3.2.4. Количественный анализ

Интенсивность спектральной линии прямо пропорциональна числу возбуждѐнных частиц. Общее число атомов прямо пропорционально концентрации элемента в пробе. Таким образом, интенсивность эмисси-

53

онной спектральной линии может быть использована в качестве анали- тического сигнала для определения концентрации элемента.

В реальных условиях АЭСА используется формула Ломакина- Шайбе

b aCI ,

где а – некоторая постоянная; b – постоянный коэффициент, зависящий от энергетических переходов, обусловленный излучением данной спек- тральной линии; определяет угол наклона градуировочного графика контролируемого элемента.

Логарифмируя, получим линейную зависимость абсолютной ин- тенсивности:

CbaI lglglg . (3.28)

Для более точного определения находят относительную интенсив- ность, понимая под ней отношение спектральной линии к линии срав- нения, которая в пробе не изменяется.

Такие пары линий называют гомологическими. В фотографических методах интенсивность спектральных линий

измеряется почернением, которые они вызывают на спектрограмме (рис. 3.20),

)( ƒ I, tS ,

где I – интенсивность; t – время действия света. Для участка ВС используется формула

-)( lg P

ItS , (3.29)

где – тангенс угла наклонения; – инерция пластинки; P – константа Шварцшильда.

Рис. 3.20. Характеристическая кривая фотографической пластинки: АВ – об-

ласть недодержки; ВС – прямолинейный участок; CD – область передержки

54

Определяют относительную интенсивность двух спектральных ли- ний одного спектра.

2

1 2121

I I

SStt lg . (3.30)

Почернение измеряют микрофотометром фотоэлектрическим. Строят график (C)fS . В методе

21 SSS , где S1 – примеси,

S2 – сравнения трех эталонов и пробы. Пользуясь графиком, находят C элемента в пробах.

3.2.5. Схема проведения аэса

Для того чтобы вещество излучало свет, необходимо передать ему дополнительную энергию. Атомы и молекулы анализируемого вещества переходят тогда в возбужденное состояние. Возвращаясь в обычное со- стояние, они отдают избыточную энергию в виде света. Характер света, излучаемого твердыми телами или жидкостями, обычно очень мало за- висит от химического состава и поэтому его нельзя использовать для анализа. Совсем другой характер имеет излучение газов. Оно определя- ется составом анализируемой пробы. В связи с этим при эмиссионном анализе перед возбуждением вещества его необходимо испарить.

Принципиальная схема эмиссионного спектрального анализа пред- ставлена на рисунке 3.21.

Испарение и возбуждение осуществляют в источниках света, в ко- торые вводится анализируемая проба. Высокая температура в источни- ках света приводит к распаду молекул большинства веществ на атомы. Поэтому эмиссионные методы служат, как правило, для атомного ана- лиза и только очень редко для молекулярного.

Рис. 3.21. Принципиальная схема эмиссионного спектрального анализа: 1 – источник света; 2 – осветительный конденсор; 3 – кювета для анализируемой пробы; 4 – спектральный аппарат; 5 – регистрация спектра; 6 – определение дли- ны волны спектральных линий или полос; 7 – качественный анализ пробы с помо-

щью таблиц и атласов; 8 – определение интенсивности линий или полос; 9 – коли- чественный анализ пробы по градуировочному графику

55

Излучение источника света складывается из излучения атомов всех элементов, присутствующих в пробе. Для анализа необходимо выделить излучение каждого элемента. Это осуществляют с помощью оптических приборов – спектральных аппаратов, в которых световые лучи с разны- ми длинами волн отделяются в пространстве друг от друга.

Основными частями спектрального прибора (рис. 3.22) являются: входная щель S, освещаемая исследуемым излучением; объектив кол- лиматора О1, в фокальной плоскости которого расположена входная щель S; диспергирующее устройство D, работающее в параллельных пучках лучей; фокусирующий объектив О2, создающий в своей фокаль- ной поверхности Р монохроматические изображения входной щели, со- вокупность которых и образует спектр.

Рис. 3.22. Принципиальная оптическая схема спектрального прибора (λ 1< λ2<λ 3)

В качестве диспергирующего элемента используют, как правило, либо призмы, либо дифракционные решетки.

Свет, разложенный в спектральном аппарате в спектр, можно рас- сматривать визуально или зарегистрировать с помощью фотографии или фотоэлектрических приборов. Конструкция спектрального аппарата зависит от метода регистрации спектра.