2.5. Якісний емісійний спектральний аналіз

Якісний емісійний спектральний аналіз полягає у визначенні довжини хвилі спектральної лінії і виявленні елемента, якому вона належить за таблицями спектральних ліній, де для кожного елемента наведені довжини хвиль, їх потенціали збудження, належність ліній нейтральному атому (І), однозарядному (ІІ), двозарядному (ІІІ) чи іншим йонам, відносні інтенсивності ліній для різних джерел збудження. Таблиці спектральних ліній розташовані як за довжинами хвиль, так і за елементами.

Спектри елементів складаються з багатьох ліній різної інтенсивності. Якщо метою аналізу є пошук певних елементів у зразку, в спектрі зразка шукають останні лінії елементів. Останні лінії - це найбільш чутливі лінії елементів, які зникають останніми при зменшенні концентрації елемента в зразках.

2.5.1. Способи визначення довжин хвиль

1. За шкалою приладу і дисперсійною кривою. Спектроскопи мають шкалу на барабані, обертаючи який, в окуляр спрямовують ту чи іншу ділянку спектра. У спектрографах шкала фотографується на фотопластинку поруч із спектром зразків. Для того, щоб відлік шкали перетворити у довжину хвилі, необхідно мати дисперсійну криву (графічну залежність довжини хвилі (λ, Å) від поділок шкали (n) (рис.2.3), яка будується для кожного приладу після фіксування спектра добре вивченого елемента, зазвичай феруму. Таким чином можна визначити довжину хвилі з точністю ±0,5 Å.

Рис. 2.3. Дисперсійна крива.

2. За допомогою атласів спектральних ліній. Як стандарт використовують атлас спектральних ліній феруму. Це зумовлено тим, що ферум - доступний елемент і його спектр містить багато ліній (>3000) у всіх діапазонах. Атлас є набором планшетів, на яких зафіксовані різні ділянки спектра феруму, шкала довжин хвиль і розташування характерних ліній інших елементів відносно ліній феруму.

Визначення довжини хвилі невідомого елемента полягає у зіставленні ліній феруму у спектрі досліджуваного зразка з лініями феруму у планшеті його спектра так, щоб ці лінії збігалися (рис.2.4). За шкалою довжин хвиль на планшеті визначають довжину хвилі обраної лінії. Точність такої процедури складає ± (0,05-0,1) Å. Інколи лінія невідомого елемента може бути ідентифікована за лініями інших елементів, зображених на тому самому планшеті.

Рис. 2.4. Визначення довжини хвилі за допомогою атласу спектральних ліній феруму:

а – спектр зразка, який містить ферум; б – шкала довжин хвиль;

в - планшет атласу спектральних ліній феруму; г – інформаційне поле

3. Метод лінійної інтерполяції. Під час фотографічного фіксування спектра на ту саму пластинку фотографують спектр об’єкту аналізу і поруч - спектр феруму. У спектрі феруму вибирають дві лінії (λ₁ i λ₂) так, щоб лінія невідомого елемента (λ_x) розташовувалась між ними. За допомогою спеціального вимірювального мікроскопа проводять відлік його шкали навпроти обраних ліній A₁, A_x, A₂ (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Визначення довжини хвилі методом лінійної інтерполяції:

1 – спектр феруму; 2 – спектр досліджуваного зразка; 3 – шкала вимірювального мікроскопа

Довжину хвилі спектральної лінії невідомого елементу розраховують за формулою

. (2.6)