Применение оборудования
Атомно абсорбционный спектрометр – устройство для элементного анализа веществ. Для выполнения процедуры используются жидкие пробы разного происхождения. Это прецизионное устройство для создания условий измерений, с автовведением проб, проведения их анализа и регистрации результатов.
Атомно-абсорбционная спектрометрия основана на элементно-количественном анализе атомного спектра поглощения. Суть метода проста: элементы в состоянии атомов поглощают волну света определенной длины, переходя при этом в возбужденное состояние. Количество световой энергии поглощения пропорционально количеству атомов анализируемого вещества на пути излучения.
Метод возник более полувека назад, и в последнее время он имеет широкое признание в сфере аналитический химии.
Устройство прибора
Проведение спектрометрического анализа методом атомной абсорбции требует использования автоматизированной техники. Устройство спектрометра включает в себя несколько элементов. Основные элементы прибора: источник света (лампы), атомизатор, монохроматор и детектор. Прибор управляется от компьютера.
Источник излучения в спектрометре
Лампа в приборе выступает как источник света, излучающий узкую спектральную линию исследуемого вещества. Световым источником могут быть:
- лампы с полым катодом, это цилиндрический баллон, заполненный инертным газом;
- безэлектродные лампы, с созданным внутри сильным электромагнитным полем. Летучее вещество в кварцевой ампуле помещается в созданное поле. Безэлектродные лампы нуждаются в источнике питания – высокочастотном генераторе;
- лазеры настраивающиеся, они позволяют провести анализ без набора ламп. Приборы ААС, оснащенные лазером самые дорогие.
Атомизатор ААС
Назначение атомизатора – перевод жидкой вещественной пробы в атомный пар. На практике применяют оборудование, работающее при помощи пламенного или электротермического метода. В пламенной атомизации источником высокой температуры выступает пламя. Для атомной абсорбции используют ацетилен-воздух, светильный газ, ацетилен-закись азота. Воздушно-ацетиленовое пламя позволяет определить наличие щелочных, щелочноземельных, благородных металлов, а также Fe, Cr, Ni, Mo, Mg, Sr.
Электротермический метод основан на применении специальной графитовой кюветки. В этом случае атомизатором выступает графитовая печь. Максимальная температура при этом методе атомизации 2600-2700оС.
Принцип действия
Спектрометрия атомно-абсорбционного метода используется только для анализа жидких веществ. Работа спектрометра основана на измерении уровня поглощения резонансного светового луча от источника, который проходит через созданный атомный пар раствора анализируемого вещества.
Для того, чтобы преобразовать пробный раствор вещества в атомарный пар, нужен атомизатор. После прохождения паров луч перенаправляется в монохроматор, после него он переходит на приемник, где регистрируется уровень излучения. Для получения точного результата необходимо соблюдать определенные условия и правила, разработанные физиком Аланом Уолшем.
Выделяют следующее операции при проведении анализа:
- Пробоотбор, берется часть вещества от анализируемого объекта.
- Растворение определенной навески твердого вещества в растворителе. От жидкой пробы берут фиксированную аликвоту, из нее готовят рабочий раствор.
- Подготовка серии градуировочных растворов.
- Введение вещества для анализа в атомизатор, создание атомарного пара, последующее измерение аналитического сигнала.
- Введение в атомизатор определенных градуировочных растворов.
- Определение концентрации элемента в пробном растворе и в первоначальной пробе.
Преимущества и недостатки ААС анализа
Анализ проб методом ААС имеет несколько преимуществ:
- простота использования;
- исключение влияния на результат состава пробы.
К недостаткам метода относят: невозможность выявления нескольких элементов при проведении анализа, а также необходимость перевода пробных веществ в раствор.
Основные сферы применения АА спектрометра
- Выявление следовых количеств металлов или их примесей в растворах, маслах, растениях, воде.
- Анализ элементов в составе различных жидкостей, в воде, почве, пищевых продуктах, плазме крови, полупроводниках.
Атомно-абсорбционная спектрометрия – основной метод анализа любых природных и технических объектов. Применяется в геологоразведке, экологии, в научных исследованиях, в производственной санитарии, при контроле технологических процессов.
Атомо-абсорбционной спектрометр используется в следующих областях науки и промышленности:
- Экология. Спектральный анализ почв, растений, удобрений позволяет определить содержание железа, цинка, меди, магния, других химических элементов. Метод используется для контроля воды и воздуха в окружающей среде.
- Пищевая промышленность. Анализ продуктов питания, материалов, используемых для их изготовления.
- Металлургическая, химическая, нефтяная промышленности и технологический контроль. Для технологического контроля используется экспресс-анализ, входной контроль и анализ готовой продукции. При анализе технического объекта анализируют металлы, сплавы металлов, а также продукты переработки руд.
- Горное дело геологоразведка, геологии для изучения и анализа минералогических, геологических образцов.
- Ведение биохимических, научных исследований разного вида.
- Медицина и ветеринарные лаборатории. Для анализа жидкостей и тканей (волосы, моча, кровь, плазма). В клинических и биологических анализах при помощи ААС определяют содержание в крови и сыворотке крови ртути, свинца и висмута. В ветеринарии анализируют корма, продукты животноводства, кровь животных.
- Криминалистика. ААС используется для идентификации следовых количеств элементов и примесей.
