Атомно-спектральный анализ (атомно-флуоресцентный анализ)
Атомно-спектральный анализ - метод как качественного, так и количественного элементного анализа, основанный на анализе линий спектров, наблюдаемых при излучении или поглощении электромагнитного излучения свободными или слабо связанными атомами. Атомно-спектральный анализ распределяют на:
- атомно-эмиссионный спектральный анализ, который проводится по спектрам излучения атомов, возбужденных различными способами (нагреванием, бомбардировкой ускоренными частицами, электромагнитным излучением и т.д.);
- атомно-абсорбционной спектральный анализ, осуществляемый по спектрам поглощения при прохождении света сквозь атомные газы или пары;
- атомно-флуоресцентный анализ, который заключается в том, что атомарный газ или пары облучают резонансным излучением для элемента, который определяется, и регистрируют его флуоресценцию.
Спектральные линии излучения или поглощения соответствуют определенному квантовому переходу между уровнями энергии Eп и ЭТ электрона в атоме согласно соотношению hv = Eп - ЭТ и могут характеризоваться энергией фотона hv, частотой v или длиной волны λ = c / v. Каждый атом имеет свой индивидуальный набор спектральных линий, который определяется не только строением электронных оболочек данного элемента, но и внешними факторами - температурой, давлением, магнитными и электрическими полями и т.п.
В спектрах излучения спектральная линия наблюдается при разрешенных переходах с верхних квантовых уровней на нижние, а в спектрах поглощения - обратным путем.
В зависимости от способа возбуждения атома могут возникать отдельные линии, некоторые участки спектра или весь спектр в целом. В пламенных источниках возбуждения хорошо возбуждаются элементы с относительно низкими потенциалами ионизации - металлы и некоторые металлоиды: углерод, бор, частично фосфор, мышьяк, сера, сурьма. Спектры других элементов возбуждаются в дугах и искрах, кроме инертных газов, галоидов, кислорода, водорода, так как наиболее яркие линии этих элементов размещены в части спектра с длиной волны короче 200 нм и возбуждаются вакуумным УФ.
Качественный атомно-спектральный анализ осуществляют путем сравнения полученного спектра исследуемого образца с известными спектральными линиями. Для этого необходимо и достаточно надежно установить присутствие в спектре одной линии элемента, который определяется. Для этого используют так называемые последние линии - такие, которые в последние исчезают с спектра пробы при снижении в ней концентрации данного элемента. Такой метод идентификации не всегда возможен, так как на последнюю линию могут накладываться линии других элементов, которые невозможно разделить. Может возникнуть также ситуация, когда при высоких концентрациях последние линии не самые интенсивные. В таких случаях необходимы дополнительные исследования с различными методами регистрации и возбуждения спектров.
Количественный атомно-спектральный анализ осуществляется путем сравнения интенсивности спектральной линии (I1) элемента, который определяется, и интенсивности (I2) известной концентрации c:
I1 / I2 = acb
(Константы a и b определяют опытным путем с помощью не менее трех стандартных образцов). Значение I1 и I2 определяют непосредственно путем фотоэлектрических измерений или путем фотометрирования (измерения интенсивности почернение) линии сравнения и линии исследуемого элемента.
Методы атомно-спектрального анализа позволяют проводить элементный анализ практически любых веществ, в т.ч. металлов и сплавов, порошковых и жидких проб, пищевых продуктов, фармацевтических препаратов. Эти методы используются в охране окружающей среды, криминалистике, медицине, геологии и т.д.
^Наверх