Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

I. Источники резонансного излучения




1.1. Лампы с полым катодом

Катод в этой лампе изготовлен из сплава или материала, содержащего анализируемый элемент. Между катодом и анодом (W – проволочка) проходит постоянный ток напряжением 400 – 600 В. Лампа внутри заполнена инертным газом.

 

 

Вследствие электрического разряда возбуждается свечение материала катода лампы, спектр которого совпадает со спектром атомов определяемого элемента.

1.2. Высокочастотная безэлектродная лампа.

Лампа содержит несколько миллиграммов летучего соединения определяемого элемента. Она помещается в сильное электромагнитное поле. Мощность генератора 50 Вт, частота 27 МГц. В магнитном поле возбуждается свечение лампы. Эти лампы используют для определения легколетучих элементов Hg, Na, K, а также для других элементов.

 

2. Атомизаторы:

– пламя;

– электротермические атомизаторы;

– атомизация в холодных парах для ртути.

Основные пламена, которые используют в атомно-абсорбционном методе, это ацетилен (горючий газ) и кислород воздуха (окислитель), а для определения Al, Ta, W, Nb, B, Si, Mo, V, РЗЭ и др. – ацетилен (горючий газ) и закись азота (окислитель).

2300°C

3000°C

 

Анализируемый раствор распыляется в пламя пневматическим распылителем.

Первым предложил электротермический атомизатор – графитовую кювету – Б.В. Львов. Вместо пламенного атомизатора он применил непламенный атомизатор – графитовую трубку, нагреваемую электрическим током (рис. 16.8).

 

 

 


Рис. 16.8. Графитовая кювета Львова: 1 и 5 – блоки питания; 2 – графитовая трубка; 3 – электрод с пробой; 4 – подставной графитовый электрод

Анализируемую пробу в виде небольшой капельки раствора наносили на торец графитового электрода 3 (рис. 16.8). После высушивания капельки данный электрод устанавливали в отверстие нижней части графитовой трубки 2. Разогревали трубку до температуры 2000-2500°С с помощью электрического тока от блока питания 1. Затем с помощью другого источника питания 5 создавали дуговой разряд переменного тока между электродом с пробой 3 и дополнительным графитовым электродом 4, заточенным на конус. При зажигании дугового разряда электрод с сухим остатком пробы быстро разогревался, вся масса пробы импульсно испарялась, и ее пары поступали внутрь нагретой трубчатой печи, заполненной аргоном. Т.е. графитовая трубка являлась вместилищем (кюветой) атомных паров.

Через пространство трубчатой печи проходил свет от зондирующего источника резонансного излучения λ0 (рис. 16.8), с помощью которого происходило измерение импульсного сигнала атомного поглощения.

Графитовая кювета открыла новый этап в развитии атомно-абсорбционной спектроскопии – достигнутые с этим атомизатором пределы обнаружения составляли 10-12 – 10-15 г, что соизмеримо с пределами обнаружения активационного и масс-спектрального методов.

Причины снижения предела обнаружения:

1. Увеличение времени пребывания атомов в аналитической зоне с 10-4 секунд в пламени до 2-10 секунд.

2. Увеличение плотности атомных паров, т.к. отсутствует разбавление атомных паров расширяющимися газами пламени.

3. Отсутствие пламени, т.е. шума, поэтому свет от лампы легче отличить от фонового сигнала, это способствует лучшему соотношению сигнал/шум.

Конструкция коммерческого электротермического атомизатора, обеспечивающая технологичность аналитических измерений была предложена Массманом. В данной конструкции используется только одна электрически нагреваемая графитовая трубка (трубчатая печь). Она применяется одновременно для ввода пробы (испаритель) и непосредственно в качестве атомизатора. Для ввода пробы имеется дозировочное отверстие в центре трубчатой печи, куда с помощью микродозатора (ручной или автоматический ввод) вносят раствор или суспензию пробы Затем трубку нагревают в соответствии с заданной температурно-временной программой. Программа нагрева обычно включает в себя стадии высушивания пробы, пиролиза, атомизации и очистки (рис. 16.9). Программа разрабатывается индивидуально для каждого определяемого элемента и вида проб.

 
 

 


Рис. 16.9. Пример обычной температурно-временной программы нагрева для цикла электротермической атомизации, включающей следующие стадии: I – высушивание пробы, II – пиролиз, III – атомизация, IV – очистка (время набора максимальной температуры стадии – t1, время поддержания максимальной температуры стадии – t2)

 

Атомизация способом холодного пара является наиболее успешным для определения ртути (один из наиболее опасных и распространенных токсикантов) благодаря очень низким пределам обнаружения (10–12 – 10–6 г), высокой воспроизводимости и точности результатов анализа. Использование его основано на том, что ртуть частично находится в атомарном виде даже при комнатной температуре.

Схема установки для определения ртути атомизацией в холодных парах представлена на рис. 16.10.

 

Рис. 16.10. Установка для определения ртути методом холодных паров: 1 – реакционный сосуд; 2 – насос; 3 – осушитель; 4 – кювета; 5 – поглотитель

Пробу обрабатывают окислителем (чаще всего азотной кислотой или перманганатом калия), что переводит ртуть в двухвалентное состояние. Избыток окислителя восстанавливают гидроксиламином. Полученный раствор, содержащий ионы Hg2+, помещают в реакционный сосуд 1, в котором содержится кислый раствор хлорида двухвалентного олова, восстанавливающего двухвалентную ртуть до металла:

Hg2+ + Sn(II) = Hg0 + Sn(IV)

Компрессор (2) транспортирует пары ртути через осушитель в стеклянную трубку (4) (кювету), через которую проходит свет от высокочастотной лампы. На выходе из кюветы ртуть поглощается раствором сильного окислителя – перманганата калия (5).

Монохроматоры

В атомно-абсорбционном методе монохроматорами являются дифракционные решетки.

Детекторы

Детекторами служат фотоэлектроумножители (ФЭУ), которые переводят световой сигнал в электрический и усиливают его.

Способы определения концентрации – метод градуировочного графика (а) и метод добавок (б):

 
 

 


Итак, обобщаем характерные особенности атомно-абсорбционного метода.

1. Высокая специфичность и отсутствие спектральных помех за счет наложения спектральных линий.

2. Метод позволяет определять микроколичества в основном элементов металлической природы плюс кремний, фосфор, бор, мышьяк, селен, теллур.

3. Возможен анализ микроколичеств проб в электротермических атомизаторах. В печку дозируют для одного определения специальным дозатором или с использованием автомата пробоподачи несколько микролитров анализируемого раствора.

4. Низкие пределы обнаружения. Электротермическая атомная абсорбция имеет более низкие пределы обнаружения, чем атомно-эмиссионный метод с индуктивно связанной плазмой.

5. Следует отметить и недостаток этого метода – это метод последовательный, а не одновременный, как атомно-эмиссионная спектроскопия. Работы по использованию сплошного источника излучения в атомно-абсорбционной спектроскопии ведутся.

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...