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

2

3

4

5

1- ист-к возбуждения; 2-модулятор; 3-анализа

тор; 4-детектер; 5- регистрирующее устройтво.

Анализируемый образец, прошедший этап пробоподготовки, вносят в источник возбуждения, где происходит его испарение и атомизация, а также возбуждение агомов. 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 м-дом.

26. Устройство атомизации вещества и возбуждения спектров. В атомно-эмиссионной спектроскопии чаще всего применяются м-ды, в которых атомизация и возбуждение анализируемого вещества совмещены. Наиболее распространенными источниками атомизации и 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.

0бщее требование ко всем источникам возбуждения — они должны обеспечивать необходимую яркость спектра и быть доста­точно стабильными.

Пламя. Именно способность давать яркий и стабильный спектр в сочетании с простотой регулировки и надежности работы является причиной широкого распространения пламенных источникам возбуждения и т.н. пламенной фотометрии. Атомизация вещества и возбуждение его спектра и пламени име­ет в основном термический характер. В аналитической практике для получения пламени в т.н. плазменном атомизаторе используют газовые смеси.

Дуга. Электрическая дуга — ЭТО разряд при сравнительно большой силе тока (5-7А) и небольшом напряжении (50-80В). Разряд возникает между электродами анализируемого материала или между анализируемым образцем и электродом, не содержащим определяемых элементов. Температура дуги составляет 5000-6000С°, при угольных электродах— до 7000С°. 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 и 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 обмоткой повышающего трансформатора 5. Первичная обмотка трансформатора питается по сети напряжением 20 или 127 В через реостат 7.

Индуктивно-связанная плазма. Плазма -- это частично или полно­стью ионизированный газ, образующийся в результате термической ионизации атомов и молекул при высоких температурах под действи­ем электромагнитных полей большой напряженности при облучении газа потоками заряженных частиц высокой энергии. В плазме суммарная конц-ция электронов и отрицательных ионов равна конц-ции положительных ионов, вследствие чего ее результирую­щий пространственный заряд равен нулю.Для получения индуктивно-связанной плазмы (ИСП) используют высокочастотный генератор с рабочей частотой 27-56 МГц и потреб­ляемой мощностью 1,0-1,5 кВт и специальную горелку - трехтрубча­тый плазмотрон.

Ионизация происходит в центр аксиальности канала и число возб ч-ц в перефер. Оболочке относит. Небольшое. Благодаря этому самопоглощение наблюд. При высокой конц-ции определ. Эл-тов

27. Анализаторы и спектральные приборы

Анализаторы (монохроматоры или спектральные приборы) - устройства, предназнач-ые для разделения светового пучка на вх-щие в него монохроматические компоненты. Осн эл-та­ми этих устр-в явл-ся призмы или дифракц-ые решетки. В самых простых приборах, предназнач-ых для ан-за 1-3 элеме­нтов с простыми спектрами, применяют анализаторы со светофильт­рами, имеющими узкую полосу пропускания. Задача спектр-ого прибора сост в том, чтобы из излуче­ния, испуск-ого анализируемым в-вом, выделить харак-кие спектр линии, принадл-ие отд-ым эл-ам, вх-щим в его состав. Дисперс-ые спектр-ые приборы (анал-ры) сост из 3-х частей: вх-го коллиматора, диспергирующего эл-та и вых коллиматора с фокус-щим объективом.

Свет от ист-ка 1 проходит через вх-ую щель 2 в виде расходящегося пучка на калиматорный объектив 3. Щель располо­жена в пл-сти, перпенд-ой оптич-ой оси объектива 3 на расстоянии его главного фокуса, поэтому расходящиеся лучи от каж­дой точки щели, становятся паралл-ми. Паралл-ые пучки лучей падают на преломляющую грань призмы 4 или на дифракц-ую решетку. Пройдя ч-з призму или отражаясь от решетки, эти пучки распадаются на мн-во парал-ых пучков света разл λ. Диспергирующее действие призмы основано на зав-сти ее n от λ. n с ув-ем λ ум-ся, поэтому призма отклоняет короткие волны λ1, больше чем λ3. На дифракц-ой решетке, предст-щей собой сов-сть боль­шого числа регулярно располож-ых штрихов (канавок, щелей, выступов), нанесенных тем или иным способом на плоскую или во­гнутую пов-сть, падающий на нее фронт световой волны разби­вается штрихами на отд-ые (когерентные) пучки, к-ые претер­пев дифракцию на штрихах, интерферируют под разл углами относит-но угла падения всего неразложенного излучения, образуя результирующее распределение света по λ - спектр излучения. (Когерентность света - взаимная согласованность протекания во времени световых колебаний в разных т-х пр-ства и t, характеризующая их способность к интерференции).

Сущ-ют отражат-ые и прозрачные дифр-ые решетки. В отражат-ых дифракц-ых решетках штрихи нанесены на зеркальную метал-ую пов-сть, и рез-щая интерф-ая картина обр-ся в отраж-ом от решетки свете. На прозрачн решетках штрихи нанес-ы на прозрачн стекл-ую пов-сть, и интер-ная картина обр-ся в прохо-щем свете. Диф-ая решетка в б-ей степени отклоняет длинные волны.

Фокусирующий объектив 5 собирает лучи каждой длины волны в соответствующих местах своей фокальной поверхности 6, на которой получается ряд изображений освещ-го участка вх щели 2 в виде узких прямоуг-ов, парал-ых друг др и самой щели. Если вх щель 2 дост-о узкая, харак­т-ое излуч атомов предст-но рядом узких отд полосок, являющихся монохр-ими изобр-ями вх щели, т.е. спектр-ми линиями. Если в фок-ой пл-сти 6 расположена фотопластинка, то можно зарегистрировать все линии широкой обл спектра.