Условия и механизм атомизации и возбуждения в-ва в дуговой и искровой атомно-эмиссионной спектроскопии.

Дуга. Электрическая дуга -это разряд при сравнительно большой силе тока (5-7 А), при небольшом напряжении (50-80В). Разряд возникает между электродами анализируемого материала или между анализируемым образцом и электродом, не содержащим определяемых элементов. Температура дуги составляет 5000-6000С⁰, при угольных - до 7000С⁰. В дуге удается получить спектры почти всех элементов. Для обеспечения непрерывности и стабильности горения дуги применяют специальные дуговые генераторы. Недостатками дуговой атомизации и возбуждения являются чрезмерная в некоторых случаях яркость и сравнительно невысокая воспроизводимость условий возбуждения, что ограничивает применение дугового возбуждения в качественном особенно в количественном анализе. Существенным недостатком дуги является также значительное разрушение анализируемого образца.

Искра. Для получения искры используются специальные искровые генераторы, принципиальная схема одного из которых представлена на рис

Искра образуется между электродами 2 в аналитическом промежутке 1. Электроды подключены к конденсатору 4 через катушку индуктивности 3. На конденсатор подается напряжение со вторичной обмотки повышающего трансформатора 5. Первичная обмотка трансформатора питается от сети напряжением 220 или 127 В через реостат 7.

При достижении в аналитическом промежутке 1 напряжения пробоя между электродами, изготовленными из анализируемого материала, возникает электрическая искра, при которой с небольших участков поверхности электродов взрывообразно вырывается материал в виде струи горячего пара. Температура искры 7000-10000⁰ С. При необходимости она может быть повышена до 12000⁰ С и выше.

При искровой атомизации происходит возбуждение всех элементов. Основное достоинство искры - большая стабильность условий разряда и, следовательно, условий возбуждения, что необходимо при проведении количественного анализа. Искра, кроме того, не вызывает заметного разрушения образца.

Лампы с полым катодом. Это двухэлектродные разборные лампы, наполненные аргоном или неоном под давлением от 0,1 до 20-30 мм рт.ст. Они подключаются к источнику стабилизированного на­пряжения и вакуумной установке. Катод 1 лампы (рис. 3б) изготовлен в виде стаканчика, располо­женного в цоколе 3. Вблизи катода расположен анод 2 в виде стержня, трубки или кольца из толстой малибденовой или вольфрамовой проволоки или фольги. Пробу вносят в стаканчик катода и пропус­кают через нее ток от нескольких мА до 1,5 А при напряжении 100-200 Между катодом и анодом возникает тлеющий разряд с участием частиц, поступающих с полого катода и инертного газа. По­ложительные ионы инертного газа бомбардируют катод и анализи­руемую пробу, атомизируют их и возбуждают. Излучение через плос­кое кварцевое или стеклянное окно 4 колбы 5 поступает на анализатор. Спектр излучения содержит линии материала катода, пробы и инертного газа.

Для замены пробы лампу разбирают, заполняют чашу катода но­вой пробой, снова собирают лампу, заполняют инертным газом и вакуумируют. В рабочем состоянии ее охлаждают проточной водой.

25. Блок-схема и функции основных узлов атомно-эмиссионного спектрометра. Основные характеристики атомно-эмиссионных спектрометров.

Блок-схема атомно-эмиссионного спектрометра. В основе атомно-эмиссионного анализа лежат спектры излучения, которое испускает анализируемое вещество. Для того чтобы получить такие спектры, используются эмиссионные спектрометры.

1- источник возбуждения; 2-модулятор; 3- анализатор; 4-детектор; 5- регистрирующее устройтво.

Анализируемый образец, прошедший этап пробоподготовки, вносят в источник возбуждения, где происходит его испарение и атомизация, а также возбуждение атомов. Внешние валентные электроны атомов анализируемого вещества благодаря энергии, поглощенной в источнике возбуждения, переходят на более высокие энергетические уровни, чем в основном состоянии. Само­произвольный возврат электронов из неустойчивого возбужденного состояния на основной энергетический уровень, соответствующий минимуму внутренней энергии анализируемых атомов, сопровож­дается испусканием излучения с характеристическими для каждого вида атомов длинами волн.

Это излучение, пройдя модулирующее устройство, попадает на анализатор. Механический или электронный модулятор прерывает излучение и регистрируемый на самописце сигнал становится сигналом переменного тока фиксированной частоты. Это позволяет проще усиливать сигнал (т.к. усилители переменного тока более просты и удобны в работе) и снизить погрешности измерений.

В анализаторе, называемом также спектральным прибором, мо­нохроматором, производится разделение излучения, поступающего от источника возбуждения, по частотам и выделение спектральных линий определяемых элементов. Эти линии фиксируются детектором, т.е. приемником излучения, и регистрируются самописцем или фотографическим методом.

Устройство атомизации вещества и возбуждения спектров. Ватомно-эмиссионной спектроскопии чаще всего применяются методы, в которых атомизация и возбуждение анализируемого вещества совмещены. Наиболее распространенными источниками атомизациии возбуждения являются: пламя, электрическая искра, различные формы тлеющего разряда, а в последние годы — различные виды безэлектродных высокочастотных разрядов индуктинно-связанная плазма, микроволновый разряд, а также лазерные атомизаторы.

06щее требование ко всем источникам возбуждения — они должны обеспечивать необходимую яркость спектра и быть доста­точно стабильными.

Анализаторы (монохроматоры или спектральные приборы) - устройства, предназначенные для разделения светового пучка на вхо­дящие в него монохроматические компоненты.

Детектирование излучения в атомно-эмиссионных приборах может проводиться тремя методами: визуально, с использованием фотографических детекторов (пленки или стеклянные пластинки с нанесенным на них слоем фотоэмульсии-слоя желатина), с использованием фотоэлектрических детекторов(преобразуют световую энергию в электрический сигнал).