10. В чем заключается процесс «атомизации».

Новые возможности атомной спектроскопии для анализа появились после материализации идеи Б.В. Львова о возможности атомизации образца с твердой поверхности, разогреваемой электрическим током. Таким образом был найден новый способ перевода образца в состояние атомного пара, получивший название электротермической атомизации (ЭТА). Атомизация пробы по этой концепции осуществляется с поверхности графитового электрода. Позднее при электротермическом АА анализе стали использовать усовершенствованную модель атомизатора — печь Массмана, представляющую собой графитовую трубку, в которую непосредственно дозируется проба. Зажатая между графитовыми контактами печь разогревается посредством электрического тока до определенной температуры, необходимой для перевода атомов определяемого элемента в состояние пара. На основе атомизатора Массмана созданы промышленные атомизаторы типа HGA-500, HGA-2000 и др.

При АА микроэлементном анализе в варианте ЭТА применяется программа температурной подготовки пробы к атомизации, включающая в себя несколько стадий последовательного увеличения нагрева атомизатора:

сушка (отгонка растворителя). Нагрев атомизатора осуществляют до 100-105 °С при использовании водных растворов;

озоление (пиролиз). На этой стадии удаляют компоненты пробы, вызывающие неселективное поглощение излучения;

атомизация. На этом этапе температура атомизатора быстро поднимается до заданной и выдерживается на этом уровне 1-5 с.

отжиг (очистка) атомизатора.

Несомненным преимуществом анализа в ЭТ атомизаторе перед пламенем является конечность процесса атомизации во времени. Это дает возможность контроля формирования аналитического сигнала, представляющим собой зависимость оптической плотности от времени протекания атомизации (см. рисунок). Таким образом, по форме пика можно судить о процессах, происходящих на стадии атомизации и влияющих на формирование атомного пара, а, следовательно, и на корректность полученных результатов.

В качестве количественной меры аналитического сигнала использовали высоту пика, что оказалось неудобным, поскольку амплитуда сигнала зависит от времени атомизации и от неконтролируемых процессов, происходящих в аналитической кювете на стадии атомизации. Если увеличить время снятия величины поглощения (увеличив соответственно время атомизации), то амплитуда импульса снизится, а полуширина увеличится. В большинстве случаев кинетика испарения элементов зависит от состава основы, поэтому точнее с концентрацией элемента связывать не амплитуду, а интегральную величину атомного поглощения QA: , где t1, t2 — временные пределы, в которых идет регистрация изменения оптической плотности.

Значение величины атомного поглощения в данном случае есть площадь под кривой импульса. Как показала практика, интегральная величина атомного поглощения позволяет получать наиболее точные результаты, поэтому именно ее рекомендуют использовать в качестве измеряемой величины в ААА.

При работе в ЭТ атомизаторах необходим учет вклада в полезный сигнал неселективного поглощения, вызываемого абсорбцией света молекулами и радикалами, образующимися в атомизаторе. Особенно остро эта проблема стоит при анализе проб сложного состава. В связи с этим были разработаны требования к электротермическому АА анализу, позволяющие получать достоверные результаты:

скоростной нагрев печи на стадии атомизации (не менее 1500°С/с). Дает возможность получить четкий, наименее размытый аналитический сигнал А-t;

использование зеемановского корректора для учета неселективного поглощения. Корректор выделяет полезный сигнал из общего поглощения пробы;

использование модификатора матрицы. Позволяет максимально удалить компоненты пробы, вызывающие неселективное поглощение.

Комплексное использование указанных требований обеспечивает практически полную независимость результатов анализа от состава анализируемых проб.