Глава 21 эмиссионные спектроскопические методы анализа

21.1. Атомно-эмиссионная спектроскопия

Атомно-эмиссионная спектроскопия (АЭС) -спектроскопиче­ский метод анализа, основанный на измерении электромагнитного излучения оптического диапазона, испускаемого термически возбуж­дёнными свободными атомами или одноатомными ионами.

21.1.1. Процессы, приводящие к появлению аналитического сигнала

При действии на атом тепловой энергии один из электронов пе­реходит на более высокий энергетический уровень, а затем (через ~ 10^-с), возвращаясь в основное состояние, испускает поглощённую энергию в виде кванта электромагнитного излучения определённой длины волны либо отдаёт её в виде теплоты при столкновении с дру­гими атомами (рис. 21.1).

L

¹¹E*

I

термическое возбуждение

-hv

E0

JLЛ

Рис. 21.1.Схема процессов, лежащих в основе АЭС

Атомный спектр испускания, также как и спектр поглощения, состоит из множества отдельных линий различной интенсивности, со­ответствующих различным возможным электронным переходам. Наи­более вероятными являются испускательные переходы с ближайшего к основному электронного уровня. Такие переходы называются резо­нансными.Соответствующие им линии в спектре имеют самую большую интенсивность и чаще всего используются для практических целей.

21.1.2. Измерение аналитического сигнала

Приборы, используемые в атомно-эмиссионной спектроскопии, имеют следующие основные узлы (рис. 21.2).

Рис. 21.2.Принципиальная схема прибора для АЭС

Роль атомизатора заключается не тольков получении свобод­ных атомов, но ив переводе атомов в возбуждённое состояние.Вследствие этогоатомизация в АЭС проводится в более жёстких условиях, чем в ААС. В качестве атомизаторов используют:

самая эффективная ^ ° ^ самая хорошая

_атоми_заци_я ^^ 6000^-10000 °^Своспроизводимость

Плазменная горелка, состоящая из трёх кварцевых трубок, через которые пропускают особо чистый аргон. Во внутренний поток вводится исследуемый раствор, средний используется для образования плазмы, наружный - для её охлаждения. Плазму "поджигают" действием искрового разряда, а затем стабилизируют с помощью высокочастотной индуктивной катушки.
	- - индуктивно-связанная плазма	Э®

АТОМИЗАТОРЫ В АЭС

пламя

Горелка, в которую с помощью форсунки вводят анализируемый раствор

Пламенная фотометрия

1500-3000 °C

3000-7000 °C невысокая воспроизводимостьтолько щелочные, щелочноземельные металлы и т.П.

электрическая дуга		^г электрическая искра
Два электрода, между ! которыми пропускают i электрический ток. ■ Нижний электрод имеет j углубление, в которое | помещают анализируемую ! пробу (твёрдую!). !		| Похожа по устройству [ на электрическую дугу

до 10000 °C

В качестве устройства для выделения необходимого спектраль­ного интервала из получаемого спектра испускания используют мо- нохроматоры:дифракционные решётки или призмы. В пламенной фотометрии получаемые спектры содержат мало линий, поэтому для выделения требуемого спектрального интервала используют свето­фильтры.

ДЕТЕКЦИЯ СИГНАЛА В АЭС

I

фотохимическая

визуальная

ж»:

фотоэлектрическая