Достоинства метода — высокая селективность

Достоинства метода • - высокая селективность • • • - относительно низкие пределы обнаружения а) в пламенном варианте порядка мкг/л б) в электротермическом на 2 -3 порядка ниже • • - хорошая воспроизводимость результатов анализа а) относительное стандартное отклонение в пламенном варианте составляет от1% до 3% б) в электротермике от 2% до 10 % • • • -позволяет определять содержание элементов в широком интервале концентраций а) в пламени от сотых долей % до десятков% б) в электротермике от миллионных долей масс, % до нижней границы определяемых содержаний в пламени -позволяет анализировать широкий круг объектов: почвы, сплавы, руды, воды, пищевые продукты, нефть, биологические материалы

Ограничения метода • - анализ преимущественно жидких проб • -невозможность одновременного определения нескольких элементов

Принцип метода • Атомно-абсорбционный анализ основан на селективном поглощении электромагнитного излучения определенной длины волны атомами определяемого элемента в газовой фазе.

Диаграмма энергетических уровней атома • Eo + h = Ei

Абсорбционнный и эмиссионный спектры атомов

Уравнение связи аналитического сигнала и концентрации А=lg. I 0/I=k. LC • • • А-абсорбция I 0 -интенсивность падающего излучения I – интенсивность излучения, прошедшего через слой атомов К – коэффициент поглощения L – толщина поглощающего слоя С- концентрация атомов в поглощающем слое

Вид градуировочной зависимости

Условия Уолша • 1. Максимум длины волны линии излучения источника должен совпадать с максимумом длины волны линии поглощения атомов определяемого элемента λa= λe • 2. Полуширина линии поглощения атомов определяемого элемента должна быть много больше полуширины линии излучения источника Δνa > Δνe

Блок-схема спектрометра • СИС- селективный источник света определяемого элемента • АТ- атомизатор (для перевода элемента из пробы в атомарную форму) • СП- спектральный прибор(для выделения аналитической линии определяемого элемента) • ЭС- электронная система регистрации (детектирования, усиления, обработки аналитического сигнала)

Лампа с полым катодом(ЛПК) ЛПК • -стабильный источник излучения • -срок службы-до 1500 час • - относительно низкая интенсивность излучения для некоторых элементов • -ненадежность ламп для легколетучих элементов

Высокочастотные безэлектродные лампы (вч) ВЧ-лампы -высокоинтенсивный источник излучения легколетучих элементов срок службы 200 час высокая стоимость

Оптическая система спектрометра

Оптические схемы монохроматоров

Приемник излучения

Составы горючих смесей Горючее Окислитель Температура, ºС Пропан-бутан Воздух 1900 Ацетилен Воздух 2300 -2400 Ацетилен Динитрооксид 2900 -2950

Требования к пламенам § Прозрачность § Слабое собственное излучение § Максимальная эффективность атомизации элементов § Минимальная степень ионизации элементов § Высокая стабильность горения

Пламя пропан-бутан-воздух § Прозрачность от 220 нм § Слабое собственное излучение § Атомизация легко- и среднелетучих элементов § Ионизация рубидия и цезия § Невысокая стабильность

Пламя ацетилен-воздух § Прозрачность от 200 нм § Слабая собственная эмиссия § Атомизация до 30 элементов § Ионизация щелочных элементов § Высокая стабильность

Пламя ацетилен-динитрооксид § Прозрачность от 190 до 850 нм § Сильная собственная эмиссия § Атомизируется большинство элементов периодической таблицы § Высокая степень ионизации § Стабильно

Классификация пламен § Стехиометрическое C 2 H 2 + 5 O 2 + 18 N 2 4 CO 2 +2 H 2 O +18 N 2 C 2 H 2 +10 N 2 O 4 CO 2 +2 H 2 O +10 N 2 § Восстановительное § Окислительное

Зоны в пламени

Горелки § Определенная скорость протекания газовой смеси § Хорошая воспроизводимость абсорбционного и эмиссионного сигналов § Высокая стабильность пламени § Минимальная собственная эмиссия § Отсутствие памяти к предыдущим пробам § Отсутствие коррозии

Различные профили сечения горелок

схема расположения горелки относительно луча от источника

Распылительная система Обеспечивает • Распылительная камера • Чувствительность определений • Воспроизводимость результатов анализа

Конструкция распылителя

Аэрозоль крупностью 10 мкм § не успевает испариться § увеличивает уровень шумов в пламени § потребляет на свое испарение энергию пламени снижает температуру пламени( водные растворы)

Эффективность работы распылителя § Параметры капилляра ( длина, внутренний и внешний диаметр, центровка, продольное положение конца капилляра относительно сопла распылителя) § Вязкость, поверхностное натяжение распыляемого раствора

Зависимость градуировочных графиков от состава аэрозоля

Применение органических растворителей § Повышение эффективности распыления § Увеличение аналитического сигнала § Снижение пределов обнаружения § Повышение температуры пламени за счет введения дополнительного топлива

Распылительная камера § Отбор частиц аэрозоля размером 10 мкм § Смешивание аэрозоля с топливом и окислителем

Показатели распылительной системы § Расход пробы § Инерционность § Эффективность распыления § Воспроизводимость распыления

Процессы в пламени Ме. Хж Ме. Хаэр. ж Ме. Хсух Ме+Х распыление испарение атомизация

Механизмы атомизации § Термическая диссоциация § Термохимическая атомизация

Термическая диссоциация § Ме. ОХ↔ Ме. О+Х↔Ме+О+Х

Термохимическая атомизация § Ме. О+С↔Ме+СО § Ме. О+2 Н↔Ме+Н 2 О § Ме. О+2 С↔Ме. С+СО

Изменение сигналов в зависимости от соотношения окислитель/горючий газ

Побочные процессы § Ме+h ↔Ме возб § Ме↔Ме+ + е § Ме+С↔Ме. С

Изменение сигнала поглощения атомов и ионов бария в зависимости от концентрации калия

Изменение сигнала абсорбции в зависимости от концентрации мешающих компонентов

Способы уменьшения влияния § Разбавление раствора § Изменение стехиометрии пламени § Повышение дисперсности аэрозоля § Введение спектроскопических буферов

Спектральные помехи в пламени § Наложение или перекрывание резонансных линий § Одновременное выделение монохроматором перекрывающихся линий § Неселективное поглощение

Характеристики пламенных атомизаторов § § § Высокая стабильность Хорошая воспроизводимость Низкая стоимость Высокая производительность Возможность автоматизации § Анализируются только растворы § Большой расход раствора § Недостаточная чувствительность § Невозможность атомизации некоторых элементов

Способы повышения чувствительности § Холодные пары для определения ртути § Гидридная техника § Экстракция и ионный обмен § Электрохимическое концентрирование