1.2.2. Масс-спектрометрия

Это, вероятно, единственный физический метод, который не требует химической калибровки. Анализируемая проба подвергается ионизации (например, электронным пучком) в глубоком вакууме, образующиеся ионы ускоряются электрическим полем и отклоняются магнитным. По величине отклонения определяется с высокой точностью отношение массы к заряду. А поскольку заряды почти всегда равны +1, определяются массы, причем не средние массы смеси изотопов, как в химии, а реальные атомные и молекулярные массы изотопных разновидностей. Таким образом, определяется молекулярная масса вещества (или продуктов его разложения), изотопный состав и количество молекул. Очень высокая чувствительность и точность, дорогая аппаратура.

1.2.3. Нейтронно-активационный анализ

Проба облучается нейтронами, в ней возникают радиоактивные изотопы, и каждый из них распознаётся по характерным энергиям излучения. Таким образом определяется элементный состав пробы с исключительно высокой чувствительностью. Для этого метода нужно иметь ядерный реактор. Проба не разрушается, но становится радиоактивной, т.е. опасной.

1.2.4. Оптический спектральный анализ

Это тоже метод определения элементного состава. При очень высокой температуре – в плазме – все вещества распадаются на атомы, которые при столкновениях возбуждаются и испускают излучение, энергии и длины волн которого строго специфичны для каждого элемента. Мы будем в практикуме использовать этот метод для качественного открытия некоторых элементов – щелочных и щелочноземельных. По спектру испускания можно анализировать удалённый предмет, но лишь при условии, что он сам служит источником излучения. Так был открыт элемент гелий – сперва на Солнце, и лишь потом – на Земле. Если же объект сам не испускает, то его надо возбуждать (нагреванием или облучением), а для этого надо иметь его внутри прибора. Для измерения спектра поглощения тоже нужно поместить образец внутрь прибора – между излучателем и приёмником излучения.

1.2.5. Рентгеноспектральный анализ

Это тоже метод определения элементного состава. Рентгеновские спектры, как и оптические, строго специфичны для каждого элемента, но они возникают при переходах электронов между внутренними энергетическими уровнями атомов, и рентгеновские лучи могут проникать сквозь вещество. Поэтому для возбуждения рентгеновского спектра не нужно разрывать химические связи, испарять или растворять вещество – достаточно облучить его рентгеновскими лучами более высокой энергии. Это метод неразрушающий. При стандартной методике проба, как и в предыдущем случае, должна находиться внутри стационарного прибора. Но для анализа крупных конструкций, объектов искусства или археологии разработаны переносные аппараты, которые размещаются рядом с анализируемым предметом.

Два основных ограничения рентгеноспектрального анализа: лучи, испускаемые одним элементом, могут избирательно ослабляться другими элементами, поэтому для количественного анализа нужно использовать калибровку по стандартным образцам известного состава, близкого к составу анализируемых проб; трудно анализировать лёгкие элементы.