walaupun beberapa latihan diperlukan untuk menilai spektrum, analisis mudah boleh dipelajari dengan cepat. Spektrum boleh dinilai dengan mata kasar tanpa kesukaran yang berkaitan dengan kaedah tidak langsung. Kaedah ini adalah ekspres: ia biasanya mengambil masa tidak lebih daripada satu minit untuk menentukan satu komponen. Kos bantuan visual yang agak mudah adalah rendah, dan kos alat pemprosesan sampel, bahan elektrod kaunter, dan kuasa boleh diabaikan. Tekniknya sangat mudah sehingga selepas beberapa latihan, analisis boleh dilakukan oleh pembantu makmal yang tidak mahir. Oleh kerana kepantasan kaedah yang tinggi, kos buruh setiap analisis adalah rendah. Kecekapan ekonomi kaedah juga meningkat disebabkan oleh fakta bahawa analisis boleh dijalankan tanpa memusnahkan sampel yang dianalisis dan di tempat di mana ia berada. Ini bermakna dengan instrumen mudah alih adalah mungkin untuk menganalisis produk perantaraan (cth. rod logam), produk siap (cth bahagian mesin) atau produk yang telah dipasang (cth. tiub terlalu panas dandang stim) tanpa pensampelan di tapak. Alat dan masa juga dijimatkan, kerja organisasi dipermudahkan dan tidak perlu kaedah persampelan yang merosakkan.

Bidang penggunaan kaedah visual analisis spektrum yang paling penting ialah kawalan aloi logam dan terutamanya keluli aloi semasa pengeluarannya untuk tujuan pengasingan. Kaedah ini juga digunakan untuk pengelasan logam atau keluli aloi dalam pemilihan bahan berharga daripada besi buruk. Di kawasan lain, sebagai contoh, dalam analisis bahan dielektrik, kaedah visual masih belum memainkan peranan penting. Walau bagaimanapun, adalah dijangka bahawa selepas penambahbaikan ia mungkin mendapati aplikasi dalam bidang ini dan yang serupa.

SUMBER KEGEMBIRAAN SPECTRA

Dalam amalan analisis spektrum pelepasan atom, nyalaan, lengkok elektrik arus terus dan ulang alik, percikan pekat voltan rendah dan tinggi, nyahcas berdenyut voltan rendah, pelbagai bentuk nyahcas gas cahaya, dsb. digunakan sebagai sumber pengujaan. spektra. Sepanjang 10–15 tahun yang lalu, pelbagai jenis nyahcas frekuensi tinggi: plasma gandingan induktif (ICP) frekuensi tinggi dalam suasana gas lengai pada tekanan atmosfera, nyahcas gelombang mikro, dsb.

1 nyala api

Nyalaan digunakan sebagai pengabus dan sumber pengujaan spektrum dalam kaedah fotometri nyalaan, dan juga sebagai salah satu kaedah utama pengabusan bahan dalam kaedah analisis penyerapan atom. Nyalaan yang paling biasa digunakan ialah campuran udara - asetilena (T = 2100-2400 K) dan nitrik oksida (I) - asetilena (T = 3000-3200 K), kurang kerap - nyalaan campuran udara - propana (T = 2000 -2200 K) dan nitrik oksida (I) - propana (T \u003d 3000 K).

Gambar rajah penunu yang digunakan dalam kaedah fotometri nyalaan ditunjukkan dalam rajah. 1. Input cecair yang dianalisis ke dalam nyalaan biasanya dilakukan dengan penyemburan pneumatiknya. Terdapat terutamanya dua jenis pengabus yang digunakan: sudut dan sepusat, berfungsi disebabkan oleh vakum yang dicipta di atas pembukaan kapilari pengabusan (atau di sekelilingnya), hujung kedua yang direndam dalam larutan sampel yang dianalisis. Cecair yang mengalir keluar dari kapilari disembur dengan pancutan gas, membentuk aerosol. Kualiti penyembur dinilai dengan nisbah jumlah cecair dan gas ( M DAN /M D) digunakan setiap unit masa.

Suhu nyalaan menyediakan had pengesanan yang cukup rendah untuk elemen yang tenaganya, pengujaan garis resonans yang tidak melebihi 5 eV; sebatian mereka cukup diatomkan dalam nyalaan. Kaedah fotometri nyalaan adalah amat penting untuk penentuan kuantiti mikro sebatian logam alkali dan alkali tanah, yang mana had pengesanan melalui kaedah ini adalah dalam julat 0.0001-0.01 mg/l. Kestabilan spatiotemporal api yang tinggi memastikan kebolehulangan yang baik bagi hasil yang diperoleh melalui kaedah ini. Apabila menggunakan larutan penyemburan berterusan, sisihan piawai relatif yang mencirikan kebolehulangan tidak berada pada tahap 0.01 untuk kandungan yang melebihi had pengesanan dengan dua susunan magnitud atau lebih.

nasi. 6 Pembakar untuk spektrometri nyalaan pelepasan atom: a) dan b) penunu Mekker konvensional dan penunu yang lebih baik: 1 - badan pembakar; 2 - permukaan di mana nyalaan terbentuk; 3 - bukaan untuk keluar gas mudah terbakar; 4 -- pembekalan campuran gas mudah terbakar dan aerosol; 5 -- tonjolan pada badan penunu dengan lubang; dalam) gabungan pembakar dengan pemisahan zon penyejatan - pengabusan dan pengujaan spektrum: 1 -- penunu utama dengan langkan dan lubang masuk ia; 3 -- penunu tambahan kedua dengan jenis yang sama atau nyalaan suhu yang lebih tinggi; 4 - api; 5 -- zon pendaftaran sinaran; 6 - bekalan campuran gas mudah terbakar kepada penunu tambahan; 7 -- pembekalan campuran gas mudah terbakar dan aerosol kepada penunu utama

Had utama kaedah fotometri nyalaan ialah: keperluan untuk memindahkan sampel yang dianalisis ke dalam larutan, tahap kesan matriks yang agak tinggi, dan, sebagai peraturan, analisis unsur tunggal.

Arka elektrik

Arka elektrik DC

Arka elektrik arus terus (Rajah 2) ialah sumber suhu yang lebih tinggi daripada nyalaan. Sampel yang dianalisis dalam bentuk hancur diletakkan di dalam ceruk (saluran) di elektrod bawah, yang, sebagai peraturan, dimasukkan sebagai anod dalam litar arka.

nasi. 7 Arka DC sebagai sumber pengujaan spektrum: a) Litar bekalan arka DC; b) ciri volt-ampere nyahcas arka DC; dalam) gambar rajah pemindahan atom daripada saluran elektrod karbon: 1 - pecahan atom yang terlibat dalam pembentukan isyarat analisis ( 1a- penyingkiran dalam keadaan bebas, 1b-- penyingkiran dalam keadaan terikat dalam fasa pekat); 2 -- pembebasan bahan sebagai tambahan kepada zon pengujaan; 3a, 3b-- resapan ke dalam dinding dan bawah, masing-masing; 4a, 4b -- peralihan bahan ke dalam zon pengujaan dalam bentuk atom atau sebatian dari dinding dan bawah elektrod

Suhu plasma arka bergantung kepada bahan elektrod dan potensi pengionan gas dalam celah antara elektrod. Suhu plasma tertinggi (~7000 K) dicapai apabila elektrod karbon digunakan. Untuk arka antara elektrod kuprum, ia adalah? 5000 K. Pengenalan garam unsur alkali (contohnya, kalium) mengurangkan suhu plasma arka kepada 4000 K.

Di bawah tindakan arka, hujung anod dipanaskan kepada kira-kira 3500 K (untuk elektrod karbon), yang memastikan penyejatan sampel pepejal diletakkan di dalam kawah anod. Walau bagaimanapun, suhu elektrod dalam arah dari hujung jatuh dengan sangat cepat dan hanya ≈1000 K sudah pada jarak 10 mm. Dengan memberikan elektrod bentuk yang istimewa, adalah mungkin untuk mengurangkan penyingkiran haba dan dengan itu meningkatkan elektrod suhu sedikit sebanyak.

Dalam arka karbon DC, spektrum hampir semua unsur teruja, kecuali beberapa gas dan bukan logam, yang dicirikan oleh potensi pengujaan yang tinggi. Berbanding dengan pelepasan nyalaan atau ukuran penyerapan, nyahcas arka menyediakan kira-kira susunan magnitud had pengesanan unsur yang lebih rendah, serta pengurangan ketara dalam kesan matriks.

Pelepasan arka tidak stabil, salah satu sebab untuk ini adalah pergerakan berterusan tempat katod, yang sebenarnya memberikan pelepasan termion yang diperlukan untuk mengekalkan pelepasan. Untuk menghapuskan ketidakstabilan arka, rintangan balast yang besar dimasukkan ke dalam litarnya. R. Arus yang mengalir melalui arka, mengikut hukum Ohm

Di sini U- voltan sumber yang membekalkan arka; r- rintangan jurang arka.

Lebih banyak rintangan balast R, semakin kecil pengaruh turun naik r kepada perubahan arus elektrik arka. Atas sebab yang sama, adalah berfaedah untuk meningkatkan voltan bekalan arka (anda boleh mengambil lebih banyak R). Dalam penjana moden, voltan bekalan arka biasanya 350 V. Arus arka biasanya dalam julat 6-10 A. Untuk menyejat bahan refraktori (contohnya, Al 2 O 3), peningkatan arus kepada 25-30 A. diperlukan. benarkan untuk menstabilkan arus arka pada tahap 25 A dengan turun naik tidak lebih daripada 1% apabila voltan bekalan berubah dalam 200-240 V, dan penggunaan penguat magnet sebagai elemen kawalan memungkinkan untuk meningkatkan kecekapan penjana arka sehingga 90% .

Untuk memperbaiki keadaan pengujaan spektrum, seseorang menggunakan terkawal suasana(contohnya, argon atau media gas lain), penstabilan kedudukan plasma di angkasa oleh medan magnet (khususnya, yang berputar) atau aliran gas. Penggunaan suasana terkawal memungkinkan untuk menyingkirkan jalur sianida yang diperhatikan di kawasan 340-420 nm dan bertindih banyak garis sensitif pelbagai unsur.

Arka elektrik AC

Nyahcas arka juga boleh dikuasakan oleh arus ulang alik, tetapi nyahcas sedemikian tidak boleh wujud secara bebas. Apabila arah arus berubah, elektrod menyejuk dengan cepat, pelepasan termionik berhenti, jurang arka menyahion dan nyahcas keluar, oleh itu, peranti pencucuhan khas digunakan untuk mengekalkan pembakaran arka: jurang arka ditembusi oleh frekuensi tinggi yang tinggi. -nadi voltan, tetapi kuasa rendah (Rajah 3).

nasi. lapan Skema arka AC teraktif voltan rendah: saya -- kontur utama; II-- litar tambahan; R-- reostat bekalan arka; TAPI - ammeter; d -- rentang kerja arka; L-- gegelung sekunder pengubah frekuensi tinggi; DARI-- menyekat kapasitor (0.5-2 uF); Tr-- pengubah injak naik; La --gegelung utama pengubah frekuensi tinggi; Sa-- kapasitor pengaktif (3000 uF); RTp- rintangan pengaktif; da -- sedikit jurang pengaktif

Skim arka sedemikian boleh dibahagikan kepada dua bahagian: utama dan tambahan. Bahagian utama litar kelihatan sama seperti untuk arka DC, kecuali untuk kapasitor shunt. DARI, menghalang penembusan arus frekuensi tinggi ke dalam rangkaian.

Dalam pengaktif, pengubah injak (120/260/3000 V, 25 W) menghasilkan voltan ~ 3000 V pada belitan sekunder dan mengecas kapasitor Ca. Pada saat pecahan jurang percikan tambahan ya dalam litar yang terdiri daripada gegelung La, pemeluwap Ca dan penangkap da, ayunan frekuensi tinggi muncul. Akibatnya, pada hujung gegelung kedua (voltan tinggi). L EMF kira-kira 6000 V berlaku, menembusi jurang kerja d. Kerosakan ini berfungsi untuk menyalakan arka yang disalurkan melalui litar utama secara berkala.

Kestabilan parameter elektrik dan optik arka AC bergantung pada kestabilan voltan di mana kerosakan berlaku. Kawalan pencucuhan melalui pecahan jurang tambahan tidak memberikan ketepatan yang diperlukan disebabkan oleh pengoksidaan dan perubahan lain dalam permukaan kerja jurang percikan dari semasa ke semasa. Operasi arka yang lebih stabil boleh dicapai dengan melaraskan fasa pencucuhan nyahcas menggunakan peranti elektronik. Skim kawalan sedemikian digunakan dalam kebanyakan penjana moden.

Pada tahap tertentu, sifat berdenyut arka AC membawa kepada fakta bahawa suhu nyahcas menjadi agak lebih tinggi daripada arka DC, dan pengukuran keamatan garis spektrum dicirikan oleh kebolehulangan yang lebih baik. Pada masa yang sama, skema kawalan boleh dikonfigurasikan sedemikian rupa sehingga pecahan jurang dilakukan bukan setiap separuh kitaran, tetapi selepas satu, dua, empat, dll. Ini membolehkan anda mengawal pemanasan elektrod, yang mungkin diperlukan, sebagai contoh, apabila menganalisis aloi lebur rendah.

Untuk mengurangkan had pengesanan unsur dan meningkatkan kebolehulangan hasil analisis apabila bekerja dengan nyahcas arka, penambahan reagen tertentu pada sampel yang dianalisis digunakan secara meluas untuk memulakan pelbagai jenis tindak balas termokimia secara langsung dalam saluran elektrod arka. . Tindak balas ini memungkinkan untuk menukarkan bendasing yang akan ditentukan kepada sebatian yang sangat meruap, dan unsur matriks mengganggu penentuan bendasing kepada sebatian tidak meruap.

Arka dalam varian tumpahan

Sebagai tambahan kepada versi tradisional arka dengan elektrod menegak, apabila menganalisis sampel serbuk (contohnya, bijih dan mineral), arka digunakan dalam versi yang dipanggil tumpahan (bertiup), apabila sampel tersebar halus tidak menguap dari saluran elektrod karbon, tetapi bangun (ditiup) melalui plasma nyahcas arka antara dua (atau tiga - dengan bekalan kuasa tiga fasa) elektrod karbon yang terletak secara mendatar.

nasi. 9 Gambarajah skematik pengenalan sampel serbuk ke dalam pelepasan arka dengan kaedah menumpahkan - meniup: 1 -- sampel serbuk dalam corong bergetar; 2 - elektrod arka; 3 -- aliran udara penyejukan dan pembentuk plasma; 4 -- saluran udara silinder; 5 - plasma arka; 6 -- tingkap di saluran udara untuk memerhati sinaran dari kawasan kerja plasma arka

Reka bentuk dan prinsip operasi arka sedemikian ditunjukkan dalam Rajah. 4. Dari segi parameter dan ciri, arka mendatar berbeza sedikit daripada arka menegak, bagaimanapun, disebabkan oleh fakta bahawa sampel dimasukkan ke dalam arka melalui aliran gas (biasanya udara), ia menstabilkan bentuk dan kedudukan arka. plasma arka, yang dengan sendirinya telah menyumbang kepada pengurangan ralat analisis rawak dari segi berbanding dengan arka tidak stabil spatial konvensional antara elektrod menegak. Di samping itu, dengan suntikan serbuk yang seragam, komposisi awan arka kekal tidak berubah dari semasa ke semasa, oleh itu, parameter utama plasma arka (kepekatan atom dan elektron, suhu) juga kekal malar, yang sangat memudahkan analisis. Masalah utama analisis dengan kaedah suntikan dikaitkan dengan penyejatan zarah serbuk yang tidak lengkap disebabkan oleh tempoh singkat tinggal mereka dalam plasma (3*10-3-5*10-3 s), yang menentukan pergantungan keamatan. garis spektrum pada saiz dan komposisi zarah sampel serbuk.

Percikan api. percikan voltan rendah

Peningkatan dalam kapasitansi kapasitor shunt membawa kepada fakta bahawa tenaga yang disimpan di dalamnya akan memainkan peranan penting dalam keseimbangan keseluruhan nyahcas. Pelepasan jenis ini dipanggil percikan voltan rendah. Bergantung pada parameter litar percikan voltan rendah, pelbagai mod nyahcas boleh diperolehi: berayun ( CR 2 /4L<1), критический (CR 2 /4L>1), aperiodik ( CR 2 /4L?1).

Voltan pada kapasitor litar nyahcas biasanya berbeza dalam julat 450-1000 V. Dengan menukar kapasitansi kapasitor, rintangan rheostat dalam litar kuasa dan kearuhan penggulungan sekunder pengubah, ia adalah mungkin untuk mengawal nisbah antara kekuatan semasa nyahcas kapasitor dan kekuatan arus yang melalui litar kuasa, dan dengan itu lancar menukar suhu nyahcas ke arah yang dikehendaki (dari mod arka lembut ke mod percikan tulen). Cara elektronik moden memungkinkan untuk menstabilkan tenaga denyutan tunggal dengan ketepatan tidak lebih buruk daripada 0.1%.

percikan voltan tinggi

Dalam analisis spektrum logam dan aloi, percikan pekat voltan tinggi paling kerap digunakan sebagai sumber cahaya (Rajah 5). Transformer injak naik mengecas kapasitor DARI sehingga voltan 10-15 kV. Nilai voltan ditentukan oleh rintangan jurang tambahan AT, yang seterusnya sentiasa dipilih dengan rintangan jurang kerja yang besar TAPI. Pada saat pecahan jurang tambahan, pecahan jurang kerja juga berlaku secara serentak, kapasitor DARI dilepaskan dan kemudian dicas. Bergantung pada parameter litar dan kadar penyahionan jurang, pecahan seterusnya boleh berlaku sama ada dalam kitaran yang sama atau dalam separuh kitaran yang lain. Kesederhanaan dan kebolehpercayaan skim ini memastikan operasinya berjaya.

nasi. 10 Skim percikan voltan tinggi pekat terkawal: T-- pengubah injak naik untuk 15000 V; DARI- pemeluwap; L-- kearuhan berubah; r-- menghalang rintangan; TAPI- selang waktu kerja; AT-- jurang tambahan yang berterusan; R-- rintangan boleh laras

Pada saat pecahan dalam saluran percikan sempit, pengujaan berlaku, serta pelepasan atom dan molekul nitrogen dan oksigen di udara; ini tidak berguna malah mengganggu radiasi (latar belakang). Walau bagaimanapun, tempohnya adalah pendek (10-8 s). Pada saat berikutnya, arus (sehingga 50 A) yang melalui saluran memanaskan kawasan kecil (0.2 mm) elektrod. Ketumpatan arus mencapai 10 4 A/cm 2 , dan bahan elektrod dikeluarkan ke dalam jurang pelepasan dalam bentuk obor wap panas, dan, sebagai peraturan, tidak di sepanjang saluran percikan, tetapi pada beberapa sudut rawak kepadanya .

Setiap pecahan baru mempengaruhi bahagian permukaan sampel yang berbeza, dan selepas percikan, sepanjang masa pendedahan yang dipilih, tempat percikan dengan diameter sehingga 3-5 mm, tetapi kedalaman tidak ketara (apabila bekerja dengan elektrod pembilang karbon - sahaja 20-40 mikron) muncul pada sampel. Jumlah keseluruhan sampel pepejal yang menyejat semasa pendedahan adalah sangat kecil: contohnya, untuk keluli biasanya kira-kira 3 mg.

Obor wap yang dikeluarkan mempunyai suhu kira-kira 10,000 K, i.e. mencukupi bukan sahaja untuk merangsang spektrum logam, tetapi juga bukan logam dan ion. Suhu secara langsung pada permulaan percikan mencapai 30,000-40,000 K.

Plasma berganding induktif frekuensi tinggi

plasma pelepasan atom spektrum

Terima kasih kepada kemunculan kaedah baru pengujaan spektrum menggunakan sumber plasma gandingan induktif (ICP) frekuensi tinggi yang beroperasi pada tekanan atmosfera, terdapat lonjakan mendadak dalam pembangunan fizik, teknologi dan amalan analisis spektrum pelepasan atom. Sumber ini ialah sejenis pelepasan frekuensi tinggi tanpa elektrod yang dikekalkan dalam penunu khas, yang terdiri daripada tiga tiub kuarza (jarang dua) tersusun secara sepusat (Rajah 6). Aliran gas luaran (penyejukan) (argon atau gas molekul) dimasukkan ke dalam jurang antara tiub luar dan tiub perantaraan, aliran perantaraan (hanya argon) dibekalkan melalui tiub tengah, dan aerosol larutan yang dianalisis diangkut ke dalam plasma melalui tiub pusat. Hujung terbuka penunu dikelilingi oleh gegelung aruhan yang disejukkan dengan air yang disambungkan kepada penjana RF. Untuk mendapatkan plasma, penjana RF digunakan dengan penggunaan kuasa 1.5-5 kW dan frekuensi operasi dalam julat dari 27 hingga 50 MHz.

nasi. 11 Skim penunu untuk nyahcas aruhan frekuensi tinggi: 1 -- zon analisis; 2 -- zon sinaran primer; 3 -- zon pelepasan (lapisan kulit); 4 -- saluran pusat (zon pemanasan awal); 5 -- induktor; 6 -- tiub pelindung yang menghalang kerosakan pada induktor (dipasang hanya pada penunu pendek); 7, 8, 9 -- tiub luar, perantaraan, pusat masing-masing

Untuk merangsang pelepasan, pengionan awal gas diperlukan, kerana voltan merentasi induktor adalah lebih rendah daripada voltan pecahan gas kerja. Untuk tujuan ini, percikan voltan tinggi (gegelung Tesla) paling kerap digunakan. Dalam gas terion, pelepasan berlaku, disuap oleh medan magnet. Arus frekuensi tinggi yang mengalir melalui gegelung solenoid mencipta medan magnet berselang-seli. Di bawah pengaruhnya, medan elektrik pusaran teraruh di dalam gegelung. Arus elektrik pusaran memanaskan dan mengionkan bahagian gas yang datang dari bawah disebabkan oleh haba Joule. Plasma konduktif adalah analog dengan penggulungan sekunder litar pintas pengubah, medan magnet yang memampatkan arus gelang menjadi torus (kesan kulit).

Aliran argon yang dibekalkan ke jurang antara tiub perantaraan dan luar, dalam satu tangan, berfungsi sebagai gas pembentuk plasma, dan sebaliknya, memerah plasma panas dari dinding pembakar, melindungi mereka daripada terlalu panas dan kemusnahan. Aerosol sampel yang dianalisis merambat di sepanjang saluran pusat pelepasan, secara praktikal tanpa menyentuh lapisan kulit konduktif elektrik dan tanpa menjejaskan ciri-cirinya; Ini adalah salah satu ciri utama pelepasan ICP, yang membezakannya, sebagai contoh, daripada plasmatron arka.

Biasanya, aerosol disuntik ke dalam plasma, dibentuk oleh larutan sampel dalam pelarut berair atau organik. Bersama-sama ini, sampel diperkenalkan dalam bentuk kondensat yang terbentuk semasa penyejatan sampel dalam pengabut elektroterma, arka, percikan, plasma obor laser, serta dalam bentuk serbuk halus terampai dalam aliran gas atau cecair. Pelbagai reka bentuk pengabus pneumatik (pengabut sepusat Meinhard, pengabus sudut, pengabus Babington, pengabus mesh Hildebrand, dll.), serta pengabus ultrasonik, digunakan untuk memperkenalkan sampel cecair. Semua jenis nebulizer menggunakan bekalan paksa larutan sampel menggunakan pam peristaltik.

Dalam pengabus ultrasonik, pengabusan berlaku disebabkan oleh tenaga getaran akustik, dan aliran gas berfungsi hanya untuk memindahkan aerosol ke penunu. Nebulizers ini menghasilkan aerosol halus dengan taburan saiz zarah yang sempit. Kecekapan penjanaan mereka sekurang-kurangnya 10-20 kali lebih besar daripada nebulizer pneumatik, yang memungkinkan untuk mendapatkan nisbah isyarat-ke-latar belakang yang lebih baik dan menurunkan had pengesanan.

Kelebihan tanpa syarat berikut bagi sumber ICP berhubung dengan masalah analisis spektrum pelepasan atom (AESA) boleh dikhususkan:

1. Disebabkan kemungkinan pengujaan berkesan bagi kedua-dua talian yang mudah dan sukar dirangsang, ICP ialah salah satu sumber cahaya yang paling serba boleh di mana hampir semua elemen sistem berkala boleh ditentukan (dikesan). ICP adalah sumber paling universal bukan sahaja dari segi bilangan unsur yang akan ditentukan, tetapi juga dari segi jenis sebatian yang mengandungi unsur-unsur ini;

2. ICP boleh menganalisis kedua-dua jisim besar penyelesaian, memasukkannya ke dalam obor plasma dalam aliran berterusan, dan mikrovolum (daripada ratusan mikroliter) apabila ia didenyutkan ke dalam gas pembawa dan spektrum berdenyut;

3. Julat kepekatan yang ditentukan untuk kebanyakan unsur ialah 4-5 urutan magnitud, i.e. dalam ICP, adalah mungkin untuk menentukan kedua-dua kepekatan rendah dan sederhana, dan tinggi bagi satu atau unsur lain, yang sukar untuk sumber pengujaan spektrum yang lain. Graf penentukuran untuk banyak elemen adalah rectilinear, selari antara satu sama lain dan mempunyai sudut kecondongan kira-kira 45°, yang memudahkan penentukuran dan mengurangkan kemungkinan ralat analisis sistematik;

4. Oleh kerana kecekapan pengujaan yang tinggi dan latar belakang yang rendah, had pengesanan untuk kebanyakan elemen adalah 1-2 urutan magnitud lebih rendah daripada sumber pengujaan spektrum yang lain. Purata had pengesanan dalam analisis penyelesaian untuk semua elemen adalah kira-kira 0.01 mg/l, menurun bagi sesetengah daripada mereka kepada 0.001-0.0001 mg/l;

5. Dengan penstabilan dan pengoptimuman semua keadaan operasi, nyalaan ICP mempunyai kestabilan spatial dan temporal yang baik, yang memastikan kebolehulangan instrumental yang tinggi bagi isyarat analisis, kadangkala pada tahap 0.5-1%.

Kelemahan kaedah spektrometri ICP termasuk kos spektrometer operasi yang agak tinggi, dikaitkan dengan penggunaan argon yang tinggi (15-20 l/min). Penentuan kandungan logam surih berhampiran had pengesanan adalah rumit oleh kehadiran dalam spektrum jalur molekul -NO dan -OH dalam julat 200-260 dan 280-340 nm, yang muncul di pinggiran nyahcas, pada titik hubungannya dengan atmosfera. Untuk mengurangkan keamatan jalur ini, pembakar dengan tiub luar dipanjangkan sebanyak 40-50 mm dengan tingkap potong untuk keluaran sinaran digunakan.

Nyahcas ICP dicirikan oleh spektrum yang sangat maju, dengan sejumlah besar garis kepunyaan atom, serta ion bercas tunggal dan berganda. Dalam hal ini, penggunaan sumber pengujaan ini adalah rumit oleh kesan gangguan spektrum, yang membawa kepada keperluan yang lebih tinggi untuk kuasa penyelesaian instrumen spektrum. Oleh kerana kecerahan sumber yang lebih rendah, peranan cahaya bertaburan dalam peranti meningkat.

Kaedah analisis spektrum adalah mudah, mudah untuk mekanisasi dan mengautomasikan, iaitu ia sesuai untuk analisis massa. Apabila menggunakan kaedah khas, had pengesanan unsur individu, termasuk beberapa bukan logam, adalah sangat rendah, yang menjadikan kaedah ini sesuai untuk menentukan jumlah surih kekotoran. Kaedah ini boleh dikatakan tidak merosakkan kerana hanya sejumlah kecil bahan sampel diperlukan untuk analisis.

Ketepatan analisis spektrum, secara amnya, memenuhi keperluan praktikal dalam kebanyakan kes menentukan kekotoran dan komponen. Kos analisis spektrum adalah rendah, walaupun pelaburan awal agak tinggi. Walau bagaimanapun, yang kedua cepat membuahkan hasil kerana produktiviti yang tinggi kaedah dan keperluan yang rendah untuk bahan dan kakitangan penyelenggaraan.

Analisis spektrum tidak sesuai untuk menentukan jenis hubungan antara unsur. Seperti semua kaedah analisis instrumental, analisis spektrum kuantitatif adalah berdasarkan kajian perbandingan sampel yang dianalisis dan sampel standard komposisi yang diketahui.

Analisis spektrum boleh dianggap sebagai kaedah penyelidikan instrumental yang telah menemui aplikasi terbesar. Walau bagaimanapun, kaedah ini tidak dapat memenuhi sepenuhnya pelbagai keperluan analisis yang timbul dalam amalan. Oleh itu, analisis spektrum hanyalah satu kaedah makmal dalam beberapa kaedah penyelidikan lain yang mengejar matlamat yang berbeza. Dengan penyelarasan yang munasabah, kaedah yang berbeza dapat melengkapi satu sama lain dengan sempurna dan bersama-sama menyumbang kepada pembangunan keseluruhannya.

Untuk memilih daripada kaedah analisis spektrum yang paling sesuai untuk tugasan tertentu, dan untuk mendapatkan hasil yang betul dengan kaedah yang dipilih, pengetahuan teori dan praktikal yang sesuai, kerja yang sangat teliti dan tepat diperlukan.

Pensampelan mesti dilakukan dengan penuh berhati-hati. Disebabkan oleh sensitiviti pelepasan spektrum yang tinggi, inferens tentang komposisi kimia kumpulan bahan yang sangat besar mesti selalu dibuat daripada analisis sejumlah kecil sampel. Pencemaran sampel yang dianalisis boleh memesongkan keputusan analisis dengan ketara. Rawatan fizikal atau kimia yang sesuai bagi sampel, seperti pelakuran, pembubaran atau pra-pengayaan, selalunya boleh sangat membantu.

Untuk merangsang spektrum dalam kaedah yang berbeza, bahan diperlukan dalam keadaan fizikal yang berbeza atau dalam bentuk sebatian kimia yang berbeza. Keupayaan analisis boleh mempunyai pengaruh yang menentukan pada pemilihan sumber sinaran yang paling sesuai.

Nisbah keamatan garis pasangan analisis, walaupun untuk kaedah pensampelan yang paling teliti dan apabila menggunakan sumber sinaran yang paling sesuai, sebahagian besarnya bergantung pada parameter fizikal dan kimia luaran (keadaan eksperimen) yang ditentukan oleh kaedah analisis dan perubahan semasa keterujaan. Pengetahuan tentang korelasi teori dan kesimpulan praktikal daripadanya adalah sangat penting untuk merealisasikan sepenuhnya keupayaan analisis kaedah tersebut.

Spektrum pelepasan teruja sampel direkodkan menggunakan spektrograf, spektrometer atau spektroskop. Oleh itu, kaedah untuk menganggar spektrum dalam analisis spektrum boleh dibahagikan kepada tiga kumpulan.

Dalam analisis kualitatif spektrografi, kesimpulan tentang sifat unsur dalam sampel yang dianalisis boleh dibuat berdasarkan panjang gelombang garis spektrum. Dalam analisis kuantitatif, penghitaman garisan dalam kes umum berfungsi sebagai ukuran keamatannya dan, akibatnya, komposisi kuantitatif sampel yang dikehendaki.

Kaedah spektrometri, di mana keamatan garisan biasanya ditentukan menggunakan photomultiplier dan peralatan elektronik pengukur, merujuk kepada kaedah objektif analisis kuantitatif. Kaedah mengukur keamatan ini lebih tepat dan lebih cepat daripada spektrografi, tetapi ia memerlukan peralatan yang mahal dan sukar diselenggara.

Instrumen analisis spektrum untuk spektroskopi visual agak murah dan analisis adalah pantas. Walau bagaimanapun, kaedah ini hanya berdasarkan cara subjektif untuk mengukur keamatan garisan. Oleh itu, keputusan yang diperoleh sentiasa separa kuantitatif.

Untuk mencapai sensitiviti pengesanan yang lebih tinggi, kebolehulangan dan ketepatan, adalah perlu untuk memproses keputusan pengukuran dengan kaedah statistik matematik.

Apabila melakukan analisis spektrum, bantuan besar disediakan oleh jadual yang mengandungi pemalar fizikal dan pemalar spektroskopik yang sepadan bagi unsur-unsur dan sebatian terpentingnya, serta jadual untuk pengiraan tambahan dan arahan kerja yang diperlukan untuk penentuan kualitatif dan kuantitatif.

Dihoskan di Allbest.ru

Dokumen Serupa

Ciri-ciri metrologi dan keupayaan analisis kaedah penyerapan atom. Kaedah untuk monochromatization dan pendaftaran spektrum. Penunjuk, membran dan elektrod logam. X-ray, pendarfluor atom, spektroskopi elektron.

Kesan Shpolsky. Kaedah analisis kuantitatif Faktor yang mempengaruhi ketepatan analisis spektrum. Proses fizikal akibat tindak balas dua kuantum. Persediaan spektrofluorimetrik untuk pengukuran spektrum dan kinetik.

kertas penggal, ditambah 04/06/2007

Maklumat am tentang mikroskopi daya atom, prinsip operasi julur. Mod pengendalian mikroskop daya atom: sentuhan, bukan sentuhan dan separa sentuhan. Menggunakan mikroskop untuk mengkaji bahan dan proses pada resolusi nanometer.

abstrak, ditambah 04/09/2018

Menyelesaikan masalah meningkatkan resolusi mikroskop tanpa memusnahkan atau menukar sampel yang dikaji. Sejarah kemunculan mikroskop probe. Mikroskop daya atom dan komponen strukturnya, pemprosesan maklumat yang diterima.

abstrak, ditambah 19/12/2015

Penghayatan kefahaman tentang spektrum getaran elektromagnet; Anda boleh melihatnya: mikrocip radio, pertukaran inframerah. Garisan, spektrum berkulit gelap dan tidak terganggu. Struktur spektrum molekul. Ciri-ciri pelepasan atom dan analisis penyerapan.

kertas penggal, ditambah 31/10/2014

Kajian semula skim optik spektrometer. Ciri-ciri spektrometer berbilang saluran. Penerangan tentang teknik dan persediaan untuk mengkaji ciri-ciri jeriji pembelauan cekung. Pengukuran kecekapan kuantum pengesan keadaan pepejal berbilang unsur.

tesis, ditambah 03/18/2012

Penciptaan mikroskop daya atom, prinsip operasi, kelebihan dan kekurangan. Kaedah mikroskopi daya atom. Keupayaan teknikal mikroskop daya atom. Penggunaan mikroskopi daya atom untuk menerangkan ubah bentuk filem polimer.

kertas penggal, ditambah 14/11/2012

Kuar nanoskopik dengan kawalan komputer dan analisis data. Kaedah mikroskopi daya atom; prinsip dan cara operasi, asas fizikal.

kertas penggal, ditambah 22/12/2010

Mengimbas mikroskop terowong, aplikasi. Prinsip operasi mikroskop daya atom. Kajian objek biologi - makromolekul (termasuk molekul DNA), virus dan struktur biologi lain oleh mikroskopi daya atom.

kertas penggal, ditambah 28/04/2014

Kajian spektrum penghantaran neutron resonan sampel uranium pelbagai pengayaan. Prinsip reka bentuk dan operasi spektrometer masa penerbangan berdasarkan pemecut elektron. Memantau komposisi isotop uranium dengan analisis spektrum neutron.

Institusi pendidikan bukan keuntungan bukan negara pendidikan vokasional menengah "Kolej Perlombongan Pokrovsky"

Ujian

Analisis spektrum pelepasan atom

Selesai:

pelajar kumpulan

"Penganalisis Makmal"

Profesion: OK16-94

Pembantu makmal analisis kimia

pengenalan

2. Pengabut

3 Proses nyalaan

5. Analisis spektrografi

6. Analisis spektrometri

7. Analisis visual

Kesimpulan

Bibliografi

pengenalan

Tujuan analisis spektrum pelepasan praktikal adalah untuk mengesan secara kualitatif, separa kuantitatif atau tepat mengukur unsur-unsur dalam analit.

Kaedah analisis spektrum, sebagai peraturan, adalah mudah, nyata, mudah untuk mekanisasi dan mengautomasikan, iaitu, ia sesuai untuk analisis jisim rutin. Apabila menggunakan kaedah khas, had pengesanan unsur individu, termasuk beberapa bukan logam, adalah sangat rendah, yang menjadikan kaedah ini sesuai untuk menentukan jumlah surih kekotoran. Kaedah ini, kecuali apabila hanya sejumlah kecil sampel yang tersedia, boleh dikatakan tidak merosakkan, kerana hanya sejumlah kecil bahan sampel diperlukan untuk analisis.

Ketepatan analisis spektrum, secara amnya, memenuhi keperluan praktikal dalam kebanyakan kes menentukan kekotoran dan komponen, dengan pengecualian menentukan kepekatan tinggi komponen utama aloi. Kos analisis spektrum adalah rendah, walaupun pelaburan awal agak tinggi. Walau bagaimanapun, yang kedua cepat membuahkan hasil kerana produktiviti yang tinggi kaedah dan keperluan yang rendah untuk bahan dan kakitangan penyelenggaraan.

Matlamat kerja:

1. membiasakan diri dengan teori analisis spektrum pelepasan atom;

2. belajar memahami ciri-ciri utama peralatan APP;

3. kajian kaedah AESA;

1. Analisis spektrum pelepasan atom (AESA)

Kaedah analisis berdasarkan pengukuran sebarang sinaran oleh bahan yang ditentukan dipanggil kaedah pelepasan. Kumpulan kaedah ini adalah berdasarkan pengukuran panjang gelombang sinaran dan keamatannya.

Kaedah spektroskopi pelepasan atom adalah berdasarkan pengujaan terma atom bebas atau ion monatomik dan pendaftaran spektrum pelepasan optik atom teruja.

Untuk mendapatkan spektrum pelepasan unsur-unsur yang terkandung dalam sampel, larutan yang akan dianalisis dibawa ke dalam nyalaan. Sinaran nyalaan memasuki monokromator, di mana ia terurai menjadi garis spektrum individu. Dengan aplikasi kaedah yang dipermudahkan, garis tertentu diserlahkan dengan penapis cahaya. Keamatan garisan yang dipilih, yang merupakan ciri untuk elemen yang ditentukan, direkodkan menggunakan photocell atau photomultiplier yang disambungkan kepada peranti pengukur. Analisis kualitatif dijalankan oleh kedudukan garis dalam spektrum, dan keamatan garis spektrum mencirikan jumlah bahan.

Keamatan sinaran adalah berkadar terus dengan bilangan zarah teruja N*. Oleh kerana pengujaan atom adalah bersifat terma, atom teruja dan tidak teruja berada dalam keseimbangan termodinamik antara satu sama lain, kedudukannya diterangkan oleh undang-undang taburan Boltzmann (1):

di mana N 0 ialah bilangan atom yang tidak dirangsang;

g* dan g 0 ialah berat statistik bagi keadaan teruja dan tidak teruja; E - tenaga pengujaan;

k - pemalar Boltzmann;

T ialah suhu mutlak.

Oleh itu, pada suhu malar, bilangan zarah teruja adalah berkadar terus dengan bilangan zarah tidak teruja, i.e. sebenarnya, jumlah bilangan atom N ini dalam pengabut (kerana dalam keadaan sebenar analisis pelepasan atom, pecahan zarah teruja adalah sangat kecil: N*<< N 0). Последнее, в свою очередь, при заданных условиях атомизации, определяемых конструкцией и режимом работы прибора и рядом других факторов), пропорционально концентрации определяемого элемента в пробе С. Поэтому между интенсивностью испускания и концентрацией определяемого элемента существует прямо пропорциональная зависимость:

Oleh itu, keamatan garis spektrum pelepasan boleh digunakan sebagai isyarat analisis untuk menentukan kepekatan unsur. Pekali a dalam persamaan (2) ialah nilai empirikal semata-mata, bergantung kepada keadaan proses. Oleh itu, dalam NPP, pilihan keadaan pengabusan yang betul dan pengukuran isyarat analisis, termasuk penentukuran mengikut sampel rujukan, adalah penting.

Kaedah ini digunakan secara meluas untuk tujuan analisis dalam makmal perubatan, biologi, geologi, pertanian.

fotometer pengabusan spektrum pelepasan

2. Pengabut

Jenis utama pengatoman dan sumber pengujaan diberikan dalam Jadual 1.

Jadual 1

Jenis sumber pengabusan	T, ºC	Status sampel	C min, % jisim	Berkaitan std. ditolak
nyala api	1500 - 3000	penyelesaian		0,01 – 0,05
arka elektrik	3000- 7000	keras		01 – 0,2
percikan elektrik	10000 -12000	keras		0,05 – 0,10
digandingkan secara induktif	6000 - 10000	penyelesaian		0,01 – 0,05

Ciri yang paling penting bagi mana-mana pengabut ialah suhunya. Keadaan fizikokimia bahan yang dianalisis dan, akibatnya, magnitud isyarat analisis dan ciri metrologi teknik bergantung pada suhu.

nyala api. Versi nyalaan kaedah ini adalah berdasarkan fakta bahawa analit dalam bentuk aerosol, bersama-sama dengan pelarut yang digunakan, memasuki nyalaan penunu gas. Dalam nyalaan dengan bahan yang dianalisis, beberapa tindak balas berlaku dan sinaran muncul, yang merupakan ciri hanya untuk bahan yang dikaji dan dalam kes ini isyarat analisis.

nasi. 1. Obor untuk spektrometri nyalaan pelepasan atom:

a) dan b) penunu Mecker konvensional dan penunu yang dipertingkatkan: 1 - badan penunu; 2 - permukaan di mana nyalaan terbentuk; 3 - bukaan untuk keluar gas mudah terbakar; 4 - bekalan campuran gas mudah terbakar dan aerosol; 5 - penonjolan pada badan pembakar dengan lubang; c) pembakar gabungan dengan pemisahan zon penyejatan - pengabusan dan pengujaan spektrum: 1 - pembakar utama dengan langkan dan lubang di dalamnya; 3 - penunu tambahan kedua dengan jenis yang sama atau nyalaan suhu yang lebih tinggi; 4 - nyalaan; 5 - zon pendaftaran sinaran; 6 - bekalan campuran gas mudah terbakar ke penunu tambahan; 7 - bekalan campuran gas mudah terbakar dan aerosol kepada penunu utama.

Untuk pembentukan nyalaan, campuran gas disediakan, yang terdiri daripada gas mudah terbakar dan gas pengoksida. Pilihan komponen satu atau satu lagi campuran gas ditentukan, pertama sekali, oleh suhu nyalaan yang diperlukan.

Jadual 2 mengandungi maklumat tentang suhu pelbagai suku dalam analisis pelepasan atom dan ciri utamanya.

Jadual 2 Ciri-ciri puak yang digunakan dalam analisis pelepasan atom

Komposisi campuran		TºC
gas mudah terbakar	Pengoksida	TºC
metana CH4	Udara	1700 -1900
hidrogen H2	Udara	2000-2100
asetilena C 2 H 2	Udara	2100-2400
asetilena C 2 H 2		2600-2800
asetilena C 2 H 2		3050-3150

Terdapat ciri-ciri analisis tertentu nyalaan. Nyalaan, sudah tentu, mestilah stabil, selamat, dan kos komponen untuk mengekalkannya mestilah rendah; ia mesti mempunyai suhu yang agak tinggi dan halaju perambatan yang perlahan, yang meningkatkan kecekapan penyingkiran dan pengeluaran wap, dan menghasilkan isyarat pelepasan, penyerapan atau pendarfluor yang besar. Di samping itu, nyalaan mesti menyediakan suasana yang mengurangkan. Banyak logam dalam nyalaan cenderung membentuk oksida yang stabil. Oksida ini adalah refraktori dan sukar untuk dipisahkan pada suhu biasa dalam nyalaan. Untuk meningkatkan tahap pembentukan atom bebas, ia mesti dipulihkan. Pengurangan boleh dicapai dalam hampir mana-mana nyalaan jika kadar aliran gas mudah terbakar ditetapkan kepada stoikiometri pembakaran yang lebih besar daripada yang diperlukan. Nyalaan sedemikian dipanggil diperkaya. Nyalaan yang kaya yang dihasilkan oleh bahan api hidrokarbon seperti asetilena memberikan suasana pengurangan yang sangat baik disebabkan oleh sejumlah besar zarah radikal yang mengandungi karbon.

Nyalaan adalah sumber pengatoman dan pengujaan suhu terendah yang digunakan dalam loji kuasa nuklear. Suhu yang dicapai dalam nyalaan adalah optimum untuk menentukan hanya unsur-unsur yang paling mudah diatomkan dan mudah terangsang - logam alkali dan alkali tanah. Bagi mereka, kaedah fotometri nyalaan adalah salah satu yang paling sensitif - sehingga 10 -7% daripada jisim. Bagi kebanyakan elemen lain, had definisi adalah beberapa urutan magnitud yang lebih tinggi. Kelebihan penting nyalaan sebagai sumber pengatoman ialah kestabilannya yang tinggi dan kebolehulangan yang baik yang berkaitan dengan hasil pengukuran (S r - 0.01-0.05).

Pilihan suhu nyalaan yang diperlukan bergantung pada sifat individu bahan yang akan ditentukan.

Jika, sebagai contoh, bahan mudah teruja (logam alkali) hendak ditentukan, suhu nyalaan boleh menjadi agak rendah.

Arka elektrik. Dalam loji kuasa nuklear, nyahcas arka arus terus dan ulang alik digunakan. Nyahcas elektrik disalurkan antara sepasang elektrod (biasanya karbon). Dalam kes ini, sampel dalam keadaan pepejal diletakkan di dalam ceruk salah satu elektrod. Suhu nyahcas arka ialah 3000 - 7000 ºC. Suhu sedemikian adalah mencukupi untuk pengabusan dan pengujaan kebanyakan unsur, kecuali untuk bukan logam yang paling sukar dirangsang - halogen. Oleh itu, untuk sejumlah besar unsur, had pengesanan dalam nyahcas arka adalah lebih rendah daripada dalam nyalaan, dan ialah - 10 -4 - 10 -2 jisim. %. Pengabut arka, tidak seperti pengabus api, tidak mempunyai kestabilan operasi yang tinggi, oleh itu, kebolehulangan hasil tidak tinggi dan berjumlah Sr - 0.1-0.2. Oleh itu, salah satu bidang utama aplikasi pengabus arka ialah analisis kualitatif.

Percikan elektrik. Pengabut percikan mempunyai struktur yang sama seperti pengabus arka dan bertujuan terutamanya untuk analisis sampel pepejal pada tahap kualitatif.

Plasma berganding induktif (ICP). Sumber pengabusan yang paling moden dengan keupayaan analisis terbaik dan ciri metrologi. Pengabut plasma berganding induktif ialah obor plasma argon yang dimulakan oleh cas percikan dan distabilkan oleh gegelung aruhan frekuensi tinggi. Suhu plasma argon berbeza-beza di sepanjang ketinggian penunu dan ialah 6000 - 10000 ºC. Pada suhu yang tinggi, kebanyakan unsur teruja. Kepekaan kaedah ialah 10 -8 - 10 -2 jisim. % bergantung pada elemen. Kebolehulangan ciri-ciri pembakar argon adalah tinggi, yang memungkinkan untuk menjalankan analisis kuantitatif dalam julat kepekatan yang luas dengan kebolehulangan S r - 0.01-0.05. Faktor utama yang menghalang penggunaan NPP ICP ialah kos peralatan dan bahan guna yang tinggi, khususnya, argon ketulenan tinggi, yang penggunaannya semasa analisis ialah 10–30 l/min.

nasi. 6. Skim penunu untuk nyahcas aruhan frekuensi tinggi:

1 - zon analisis; 2 - zon sinaran primer; 3 - zon pelepasan (lapisan kulit); 4 - saluran pusat (zon pemanasan awal); 5 - induktor; 6 - tiub pelindung menghalang kerosakan pada induktor (dipasang hanya pada penunu pendek); 7, 8, 9 - tiub luar, perantaraan, pusat, masing-masing

3. Proses nyalaan

Bahan MX yang dianalisis dalam bentuk aerosol memasuki nyalaan dan mengalami beberapa perubahan di sana:

MX (penyelesaian) ↔ MX (pepejal) ↔ MX (gas) ↔ M + X ↔ M + + X ↔ ...

M + + hν (M +)*

M* - keadaan teruja bagi unsur yang ditentukan M.

Pada peringkat pertama, pelarut yang digunakan menyejat dan bentuk molekul bahan terlarut sebelumnya dalam keadaan kristal terbentuk. Kemudian proses pemecahan molekul bahan yang dianalisis berlaku. Pada suhu yang cukup rendah, molekul terurai menjadi atom, pada suhu yang lebih tinggi pengionan atom yang terbentuk boleh berlaku, dan pada suhu yang sangat tinggi, nukleus kosong dan gas elektron boleh terbentuk.

Pada peringkat pengabusan, zarah atom teruja dengan perlanggaran antara satu sama lain atau dengan penyerapan kuanta sinaran.

Pengujaan ialah peralihan beberapa elektron atom ke tahap tenaga yang lebih tinggi.

Dalam keadaan teruja, atom tidak hidup lama (10 -5 - 10 -8 saat), kemudian ia kembali ke keadaan asalnya, sambil memancarkan kuantum tenaga. Kuantum tenaga yang dipancarkan oleh atom teruja ini adalah isyarat analisis dalam loji kuasa nuklear.

Keamatan garisan dalam spektrum pelepasan boleh dikira daripada persamaan:

I v aplikasi. = hν 12 A 12 N 1

di mana h ialah pemalar Planck,

ν 12 ialah kekerapan peralihan antara keadaan atom 1 dan 2, yang berkaitan dengan panjang gelombang dengan hubungan: νλ = c (c ialah kelajuan cahaya),

A 12 ialah pekali Einstein, yang menentukan kebarangkalian peralihan ini,

N 1 ialah bilangan atom dalam keadaan 1.

Dalam nyalaan, sebagai tambahan kepada proses utama yang dinyatakan di atas, beberapa proses yang tidak diingini juga berlaku, yang membawa kepada kemunculan gangguan yang mengganggu penentuan.

Gangguan yang paling tipikal dikelaskan seperti berikut:

Gangguan dalam pembentukan wap atom

Gangguan spektrum

Gangguan pengionan.

Gangguan dalam pembentukan wap atom diperhatikan dalam kes di mana beberapa komponen sampel mempengaruhi kadar penyejatan zarah yang mengandungi analit. Punca gangguan tersebut boleh menjadi tindak balas kimia yang mempengaruhi penyejatan zarah pepejal, atau proses fizikal di mana penyejatan komponen utama sampel mempengaruhi pembentukan sepasang atom (molekul) analit.

Contoh pengaruh tersebut ialah penentuan kalsium dengan kehadiran ion fosfat. Telah didapati bahawa larutan kalsium yang mengandungi ion fosfat memberikan isyarat yang lebih rendah dalam nyalaan daripada larutan kalsium dengan kepekatan yang sama, tetapi jika tiada ion fosfat.

Diandaikan bahawa fenomena ini adalah disebabkan oleh pembentukan sebatian stoikiometrik antara kalsium dan fosfat, yang menyejat lebih perlahan daripada kalsium tanpa ketiadaan ion fosfat.

Bukti untuk andaian ini ialah tahap di mana fosfat menindas isyarat kalsium adalah paling besar pada titik-titik yang terletak di bahagian bawah nyalaan di luar pinggir biasa-biasa sahaja penunu. Jika isyarat ini diukur pada bahagian atas nyalaan, di mana zarah yang mengandungi kalsium mempunyai lebih banyak masa untuk menguap, maka magnitud isyarat meningkat apabila lebih banyak atom kalsium yang telah terikat kepada ion fosfat dibebaskan.

Gangguan yang disebabkan oleh ion fosfat boleh diminimumkan bukan sahaja dengan mengukur magnitud isyarat di bahagian atas nyalaan, tetapi juga dengan cara lain.

Oleh itu, penggunaan reka bentuk pengabut dan penunu yang lebih maju memungkinkan untuk mendapatkan aerosol yang sangat halus, yang mudah terbentuk, selepas penyejatan pelarut, zarah terkecil analit, yang memerlukan lebih sedikit masa untuk menguap, dan gangguan daripada kehadiran ion fosfat berkurangan.

Ia juga mungkin untuk meningkatkan kadar penyejatan zarah dengan meningkatkan suhu nyalaan yang digunakan.

Gangguan terhadap pembentukan wap atom boleh diminimumkan atau dihapuskan sepenuhnya dengan menggunakan bahan khas yang dipanggil "agen pelepas". Bahan-bahan ini menggalakkan pembebasan atom kalsium daripada zarah yang mengandungi kalsium menyejat secara perlahan.

Sebagai contoh, apabila sejumlah besar ion lanthanum ditambah kepada larutan yang dianalisis yang mengandungi ion kalsium dan ion fosfat, pengatoman kalsium meningkat akibat fakta bahawa ion lanthanum secara dominan mengikat ion fosfat.

Agen pengkompleks, sebagai contoh, asid etilenadiaminetetraacetic, boleh bertindak sebagai agen pelepas, penambahannya kepada larutan yang dianalisis menghalang pembentukan sebatian kalsium dengan ion fosfat.

Satu lagi jenis agen pelepas mampu membentuk matriks di mana kalsium dan fosfat boleh tersebar. Zarah-zarah tersebut dalam nyalaan terurai dengan cepat dan bertukar menjadi wap. Sebagai contoh, jika sejumlah besar glukosa ditambah kepada larutan yang mengandungi unsur fosfat dan alkali tanah, maka selepas penyejatan pelarut, zarah-zarah akan terdiri terutamanya daripada glukosa di mana ion kalsium dan fosfat diedarkan. Apabila zarah tersebut terurai dalam nyalaan, zarah kalsium dengan fosfat adalah sangat kecil dan mudah berubah menjadi wap.

Proses kedua yang tidak diingini yang berlaku dalam nyalaan semasa pembentukan wap atom ialah pembentukan logam monoksida FeO, CaO, kerana oksigen terdapat dalam komposisi gas mudah terbakar):

Dalam kes ini, monoksida juga boleh teruja dan memancarkan cahaya, tetapi dalam kawasan panjang gelombang yang berbeza. Hapuskan proses ini dengan meningkatkan suhu nyalaan.

Proses ketiga yang tidak diingini yang berlaku dalam nyalaan semasa pembentukan wap atom ialah pembentukan karbida MeC (karbon terdapat dalam gas mudah terbakar). Untuk menyekat proses ini, campuran gas dan suhu yang diperlukan mesti dipilih dengan ketat.

Gangguan spektrum paling kerap berlaku atas dua sebab.

Pertama, mungkin terdapat kedekatan yang mencukupi bagi garis pelepasan atom yang berbeza bagi sampel yang dianalisis, yang, di bawah keadaan fotometri nyalaan, dianggap sebagai sinaran jenis atom yang sama. Sebagai contoh, garis pelepasan barium yang paling sensitif (553.56 nm) bertepatan dengan jalur lebar yang dipancarkan oleh CaOH. Untuk menyelesaikan masalah ini, sistem penyebaran spektrum resolusi tinggi harus digunakan.

Kedua, gangguan spektrum juga boleh timbul daripada nyalaan itu sendiri. Memandangkan kawasan panjang gelombang sinaran latar belakang sedemikian daripada nyalaan yang digunakan adalah terkenal, gangguan jenis ini boleh dihapuskan dengan mudah.

Gangguan pengionan adalah akibat daripada proses yang tidak diingini dalam nyalaan - proses pengionan atom bahan yang dikaji:

Mg - ē → Mg +

Proses pengionan pada suhu nyalaan tinggi boleh berterusan dan berterusan sehingga kehilangan sepenuhnya semua elektron dalam atom.

Ion yang terhasil, seperti atom, boleh teruja, dan, dengan itu, memancarkan tenaga yang diserap. Walau bagaimanapun, sudah tentu, ciri-ciri sinaran ini akan berbeza daripada sinaran atom teruja.

Keadaan ini merumitkan analisis, kerana perjalanan proses pengionan membawa kepada penurunan kepekatan atom yang ditentukan, i.e. mengurangkan isyarat yang perlu dikesan, dan berdasarkan pengiraan kepekatan dijalankan.

Proses ini ditindas dengan memasukkan ke dalam sampel yang dianalisis garam logam sedemikian, atom yang menderma elektron dengan lebih mudah daripada atom yang ditentukan.

Antara garam yang ada yang boleh digunakan untuk tujuan ini ialah garam sesium. Mereka mampu menghasilkan lebihan elektron dalam nyalaan, dan pengionan atom yang lebih sukar terion untuk ditentukan ditindas, i.e. ion yang dianalisis, dengan lebihan elektron, mudah berubah menjadi atom - ke dalam bentuk aktif analitiknya.

Adalah mungkin untuk menekan pengionan atom yang akan ditentukan dengan menurunkan suhu nyalaan yang digunakan. Tetapi apabila suhu menurun, kepekatan atom teruja dalam nyalaan juga berkurangan, yang tidak diingini.

Oleh itu, sinaran yang menarik kepada kita disebabkan oleh peralihan elektron daripada keadaan teruja ke keadaan dasar, yang ditentukan oleh perbezaan tenaga elektron pada tahap ∆E yang berbeza.

Sememangnya, untuk sebahagian besar atom yang berbeza, ∆Е juga berbeza.

Е 2 – Е 1 = hν = = , di mana

h ialah pemalar Planck;

c ialah kelajuan cahaya.

Mengetahui ∆E (nilai dijadualkan), panjang gelombang sinaran boleh dikira.

Jika ∆E dinyatakan dalam eV, mengetahui ∆E, λ boleh dikira.

Sebagai contoh, untuk kalsium ∆Е = 2.95 eV, maka

λ Ca = = 4200 Å

Jika sinaran nyalaan yang mengandungi kalsium disalurkan melalui monokromator dan kemudian difoto, maka imej ini akan mempunyai bentuk berikut dan dipanggil spektrum pelepasan:

nasi. 1. Spektrum pelepasan talian

Sememangnya, semakin banyak peralihan elektronik yang mungkin, semakin besar nombor ν.

Imej sedemikian dipanggil spektrum pancaran garis, yang merupakan "cetakan spektrum" atom, kerana dengan set garisan ini, dengan tenaga mereka, seseorang boleh menentukan atom mana yang terdapat dalam larutan yang dianalisis. Oleh itu, spektrum ialah ciri kualitatif yang berkuasa bagi sesuatu bahan.

Terdapat beberapa kebergantungan: semakin tinggi suhu, semakin banyak garisan dengan tenaga peralihan yang lebih tinggi diperhatikan. Pada suhu rendah, garis yang paling sengit akan ditentukan oleh peralihan elektron dari keadaan teruja pertama ke keadaan dasar, contohnya, 3p → 3s.

Spektrum ini sesuai bukan sahaja untuk kualitatif, tetapi juga untuk analisis separa kuantitatif dengan ketepatan ± 0.5 pesanan magnitud.

Analisis separa kuantitatif adalah berdasarkan fakta bahawa kehilangan atau penampilan garis tertentu dalam spektrum bergantung pada kepekatan bahan. Pada kepekatan terendah hanya garisan paling tebal muncul, pada kepekatan yang lebih tinggi terdapat lebih banyak garis, dan pada kepekatan tertinggi lebih banyak lagi. Terdapat jadual yang memberikan data tentang had kepekatan penampilan atau kehilangan garisan tertentu, dan ini boleh digunakan untuk penilaian separa kuantitatif kepekatan bahan.

Untuk analisis logam peralihan, nyalaan suhu yang lebih tinggi diperlukan, kerana pengujaan mereka berlaku hanya pada suhu tinggi, yang dipastikan dengan penggunaan campuran mudah terbakar yang terdiri daripada nitrous oksida dan asetilena, atau oksigen dan hidrogen.

4. Analisis pelepasan atom kuantitatif

Analisis pelepasan atom kuantitatif adalah berdasarkan penggunaan dua jenis instrumen:

Fotometer pelepasan atom

Spektrofotometer pelepasan atom.

Dengan bantuan peranti ini, sama ada bahagian yang cukup luas dalam spektrum dipilih, mengandungi bukan sahaja garisan yang ditentukan, atau bahagian spektrum yang lebih sempit, yang mengandungi hanya satu garisan yang ditentukan, dan dihantar lebih jauh ke fotosel atau LED.

Skim termudah bagi fotometer pelepasan atom (sering dipanggil fotometer nyalaan) adalah seperti berikut:

nasi. 2. Gambarajah skematik fotometer nyalaan

1 - bekas dengan komponen campuran mudah terbakar, 2 - pengawal selia tekanan,

3 - ruang semburan, 4 - penunu, 5 - penyelesaian ujian,

6 - peranti untuk mengeringkan ruang semburan,

7 - kanta fokus, 8 - celah masuk,

9 - prisma yang memisahkan sinaran sepanjang panjang gelombang, atau penapis cahaya,

10 - slot keluar, 11 - pengesan fotoelektrik,

12 - peranti rakaman

Keperluan tertentu dikenakan pada skrin dengan celah: skrin mestilah selebar mungkin, dan jurang sekecil mungkin, untuk lulus tanpa mengubah hanya sinaran dari bahagian tengah nyalaan pembakar, iaitu, supaya sinaran adalah linear, atau hampir dengan linear.

Mengambil kira hakikat bahawa Li, Cs adalah terhad dalam alam semula jadi, dan K, Na terutamanya ditemui, terutamanya kerana perbezaan dalam panjang gelombang pelepasan untuk K dan Na adalah kira-kira 150 nm, peranti biasanya dilengkapi dengan empat penapis cahaya yang lulus. bahagian spektrum di mana sinaran hanya satu daripada atom yang diberikan terletak: penapis cahaya untuk K, untuk Na, untuk Li, untuk Cs. Sistem yang lebih kompleks ialah spektrofotometer pelepasan atom. Spektrofotometer pelepasan atom mempunyai satu perbezaan yang ketara daripada fotometer nyalaan: ia mengandungi sistem monokromatik - prisma trihedral dengan skrin boleh alih. Sistem monokromatik dalam spektrofotometer pelepasan atom menjalankan fungsi yang sama seperti penapis cahaya dalam fotometer pelepasan atom: ia memilih bahagian tertentu spektrum, yang kemudiannya disalurkan melalui celah ke fotosel. Perbezaan asas antara peranti ini ialah monokromator membolehkan anda memilih bahagian spektrum yang lebih sempit daripada penapis cahaya: bahagian dengan lebar tahap 2-5 nm, bergantung pada sistem yang digunakan. Terdapat sistem yang membolehkan anda memilih bahagian spektrum yang lebih sempit - ini adalah kisi difraksi. Jika anda menjadikannya sangat besar, maka anda boleh memilih bahagian spektrum dengan lebar 0.01-0.001 nm. Terima kasih kepada keupayaan ini, spektrofotometer pelepasan atom memungkinkan untuk mengkaji nyalaan suhu tinggi di mana terdapat banyak garisan pelbagai atom. Spektrofotometer pelepasan atom berbilang saluran mempunyai keupayaan analisis yang lebih besar. Gambarajah skematiknya berbeza kerana selepas monokromator dalam spektrofotometer pelepasan atom berbilang saluran tidak ada fotosel, tetapi bar diod, di mana sehingga 1000 diod diletakkan dalam kedudukan yang berbeza. Setiap diod disambungkan ke komputer yang memproses jumlah isyarat dan menghantar isyarat analitik (kekuatan semasa dari setiap diod diukur).

nasi. Rajah 3. Gambar rajah skema spektrofotometer pelepasan atom berbilang saluran: 1 – penunu, 2 – celah masuk, 3 – prisma, 4 – bar diod, 5 – perakam

Pilihan sistem maklumat mungkin berbeza. Dalam varian arka dan percikan spektrofotometri pelepasan atom, spektrum direkodkan menggunakan plat fotografi, iaitu, spektrum itu sendiri difoto. Analisis spektrum menyediakan maklumat separa kuantitatif tentang komposisi bahan. Analisis separa kuantitatif bahan mengikut spektrum pada plat adalah berdasarkan fakta bahawa keamatan garis tertentu adalah berkaitan secara logaritma dengan kepekatan bahan.

Kaedah kuantitatif adalah berdasarkan penjumlahan isyarat analitik - arus foto diperkuat yang diterima daripada LED atau dari fotosel, yang diproses oleh komputer, atau, dalam kes paling mudah, disalurkan ke dail peranti.

Kekuatan arus foto adalah berkaitan dengan kepekatan melalui faktor perkadaran:

Pekali k akan malar pada ciri elektrik malar sistem, serta pada kepekatan malar bentuk aktif analitik dalam nyalaan.

Kepekatan bentuk aktif analitik dalam nyalaan bergantung pada banyak parameter:

Dari kadar bekalan aerosol kepada nyalaan, yang, seterusnya, ditentukan oleh tekanan gas dalam sistem sedutan peranti,

Daripada suhu nyalaan, i.e. daripada nisbah gas mudah terbakar - gas pengoksida.

Walau bagaimanapun, dalam tempoh masa yang sempit, contohnya, dalam masa sejam, pekali k boleh dikekalkan malar.

5. Analisis spektrografi

Selepas mendapat spektrum, operasi seterusnya ialah penilaian analitikalnya, yang boleh dijalankan dengan kaedah objektif atau subjektif. Kaedah objektif boleh dibahagikan kepada tidak langsung dan langsung. Kumpulan pertama merangkumi spektrografi, dan kedua - kaedah spektrometri. Dalam kaedah spektrografi, emulsi fotografi membolehkan untuk mendapatkan ciri perantaraan keamatan garis, manakala kaedah spektrometri adalah berdasarkan pengukuran langsung keamatan garis spektrum menggunakan pengesan cahaya fotoelektrik. Dalam kaedah penilaian subjektif, unsur sensitif ialah mata manusia.

Kaedah spektrografi terdiri daripada mengambil gambar spektrum pada plat atau filem yang sesuai menggunakan spektrograf yang sesuai. Spektrogram yang terhasil boleh digunakan untuk analisis kualitatif, separa kuantitatif dan kuantitatif.

Kaedah spektrografi analisis spektrum adalah amat penting. Ini disebabkan terutamanya oleh sensitiviti tinggi emulsi fotografi dan keupayaannya untuk mengintegrasikan keamatan cahaya, serta sejumlah besar maklumat yang terkandung dalam spektrum, dan keupayaan untuk menyimpan maklumat ini untuk masa yang lama. Instrumen dan peralatan yang diperlukan agak murah, kos bahan adalah rendah, dan kaedahnya mudah dan mudah untuk diseragamkan. Analisis spektrografi sesuai untuk analisis rutin dan penyelidikan saintifik. Kelemahannya terletak pada hakikat bahawa, disebabkan oleh kerumitan operasi fotografi, ia tidak sesuai untuk analisis ekspres, dan ketepatannya adalah lebih rendah, sebagai contoh, daripada ketepatan analisis kimia spektrometri atau klasik. Analisis spektrografi telah banyak dibangunkan, terutamanya dalam bidang pemprosesan sejumlah besar maklumat berguna yang terkandung dalam spektrum, menggunakan mikrofotometer automatik yang disambungkan ke komputer.

6. Analisis spektrometri

7. Analisis visual

Kumpulan ketiga kaedah analisis spektrum pelepasan termasuk kaedah visual, yang berbeza daripada kaedah spektrografi dan spektrometri dalam cara spektrum dianggarkan dan, kecuali kes yang jarang berlaku, di kawasan spektrum yang digunakan. Kaedah anggaran spektrum adalah subjektif berbanding kaedah objektif dua kaedah lain. Dalam spektroskopi visual, mata manusia adalah penerima cahaya dan menggunakan kawasan spektrum yang boleh dilihat dari kira-kira 4000 hingga 7600 Å.

Kesimpulan

AES ialah kaedah untuk menentukan komposisi unsur bahan melalui spektrum pelepasan garis optik atom dan ion sampel yang dianalisis, teruja dalam sumber cahaya. Sebagai sumber cahaya untuk analisis pelepasan atom, nyalaan obor atau pelbagai jenis plasma digunakan, termasuk percikan elektrik atau plasma arka, plasma percikan laser, plasma berganding induktif, nyahcas cahaya, dsb.

AES ialah kaedah ekspres yang sangat sensitif yang paling biasa untuk mengenal pasti dan mengukur unsur kekotoran dalam bahan gas, cecair dan pepejal, termasuk bahan ketulenan tinggi. Ia digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang sains dan teknologi untuk mengawal pengeluaran perindustrian, penerokaan dan pemprosesan mineral, penyelidikan biologi, perubatan dan alam sekitar, dsb. Kelebihan penting AES berbanding dengan spektrum optik yang lain, serta banyak kaedah analisis kimia dan fizikokimia, ialah kemungkinan penentuan kuantitatif tidak bersentuhan, pantas, serentak bagi sejumlah besar unsur dalam julat kepekatan yang luas dengan ketepatan yang boleh diterima. menggunakan jisim sampel yang kecil.

Kerja Kursus: Asas fizikal dan kimia penulenan penjerapan air daripada bahan organik

Institusi pendidikan bukan keuntungan bukan negara pendidikan vokasional menengah "Kolej Perlombongan Pokrovsky"

Ujian

Analisis spektrum pelepasan atom

Selesai:

pelajar kumpulan

"Penganalisis Makmal"

Profesion: OK16-94

Pembantu makmal analisis kimia

pengenalan

2. Pengabut

3 Proses nyalaan

4. Analisis pelepasan atom kuantitatif

5. Analisis spektrografi

6. Analisis spektrometri

7. Analisis visual

Kesimpulan

Bibliografi

pengenalan

Tujuan analisis spektrum pelepasan praktikal adalah untuk mengesan secara kualitatif, separa kuantitatif atau tepat mengukur unsur-unsur dalam analit.

Matlamat kerja:

1. membiasakan diri dengan teori analisis spektrum pelepasan atom;

2. belajar memahami ciri-ciri utama peralatan APP;

3. kajian kaedah AESA;

1. Analisis spektrum pelepasan atom (AESA)

Kaedah spektroskopi pelepasan atom adalah berdasarkan pengujaan terma atom bebas atau ion monatomik dan pendaftaran spektrum pelepasan optik atom teruja.

(1)

di mana N 0 ialah bilangan atom yang tidak dirangsang;

g* dan g 0 ialah berat statistik bagi keadaan teruja dan tidak teruja; E - tenaga pengujaan;

k - pemalar Boltzmann;

T ialah suhu mutlak.

(2)

Kaedah ini digunakan secara meluas untuk tujuan analisis dalam makmal perubatan, biologi, geologi, pertanian.

fotometer pengabusan spektrum pelepasan

2. Pengabut

Jenis utama pengatoman dan sumber pengujaan diberikan dalam Jadual 1.

Jadual 1

Ciri yang paling penting bagi mana-mana pengabut ialah suhunya. Keadaan fizikokimia bahan yang dianalisis dan, akibatnya, magnitud isyarat analisis dan ciri metrologi teknik bergantung pada suhu.

nasi. 1. Obor untuk spektrometri nyalaan pelepasan atom:

Jadual 2 mengandungi maklumat tentang suhu pelbagai suku dalam analisis pelepasan atom dan ciri utamanya.

Jadual 2 Ciri-ciri puak yang digunakan dalam analisis pelepasan atom

Kaedah spektroskopi atom membolehkan untuk menentukan komposisi unsur sampel ujian (set atom sekarang) daripada spektrum penyerapan atau pelepasan atom teruja dalam julat optik dan sinar-X. Spektrum atom diperhatikan dalam bentuk garisan berwarna terang dan timbul akibat peralihan elektron dari satu aras tenaga kepada yang lain (Rajah 2.1); bilangan tahap dalam atom individu adalah kecil, dan oleh itu spektrum ini adalah diskret, iaitu, ia terdiri daripada garis individu yang sempit. Spektrum atom yang paling mudah diperhatikan pada atom hidrogen, ia mempunyai satu set garis yang dipanggil siri: siri Lyman dalam julat UV, siri Balmer dalam julat yang boleh dilihat, siri Paschen, Bracket, Pfund dan Humphrey dalam julat IR. Kekerapan garisan dalam spektrum hidrogen boleh dikira daripada perbezaan tenaga tahap tenaga yang sepadan. Unsur lain mungkin mempunyai lebih banyak garis spektrum, tetapi ia juga sempit; setiap elemen dicirikan oleh set garisan sendiri.

Jika sampel yang dianalisis mengandungi beberapa elemen, frekuensi semua garis boleh diukur dan dibandingkan menggunakan komputer dengan spektrum elemen individu yang diberikan dalam buku rujukan. Oleh itu, analisis kualitatif dijalankan, dan analisis kuantitatif adalah berdasarkan pengukuran keamatan garisan, yang berkadar dengan jumlah elemen dalam sampel.

Oleh kerana tahap tenaga elektron valens atom bebas dan atom yang membentuk molekul berbeza dengan ketara, untuk mendapatkan spektrum atom, pengatoman awal (pemusnahan) sampel diperlukan, iaitu pemindahannya ke keadaan atom gas.

2.2.1. Analisis spektrum pelepasan atom

Sampel bahan ujian dipanaskan oleh plasma, arka elektrik atau nyahcas, akibatnya molekul terurai menjadi atom, yang sebahagiannya melepasi keadaan teruja, yang hayatnya adalah kira-kira 10 -7 -10 -8 s, kemudian secara spontan kembali ke keadaan normal, memancarkan kuanta cahaya, memberikan spektrum pancaran diskret (pelepasan). Pengukuran frekuensi garisan yang dipancarkan dalam spektrum pelepasan dan perbandingan dengan spektrum elemen individu buku rujukan membolehkan anda menentukan unsur mana yang terkandung dalam sampel yang dikaji. Analisis kuantitatif adalah berdasarkan mengukur keamatan garis individu spektrum, kerana keamatan sinaran meningkat dengan peningkatan kepekatan unsur. Pra-penentukuran diperlukan. Kaedah ini sangat sensitif.

Bahagian utama spektrograf atom ditunjukkan dalam gambarajah blok

Sumber pengujaan boleh menjadi percikan elektrik, arka, plasma argon atau nyalaan. Suhu arka elektrik ialah 3000-7000 ° C, percikan api - 6000-12000 ° C, plasma - 6000-10000 ° C. Suhu nyalaan lebih rendah - dari 1500 hingga 3000 ° C, oleh itu, bukan semua sebatian, tetapi hanya beberapa unsur (beralkali, dan lain-lain). Unsur penyebaran yang menguraikan sinaran kepada spektrum - prisma atau kisi pembelauan. Plat fotografi atau fotosel digunakan sebagai reseptor.

Lebih daripada 80 elemen boleh ditentukan dengan kaedah ini; sensitiviti berbeza dari 0.01% (Hg, U) hingga 10 -5% (Na, B, Bi).