26*. Условия и механизм атомизации и возбуждения в-ва в пламенной атомно-эмиссионной спектроскопии.

Именно способность давать яркий и стабильный спектр в сочетании с простотой регулировки и надежностью работы являет причиной широкого распространения пламенных источников возбуждения и т.н. пламенной фотометрии.

Атомизация вещества и возбуждение его спектра в пламени имеет в основном термический характер.

В аналитической практике для получения пламени в т.н. пламенном атомизаторе используют газовые смеси (пр, пропан-воздух 2200 К, ацетилен-воздух 2400К, ацетилен-закись азота 2950 К).

В более холодном пламени пропан-воздух возбуждаются эмиссионные атомные спектры элементов, имеющие низкие энергии возбуждения (2-4 эВ), и линии которых к тому же не совпадают по длине волны с полосами молекулярных спектров компонентов горючей смеси. Это в основном щелочные и шелочноземельные элементы. Пламя пропан-воздух применяется также для атомно-абсорбционного и атомно-флуоресцентного анализа соединений таких элементов как Сu, Zn, Mg, Мn, Fe, Ni и др.

Высокотемпературное пламя водород-кислород позволяет атомизировать большое число соединений и возбуждать многие элементы. Плохо атомизируются лишь наиболее прочные окислы, например, таких элементов, как Mo, Ti, редкоземельные элементы. Пламя ацителен-закись азота отличается от остальных тем, что оно имеет одновременно высокую температуру и восстановительный характер благодаря высокой концентрации углерода. Эти два условия обеспечивают атомизацию таких прочных соединений, как окислы редкоземельных элементов, А1, V, Mo,Ti.

Необходимо подчеркнуть, что некоторая ограниченность пламени как источника возбуждения нередко становится его достоинством, т.к. в пламени не возбуждаются т.н. трудновозбудимые элементы, и общая картина спектра является более простой, чем при возбуждении в искре или дуге.

27. Условия и механизм атомизации и возбуждения в-ва в дуговой и искровой атомно-эмиссионной спектроскопии.

Дуга. Электрическая дуга -это разряд при сравнительно большой силе тока (5-7 А), при небольшом напряжении (50-80В). Разряд возникает между электродами анализируемого материала или между анализируемым образцом и электродом, не содержащим определяемых элементов. Температура дуги составляет 5000-6000С⁰, при угольных - до 7000С⁰. В дуге удается получить спектры почти всех элементов. Для обеспечения непрерывности и стабильности горения дуги применяют специальные дуговые генераторы. Недостатками дуговой атомизации и возбуждения являются чрезмерная в некоторых случаях яркость и сравнительно невысокая воспроизводимость условий возбуждения, что ограничивает применение дугового возбуждения в качественном особенно в количественном анализе. Существенным недостатком дуги является также значительное разрушение анализируемого образца.

Искра. Для получения искры используются специальные искровые генераторы, принципиальная схема одного из которых представлена на рис

И скра образуется между электродами 2 в аналитическом промежутке 1. Электроды подключены к конденсатору 4 через катушку индуктивности 3. На конденсатор подается напряжение со вторичной обмотки повышающего трансформатора 5. Первичная обмотка трансформатора питается от сети напряжением 220 или 127 В через реостат 7.

При достижении в аналитическом промежутке 1 напряжения пробоя между электродами, изготовленными из анализируемого материала, возникает электрическая искра, при которой с небольших участков поверхности электродов взрывообразно вырывается материал в виде струи горячего пара. Температура искры 7000-10000⁰ С. При необходимости она может быть повышена до 12000⁰ С и выше.

При искровой атомизации происходит возбуждение всех элементов. Основное достоинство искры - большая стабильность условий разряда и, следовательно, условий возбуждения, что необходимо при проведении количественного анализа. Искра, кроме того, не вызывает заметного разрушения образца.

Лампы с полым катодом. Это двухэлектродные разборные лампы, наполненные аргоном или неоном под давлением от 0,1 до 20-30 мм рт.ст. Они подключаются к источнику стабилизированного на­пряжения и вакуумной установке. Катод 1 лампы (рис. 3б) изготовлен в виде стаканчика, располо­женного в цоколе 3. Вблизи катода расположен анод 2 в виде стержня, трубки или кольца из толстой малибденовой или вольфрамовой проволоки или фольги. Пробу вносят в стаканчик катода и пропус­кают через нее ток от нескольких мА до 1,5 А при напряжении 100-200 Между катодом и анодом возникает тлеющий разряд с участием частиц, поступающих с полого катода и инертного газа. По­ложительные ионы инертного газа бомбардируют катод и анализи­руемую пробу, атомизируют их и возбуждают. Излучение через плос­кое кварцевое или стеклянное окно 4 колбы 5 поступает на анализатор. Спектр излучения содержит линии материала катода, пробы и инертного газа.

Для замены пробы лампу разбирают, заполняют чашу катода но­вой пробой, снова собирают лампу, заполняют инертным газом и вакуумируют. В рабочем состоянии ее охлаждают проточной водой.