Индуктивно-связанная плазма и лазерная спектрометрия.
Лазерная спектроскопия.
Раздел оптической спектроскопии, изучающий полученные с помощью лазера спектры испускания, поглощения, рассеяния. Лазерная спектроскопия позволяет исследовать вещества на атомно-молекулярном уровне с высокой чувствительностью, избирательностью, спектральным и временным разрешением. В зависимости от типа взаимодействия света с исследуемым веществом, методы лазерной спектроскопии подразделяют на линейные, основанные на одноквантовом линейном взаимодействии, и нелинейные, основанные на нелинейном одноквантовом или многоквантовом взаимодействии. В спектральных приборах используют лазеры с перестраиваемой частотой - от далекой ИК области до вакуумного УФ, что обеспечивает возбуждение почти любых квантовых переходов атомов и молекул. Перестраиваемые лазеры с узкой полосой излучения дают возможность измерять истинную форму спектра поглощения образца без какого-либо влияния спектрального инструмента. Использование перестраиваемых лазеров повышает чувствительность всех известных методов спектроскопии (абсорбционных, флуоресценции и т.д.) как для атомов, так и для молекул. На основе таких лазеров были разработаны принципиально новые высокочувствительные методы: внутрирезонаторной лазерной спектроскопии, когерентного антистоксова комбинационного рассеяния, резонансной фотоионизационной лазерной спектроскопии. Последний метод основан на резонансном возбуждении частицы импульсным лазерным излучением, частота которого точно настроена на частоту резонансного перехода, и последующей ионизации возбужденной частицы путем поглощения одного или нескольких фотонов из дополнительного лазерного импульса.
|
|
|
С точки зрения путей релаксации энергии возбужденных частиц и, соответственно, методов детектирования, различают следующие методы лазерной спектроскопии:
1) абсорбционно-трансмиссионный, основанный на измерении спектра пропускания образца (нечувствителен к судьбе возбужденных частиц);
2) опто-калориметрический (опто-термический, опто-акустический и т.д.), основанный на непосредственном измерении поглощенной в образце энергии; при этом необходима релаксация части энергии возбуждения в тепло (безызлучательная релаксация);
3) флуоресцентный, основанный на измерении интенсивности флуоресценции как функции длины волны возбуждающего лазера (излучательная релаксация);
4) опто-гальванический, в котором возбуждение частиц регистрируют по изменению проводимости, и фотоионизационный - по появлению заряженных частиц.
Атомно-флуоресцентный анализ
(атомно-флуоресцентная спектрометрия), метод количественного элементного анализа по атомным спектрам флуоресценции. Пробу анализируемого вещества превращают в атомный пар и облучают для возбуждения флуоресценции таким излучением, которое поглощают атомы только определяемого элемента (длина волны излучения соответствует энергии электронных переходов этих атомов). Часть возбужденных атомов излучает свет – аналитический сигнал, регистрируемый спектрофотометрами. Обычно используют резонансную флуоресценцию, при которой длины волн поглощенного и излученного света одинаковы. Для атомизации растворов применяют пламена, индуктивно связанную плазму или электротермические атомизаторы (нагреваемые электрическим током графитовые трубки, нити, стержни, тигли). Атомизацию порошкообразных проб осуществляют в графитовых тиглях или капсулах, которые иногда вносят в пламя для дополнительного нагрева паров пробы. Химический состав пламен выбирают так, чтобы выход флуоресценции (т. е. доля поглощенной энергии, излучаемой в виде флуоресценции) и степень атомизации были максимальны. С целью увеличения выхода электротермические атомизаторы обычно помещают в атмосферу аргона. Для возбуждения флуоресценции используют интенсивные лампы с линейчатым или непрерывным спектром, а также лазеры с перестраиваемой длиной волны.
|
|
|
В основе количественного анализа лежит соотношение:
|
|
|
где I и I0 – интенсивности соответственно аналитического сигнала и источника возбуждения, ε – энергетический выход, Ω – телесный угол сбора флуоресценции, С – концентрация элемента, k – коэффициент, характеризующий поглощение света, π=3,14. С помощью стандартных образцов (не менее трех) строят градуировочный график в координатах lg I – lg C. Обычно графики линейны в области до 2 порядков величины концентраций определяемого элемента.
Для регистрации спектра флуоресценции применяют светосильные спектрофотометры с большим углом Ω. Измеряют интенсивность излучения, распространяющегося под прямым углом к возбуждающему излучению (в этом направлении интенсивность рассеянного света обычно минимальна). Методом атомно-флуоресцентного анализа можно определять около 65 элементов; пределы обнаружения достигают 10-6-10-8% (в порошках) и 10-3нг/мл (в растворах). Высокая селективность метода, обусловленная очень узкими линиями атомной флуоресценции, дает возможность определять одновременно несколько элементов. Для этого вокруг атомизатора устанавливают соответствующее число светосильных спектрофотометров. Атомно-флуоресцентный анализ легко автоматизируется, стоимость аппаратуры относительно невысока.
Метод применяется для анализа пород (земных и лунных), почв, природных и сточных вод, сталей, сплавов, нефтей, пищевых продуктов, биологических объектов (крови, мочи), различных химических соединений, для дистанционного определения элементов в верхних слоях атмосферы.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 276; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!