Т а б л и ц а III.1

Зависимость величины абсорбционности от kmax для одно- (a'), двух- (a'') и трехкомпонентной (a''')

линии излучения

kmax	A'	A''	A'''
0	0	0	0
0.1	0.043	0.032	0.021
0.2	0.087	0.065	0.042
0.5	0.216	0.159	0.099
1	0.433	0.312	0.181
10	4.329	2.469	0.474

где _D - полуширина линии, e - заряд электрона, m - масса электрона, c - скорость света, f - сила осциллятора. Из формулы (III.6) следует, что коэффициент поглощения в максимуме линии связан с концентрацией атомов в поглощающем слое прямо пропорциональной зависимостью и, следовательно, выводы, которые можно сделать для зависимости A=f(k_^max), справедливы и для зависимости A= f (N).

Рис. III.3. Расчетные графики зависимости

A= f (k_^max) для одно- (1), двух- (2)

и трехкомпонентной (3) линии излучения

Из рассмотренного примера следует, что увеличение степени немонохроматичности линии излучения должно вести к уменьшению величины абсорб-ционности (т.е., в конечном счете, к уменьшению чувствительности измерений) и отклонению от пропорциональной зависимости абсорбционности от концентрации атомов в поглощающем слое.

Наименее уширенные линии удается получить в разрядных лампах с полым катодом и в высокочастотных безэлектродных лампах.

III.3. Источники излучения

III.3.1. Лампы с полым катодом

Конструктивно лампы выполнены (рис. III.4) в виде стеклянного баллона, заполненного неоном или аргоном до давления 1 - 3 мм рт. ст. Внутри баллона размещены полый катод, материал которого в обязательном порядке должен содержать определяемый элемент, и вольфрамовый анод. Катод обычно изготавливают из чистого элемента или сплава, содержащего этот элемент. Питание лампы осуществляется от источника питания с напряжением 400 - 600 В. Разрядный ток в зависимости от типа лампы может меняться от 2.5 до 30 мА.

Рис. III.4. Конструкция лампы с полым катодом

Возбуждение спектральных линий в полом катоде происходит в результате довольно сложных процессов. При подаче напряжения в полости катода возникает тлеющий разряд с частичной ионизацией молекул инертного газа. Особенностью тлеющего разряда является его низкая температура, которая составляет 500 - 700 К. Образовавшиеся положительно заряженные ионы, ударяясь о катод, выбивают атомы определяемого элемента, которые, попав в зону разряда, возбуждаются за счет столкновения с электронами и положительно заряженными ионами. Так как время жизни атома в возбужденном состоянии очень мало (около 10^-8 с), то через непродолжитель­ный промежуток времени атом, возвращаясь в основное состояние, выделяет избыточную энергию в виде кванта света.

Поскольку давление постороннего газа внутри лампы мало, спектральная линия излучения при малых разрядных токах уширена в основном за счет эффекта Доплера (см. разд. I). Поглощающие атомы находятся при атмосферном давлении и температуре 1500 - 3000 С. В этих условиях ширина линии поглощения определяется совместным влиянием эффектов Доплера и Лорентца, что приводит к большей ширине линии поглощения по сравнению с линией излучения. Это обстоятельство позволяет значительно увеличить чувствительность измерения в атомно-абсорбционной спектроскопии при использовании ламп с полым катодом по сравнению с использованием источников сплошного спектра. Однако различие в ширине линий не настолько велико (примерно в два-три раза), чтобы считать линию излучения строго монохроматичной по отношению к линии поглощения. Кроме того, максимум линии поглощения сдвинут относительно максимума линии излучения вследствие лорентцевского эффекта (см. разд. I). Недостатком этих ламп является наличие эффекта самопоглощения, который особенно значим для легколетучих элементов. Суть этого эффекта состоит в следующем: свободные атомы, выходя за пределы катодного пространства, не могут возбуждаться, но могут поглощать свет, излучаемый атомами в зоне разряда, что приводит к уменьшению интенсивности излучения и к увеличению ширины линии. Все это приводит к тому, что чувствительность, достигаемая в реальных условиях измерений, далека от максимально возможной для монохроматической линии излучения.