- •II. Атомно-эмиссионный спектральный анализ
- •II.1. Краткая история метода
- •II.2. Возбуждение спектра
- •II.3. Интенсивность спектральной линии
- •II.3.1. Выбор внутреннего стандарта и аналитической пары линий
- •II.3.2. Эффекты взаимного влияния элементов
- •II.4. Спектральные приборы
- •II.5. Источники возбуждения спектра
- •II.5.1. Пламя
- •II.5.2. Электрические источники
- •Дуга постоянного тока
- •Дуга переменного тока
- •II.5.3. Индуктивно - связанная плазма
- •II.6. Осветительная система
- •II.7. Диспергирующие элементы
- •II.7.1. Светофильтры
- •II.7.2 Спектральные призмы
- •II.2.3. Дифракционные решетки
- •II.7.4. Оптические схемы спектральных приборов
- •II.8. Регистрация спектра
- •II.8.1. Визуальная регистрация спектра
- •II.8.2. Фотографическая регистрация спектра
- •II.8.3. Фотоэлектрическая регистрация спектра
- •II.8.4. Фотодиодная матрица
- •II.9. Методы атомно-эмиссионного спектрального анализа
- •II.9.1. Классификация спектральных приборов
- •II.9.2. Подготовка образцов для спектрального анализа
- •II.9.3. Качественный анализ
- •Спектральные линии и пределы обнаружения при атомно-эмиссионном определении элементов на спектрографах исп-28, исп-30
- •II.9.4. Полуколичественный спектральный анализ
- •II.9.5. Количественный спектральный анализ
- •II.9.6. Ошибки при проведении спектрального анализа
II.4. Спектральные приборы
Разложение излучаемого спектра на составляющие или выделение излучения с определенной длиной волны проводится с помощью спектральных приборов. На рис. II.1 представлена принципиальная схема спектрального прибора для эмиссионного анализа.
Рис. II.1 Принципиальная схема спектрального прибора
Изображение источника излучения с помощью осветительной системы фокусируется на входную щель спектрального прибора. Затем с помощью коллиматорного объектива формируется параллельный пучок света, который попадает на диспергирующий элемент. Последний осуществляет пространственное разделение лучей в зависимости от длины волны. После диспергирующего элемента свет попадает на камерный объектив, который в своей фокальной плоскости формирует многократные изображения входной щели прибора для каждой длины волны разложенного пучка света.
В зависимости от типа прибора полученный спектр можно рассматривать визуально (спектроскоп или стилоскоп), фотографировать на фотопластинку (спектрограф) или с помощью выходных щелей регистрировать фотоэлектрическими приемниками света (спектрометр).
Из основных технических характеристик спектральных приборов можно выделить следующие.
Рабочая область - диапазон длин волн, для работы в котором предназначен прибор.
Угловая дисперсия спектрального прибора - D=d/d - изменение угла отклонения луча света с изменением длины волны. Определяется величиной дисперсии диспергирующего элемента.
Линейная дисперсия - Dl=dl/d=DF - расстояние между двумя спектральными линиями с разностью длин волн d. На величину линейной дисперсии влияют угловая дисперсия диспергирующего элемента D и фокусное расстояние камерного объектива F (геометрические параметры прибора). В технической документации обычно приводится обратная линейная дисперсия 1/Dl, выраженная в ангстремах или нанометрах на миллиметр. Линейная дисперсия призменных приборов увеличивается по мере уменьшения длины волны. Поэтому при одной и той же разности длин волн коротковолновые линии находятся на большем расстоянии, чем длинноволновые. График зависимости расстояния между линиями от длины волны называют графиком линейной дисперсии или дисперсионной кривой.
Разрешающая способность - R=/d - отношение длины волны к той разнице длин волн, при которой спектральные линии наблюдаются раздельно. На величину разрешающей способности оказывают влияние в первую очередь линейная дисперсия и ширина входной щели. Наилучшее разрешение двух спектральных линий с близкими значениями длин волн можно получить при узкой входной щели спектрального прибора.
Светосила спектрального прибора. Светосилой g называют отношение освещенности изображения спектральной линии E к спектральной яркости источника излучения В - g=E/B. Светосилу прибора характеризуют следующие основные фотометрические величины. Световой поток Ф измеряется количеством световой энергии, протекающей в единицу времени через некоторую поверхность S. Единица измерения - ватт (для видимой области - люмен). Освещенность Е - световой поток, приходящийся на единицу некоторой поверхности S: E=Ф/S. Единица измерения Вт/см2 (в видимой области люкс). Яркость источника В измеряется световым потоком Ф, испускаемым внутри телесного угла с площадки источника S в направлении нормали к этой площадке В=Ф/S. В зависимости от способа регистрации спектра различают светосилу по световому потоку gn=Ф/В (фотоэлектрическая регистрация спектра) и светосилу по освещенности g0=E/B (при фотографической регистрации). Светосила в основном определяется потерей света при прохождении его через спектральный прибор и относительным отверстием камерного объектива. Яркость линейчатого спектра не зависит от ширины щели спектрографа. Яркость сложного или непрерывного спектра снижается с уменьшением ширины входной щели и увеличением линейной дисперсии спектрального прибора. Таким образом с увеличением линейной дисперсии спектрального прибора улучшаются условия регистрации спектральных линий малой интенсивности за счет ослабления интенсивности сплошного фона.