3.6.2 Атомизаторы в атомно – абсорбционной спектроскопии
Роль атомизатора сводится только к испарению пробы и разложению мо-лекул на атомы. Возбуждение атомов в атомизаторе не желательно. Поэтому рабочий диапазон температур в атомно–абсорбционной спектроскопии (800–3000 ºC) ниже, чем в АЭС. В ААС применяют атомизаторы различных видов: пламя, электротермические атомизаторы (трубчатые графитовые печи или кюветы различных конструкций), тлеющий разряд, лазер. Пламя – самый простой, надежный, дешевый и экспрессный атомизатор для большинства проб различного состава. Оно исполняет роль не только атомизатора, но и кюветы для пробы, т.е. атомных паров. Чем больше толщина поглощающего слоя, т.е. длина пламени, просвечиваемого источником света, тем больше величина аналитического сигнала и, следовательно, выше чувствительность метода. Поэтому разработаны специальные щелевые насадки на горелки, обеспечивающие ширину пламени 5–10 см. В пламени анализируют только растворы, вводя их в виде мелкодисперсного аэрозоля. Пламя должно создавать восстановительную атмосферу, так как многие металлы в пламени имеют тенденцию образовывать устойчивые оксиды, которые тугоплавки и трудно диссоциируют. Для этого скорость потока горючего газа создают большей, чем это необходимо по стехиометрии горения. В настоящее время наибольшее распространение получили газовые смеси: воздух–ацетилен (2200 ºС) и оксид азота N2O–ацетилен (3000 ºС). В последней смесидиссоциируют даже очень термостойкие молекулы оксидов алюминия и крем-ния. После того как металлы в пробе восстановлены до нейтральных атомов, что достигается за счет поглощения энергии из пламени, они будут оставаться в этом состоянии различное время. Было обнаружено, что максимальное атомное поглощение в зависимости от природы элемента наблюдается на разной высоте пламени. Например, магний проявляет максимум поглощения чуть ниже середины пламени, далее поглощение падает, вероятно, из-за образования оксидов во внешнем конусе пламени. У серебра, которое трудно окисляется, наблюдается постоянное увеличение аналитического сигнала к периферии пламени.
Таким образом, для увеличения чувствительности метода при определении каждого элемента следует выбирать различные зоны пламени. В качестве электротермического атомизатора (ЭТА) в 1961 г. Б.В. Львовым была предложена графитовая трубчатая печь, нагреваемая электрическим током до 3000 ºС. Она представляет собой графитовую трубку длиной от 9 до 30 мм с внутренним диаметром 6–8 мм, открытую с обоих концов. Во избежание разрушения печи и для предотвращения окисления поверхности ее охлаждают инертным газом (азотом или аргоном). Проба в виде раствора или порошка наносится на торец графитового электрода, введенного в печь, и быстро ис-паряется за счет нагрева электрода мощным дуговым разрядом. Эффективнаяатомизация осуществляется внутри трубчатой печи. Луч источника света проходит по оси через центральную часть трубки. В настоящее время разработаны многочисленные варианты ЭТА самых разнообразных конструкций, представляющих собой графитовые трубки, графитовые стержни, миниатюрные тигли, лодочки и т.д.