SPEKTRAL ANALYSE, kvalitetsmetode. og mengder. definisjoner komposisjon, basert på en studie av deres emisjon, absorpsjon, refleksjon, etc. spektra. Det er atom- og molekylspektralanalyse, hvis oppgaver er å bestemme hhv. elementær og molekylær sammensetning in-va. utført av emisjonsspektre, eller eksitert dekomponering. metoder, absorpsjonsspektralanalyse - basert på elektromagnetiske absorpsjonsspektra. stråling fra analyserte objekter (se). Avhengig av formålet med studien, egenskapene til det analyserte stoffet, spesifikasjonene til spektrene som brukes, bølgelengderegionen og andre faktorer, analyseforløp, utstyr, metoder for måling av spektre og metrologi. egenskapene til resultatene varierer sterkt. I samsvar med dette er spektralanalyse delt inn i en rekke uavhengige. metoder (se spesielt).
Ofte forstås spektralanalyse kun som atomemisjonsspektralanalyse (AESA) - en metode basert på studiet av utslippsspektra av frie stoffer. og i gassfasen i bølgelengdeområdet 150-800 nm (se).
Når man analyserer faste stoffer maks. Buebuer brukes ofte (permanente og vekselstrøm) og gnistutladninger drevet fra spesialdesignet. stabilisert generatorer (ofte elektronisk styrt). Det er også laget universelle generatorer, ved hjelp av hvilke utslipp oppnås forskjellige typer med variable parametere som påvirker effektiviteten til eksitasjonsprosessene til prøvene som studeres. Det elektrisk ledende faststoffet kan direkte tjene som en lysbue eller gnist; ikke-ledende faste stoffer og plassert i kullutsparinger av en eller annen konfigurasjon. I dette tilfellet utføres både fullstendig (sprøyting) av det analyserte stoffet og den fraksjonerte sistnevnte og eksiteringen av komponentene i samsvar med deres fysiske egenskaper. og chem. St. du, som lar deg øke følsomheten og nøyaktigheten til analysen. For å forsterke effekten av fraksjonering, er det mye brukt på det analyserte stoffet, og fremmer dannelsen av svært flyktige forbindelser under høytemperatur [(5-7)·10 3 K] kullbueforhold. (osv.) definerte elementer. For geologisk analyse. I denne formen er metoden for å sprinkle eller blåse en karbonbue inn i utslippssonen mye brukt.
Ved analyse, sammen med gnistutladninger av ulike typer, brukes også glødeutladningslyskilder (Grim-lamper, hulutladning). Kombinasjoner er utviklet. automatisert kilder der glødeutladningslamper eller elektrotermiske lamper brukes til forstøvning. analysatorer, og for å oppnå spektre, for eksempel høyfrekvente plasmatroner. I dette tilfellet er det mulig å optimalisere forholdene og eksitasjonene til elementene som bestemmes.
Ved analyse av flytende løsninger beste resultater oppnås ved bruk av høyfrekvente (HF) og ultrahøyfrekvente (mikrobølge) plasmatroner som opererer under inerte forhold, så vel som med flammefotometrisk. analyse (se). For å stabilisere utslippstemperaturen på optimalt nivå, tilføres for eksempel lett ioniserte stoffer. . En HF-utladning med en induktiv kobling av en toroidal konfigurasjon er spesielt vellykket brukt (fig. 1). Den skiller sonene med RF-energiabsorpsjon og spektral eksitasjon, noe som gjør det mulig å dramatisk øke eksitasjonseffektiviteten og det nyttige analyttforholdet. signal til støy og dermed oppnå svært lave deteksjonsgrenser for et bredt spekter av elementer. Eksitasjonssonen injiseres ved hjelp av pneumatiske eller (mindre vanlig) ultralydsprøyter. Når det analyseres ved bruk av HF og mikrobølgeplasmatroner og flammefotometri, gjelder det. standardavvik er 0,01-0,03, som i noen tilfeller tillater bruk av AESA i stedet for nøyaktige, men mer arbeidskrevende og tidkrevende kjemiske. analysemetoder.
Blandinger krever spesielle vakuum installasjoner; spektrene begeistres ved hjelp av RF- og mikrobølgeutladninger. På grunn av utviklingen brukes disse metodene sjelden.
Ris. 1. HF plasmatron: 1-utgående lommelykt; 2-spektrum eksitasjonssone; 3-sone av HF-energiabsorpsjon; 4-varme. induktor; 5-kjøler inngang ( , ); 6-plasma-dannende inngang (); 7-innløp forstøvet (bærergass-argon).
Når man analyserer høy renhet, når det er nødvendig å bestemme elementer hvis innhold er mindre enn 10 -5 -10%, samt ved analyse av giftige og radioaktive stoffer forbehandlet; for eksempel blir elementene som bestemmes delvis eller fullstendig separert fra basen og overført til et mindre volum av løsning eller tilsatt en mindre masse av et stoff som er mer praktisk for analyse. For å skille komponentene brukes fraksjonert destillasjon av basen (sjeldnere urenheter). AESA bruker de listede kjemikaliene. metoder kalles vanligvis kjemisk spektralanalyse. Ytterligere separasjonsoperasjoner og bestemte elementer øker kompleksiteten og varigheten av analysen betydelig og forverrer nøyaktigheten (relativt standardavvik når verdier på 0,2-0,3), men reduserer deteksjonsgrensene med 10-100 ganger.
Spesifikk Området til AESA er mikrospektral (lokal) analyse. I dette tilfellet fordampes vanligvis et mikrovolum av stoffet (kraterdybde fra titalls mikron til flere mikron) av en laserpuls som virker på en del av prøveoverflaten med en diameter på flere. titalls mikron. For å begeistre spektre brukes oftest en pulsert gnilutladning synkronisert med en laserpuls. Metoden brukes i forskning innen metallurgi.
Spektre registreres ved bruk av spektrometre (kvantometre). Det finnes mange typer av disse enhetene, forskjellig i blenderåpning, spredning, oppløsning og fungerende spektralområde. Stor blenderåpning er nødvendig for å registrere svak stråling, stor spredning er nødvendig for separasjon spektrallinjer med nære bølgelengder ved analyse av materialer med flerlinjespektre, samt for å øke sensitiviteten til analysen. Diffraksjonsanordninger brukes som lysspredningsanordninger. gitter (flat, konkav, gjenget, holografisk, profilert), med fra flere. hundrevis til flere tusen slag per millimeter, mye sjeldnere - kvarts- eller glassprismer.
(Fig. 2), registrerer spektra på spesial. eller (sjeldnere) på , foretrukket for høykvalitets AESA, siden de lar deg studere hele spekteret av prøven på en gang (i arbeidsplass enhet); men de brukes også til mengder. analyse for å sammenligne. lave kostnader, tilgjengelighet og enkelt vedlikehold. Svertingen av spektrallinjer måles ikke ved bruk av mikrofotometre (mikrodensitometre). Bruk av datamaskiner eller mikroprosessorer gir automatisk målemodus, behandling av deres resultater og utgang endelige resultater analyse.
Fig.2. Optisk design: 1-inngang spalte; 2-roterende speil; 3-sfærisk speil; 4-diffraksjon gitter; 5-lys skala belysning; 6-skala; 7-foto plate.
Ris. 3. Kvantometerdiagram (av 40 opptakskanaler er bare tre vist): 1-polykromator; 2-diffraksjon gitter; 3-utgangsspor; 4-PMT; 5-inngang spor; 6 - med lyskilder; 7 - generatorer av gnist- og lysbueutladninger; 8- elektronisk opptaksenhet; 9 - lederen vil beregne. kompleks.
I spektrometre utføres fotoelektrisitet. registrering analyt. signaler ved hjelp av fotomultiplikatorrør (PMT) med automatisk databehandling på en datamaskin. Fotovoltaisk flerkanals (opptil 40 kanaler eller mer) polykromatorer i kvantometre (fig. 3) tillater samtidig registrering av analytten. linjer med alle definerte elementer levert av programmet. Ved bruk av skanningsmonokromatorer, multi-elementanalyse sikres ved høyhastighetsskanning over hele spekteret i henhold til et gitt program.
For bestemmelse av elementer (C, S, P, As, etc.), de mest intense analyttene. linjene som er lokalisert i UV-området av spekteret ved bølgelengder mindre enn 180-200 nm, brukes vakuumspektrometre.
Ved bruk av kvantemålere bestemmes varigheten av analysen i gjennomsnittet. minst prosedyrer for å forberede kildematerialet for analyse. En betydelig reduksjon i prøveforberedelsestid oppnås ved automatisering. lange stadier - bringe løsninger til en standardsammensetning, slipe og velge en gitt masse. I flertall I tilfeller utføres multi-element AESA over en periode på flere. minutter, for eksempel: ved analyse av løsninger ved hjelp av automatisk måling. solcelleanlegg spektrometre med RF plasmatroner eller under analyse under smelteprosessen med automatisk mates inn i strålingskilden.
I svart og farger er uttrykkelige semikvantitative (relativt standardavvik 0,3-0,5 eller mer) metoder for å bestemme innholdet i de viktigste eller viktigste vanlige. karakteristiske komponenter, f.eks. ved merking av dem, ved sortering av skrap for gjenvinning osv. For dette formålet brukes enkle, kompakte og billige visuelle og fotoelektriske enheter. instrumenter (styloskoper og stylometre) i kombinasjon med gnistgeneratorer. Utvalget av bestemte innhold av elementer er fra flere. tideler av en prosent til titalls prosent.
AESA brukes i vitenskapelig forskning; med dens hjelp oppdaget de kjemi. elementer studeres arkeologisk. gjenstander, etablere sammensetningen av himmellegemer, etc. AESA er også mye brukt til å kontrollere teknologi. prosesser (spesielt for å bestemme sammensetningen av utgangsmaterialer, teknologiske og ferdige produkter), forskning av objekter, etc. Ved hjelp av AES er det mulig å bestemme nesten alle elementer av periodisk. systemer i et meget bredt spekter av innhold - fra 10 -7 % (pkg/ml) til titalls prosent (mg/ml). Fordeler med NPP: muligevnen til samtidig å bestemme et stort antall elementer (opptil 40 eller mer) i en liten prøve av et stoff med tilstrekkelig høy nøyaktighet (se tabell), allsidigheten til metoden. teknikker for å analysere ulike in-in, uttrykksfullhet, komparativ enkelhet, tilgjengelighet og lave kostnader på utstyr.
, red. H.I. Zilberstein, L., 1987; Kuzyakov Yu.Ya., Semenenko K.A., Zorov N.B., Methods of spectral analysis, M., 1990. Yu.I. Korovin,
Introduksjon……………………………………………………………………………………….2
Strålingsmekanisme………………………………………………………………………………………………..3
Energifordeling i spekteret……………………………………………………………….4
Typer spektre……………………………………………………………………………………………….6
Typer spektralanalyser………………………………………………………………7
Konklusjon………………………………………………………………………………………..9
Litteratur……………………………………………………………………………………………….11
Introduksjon
Spektrum er dekomponering av lys i dets komponenter, stråler av forskjellige farger.
Forskningsmetode kjemisk oppbygning forskjellige stoffer kalles ved deres linjeemisjons- eller absorpsjonsspektra spektral analyse. En ubetydelig mengde stoff er nødvendig for spektralanalyse. Dens hastighet og følsomhet har gjort denne metoden uunnværlig både i laboratorier og i astrofysikk. Siden hvert kjemisk element i det periodiske systemet avgir en karakteristikk bare for det linjespekter utslipp og absorpsjon, dette gjør det mulig å studere den kjemiske sammensetningen til et stoff. Fysikerne Kirchhoff og Bunsen prøvde først å lage den i 1859, og bygget spektroskop. Lys gikk inn i ham smal åpning, kuttet fra den ene kanten av teleskopet (dette røret med en spalte kalles en kollimator). Fra kollimatoren falt strålene ned på et prisme dekket med en boks kledd med svart papir på innsiden. Prismet avbøyde strålene som kom fra spalten. Resultatet ble et spekter. Etter dette dekket de til vinduet med en gardin og plasserte en tent brenner ved kollimatorspalten. Biter av forskjellige stoffer ble introdusert vekselvis i lysflammen, og de så gjennom et andre teleskop på det resulterende spekteret. Det viste seg at de varme dampene til hvert element produserte stråler strengt tatt en viss farge, og prismet avledet disse strålene til et strengt definert sted, og derfor kunne ingen farge maskere den andre. Dette tillot oss å konkludere med at en radikal ny måte kjemisk analyse– i henhold til stoffets spektrum. I 1861, basert på denne oppdagelsen, beviste Kirchhoff tilstedeværelsen av en rekke elementer i solens kromosfære, og la grunnlaget for astrofysikk.
Strålingsmekanisme
Lyskilden må forbruke energi. Lys er elektromagnetiske bølger med en bølgelengde på 4*10 -7 - 8*10 -7 m. Elektromagnetiske bølger sendes ut ved akselerert bevegelse av ladede partikler. Disse ladede partiklene er en del av atomer. Men uten å vite hvordan atomet er bygget opp, kan ingenting pålitelig sies om strålingsmekanismen. Det er bare klart at det ikke er lys inne i et atom, akkurat som det ikke er noen lyd i en pianostreng. Som en streng som begynner å høres først etter å ha blitt truffet av en hammer, føder atomer lys først etter at de er opphisset.
For at et atom skal begynne å stråle, må energi overføres til det. Ved utslipp mister et atom energien det mottar, og for den kontinuerlige gløden til et stoff er det nødvendig med en tilstrømning av energi til atomene fra utsiden.
Termisk stråling. Den enkleste og vanligste typen stråling er termisk stråling, der energien tapt av atomer for å sende ut lys kompenseres av energi termisk bevegelse atomer eller (molekyler) i det utstrålende legemet. Jo høyere kroppstemperatur, jo raskere beveger atomene seg. Når raske atomer (molekyler) kolliderer med hverandre, en del av dem kinetisk energi blir til eksitasjonsenergi av atomer, som deretter sender ut lys.
Den termiske kilden til stråling er solen, samt en vanlig glødelampe. Lampen er en veldig praktisk, men rimelig kilde. Bare ca. 12 % av den totale energien frigjøres i lampen elektrisk støt, omdannes til lysenergi. Den termiske lyskilden er en flamme. Sotkorn varmes opp på grunn av energien som frigjøres under drivstoffforbrenning og avgir lys.
Elektroluminescens. Energien som atomer trenger for å sende ut lys kan også komme fra ikke-termiske kilder. Under en utladning i gasser gir det elektriske feltet større kinetisk energi til elektronene. Raske elektroner opplever kollisjoner med atomer. En del av den kinetiske energien til elektroner går til å eksitere atomer. Eksiterte atomer frigjør energi i form av lysbølger. På grunn av dette er utslippet i gassen ledsaget av en glød. Dette er elektroluminescens.
Katodoluminescens. Gløden av faste stoffer forårsaket av bombardement av elektroner kalles katodoluminescens. Takket være katodoluminescens lyser skjermene til katodestrålerør på TV-apparater.
Kjemiluminescens. For noen kjemiske reaksjoner, kommer med frigjøring av energi, en del av denne energien brukes direkte på emisjon av lys. Lyskilden forblir kald (den har en temperatur miljø). Dette fenomenet kalles kjemiluminescens.
Fotoluminescens. Lys som faller inn på et stoff blir delvis reflektert og delvis absorbert. Energien til absorbert lys forårsaker i de fleste tilfeller bare oppvarming av kropper. Imidlertid begynner noen kropper selv å lyse direkte under påvirkning av stråling som faller inn på dem. Dette er fotoluminescens. Lys eksiterer materieatomer (øker deres indre energi), hvoretter de selv fremheves. For eksempel lysende maling, som brukes til å dekke mange Jule dekorasjoner, avgir lys etter å ha blitt bestrålt.
Lyset som sendes ut under fotoluminescens, har som regel en lengre bølgelengde enn lyset som eksiterer gløden. Dette kan observeres eksperimentelt. Hvis du retter en lysstråle mot et kar som inneholder fluoresceitt (et organisk fargestoff),
passert gjennom et fiolett lysfilter, begynner denne væsken å lyse med grønt-gult lys, dvs. lys med lengre bølgelengde enn fiolett lys.
Fenomenet fotoluminescens er mye brukt i fluorescerende lamper. Den sovjetiske fysikeren S.I. Vavilov foreslo dekning indre overflate utladningsrør med stoffer som er i stand til å lyse sterkt under påvirkning av kortbølget stråling gassutslipp. Fluorescerende lamper er omtrent tre til fire ganger mer økonomiske enn konvensjonelle glødelamper.
Hovedtypene av stråling og kildene som skaper dem er listet opp. De vanligste kildene til stråling er termiske.
Energifordeling i spekteret
På skjermen bak det brytende prismet er monokromatiske farger i spekteret ordnet i følgende rekkefølge: rød (som har størst bølgelengde synlig lys bølgelengde (k = 7,6 (10-7 m og den minste brytningsindeksen), oransje, gul, grønn, cyan, indigo og fiolett (har den korteste bølgelengden i det synlige spekteret (f = 4 (10-7 m og den største indeksen) ) brytning). Ingen av kildene produserer monokromatisk lys, det vil si lys med en strengt definert bølgelengde. Vi er overbevist om dette ved eksperimenter på dekomponering av lys til et spektrum ved hjelp av et prisme, samt eksperimenter på interferens og diffraksjon.
Energien som lyset bærer med seg fra kilden, fordeles på en bestemt måte over bølgene av alle lengder som utgjør lysstrålen. Vi kan også si at energi er fordelt over frekvenser, siden det er forskjell på bølgelengde og frekvens. enkel tilkobling: v = c.
Flustetthet elektromagnetisk stråling, eller intensitet /, bestemmes av energien &W som kan tilskrives alle frekvenser. For å karakterisere frekvensfordelingen av stråling, er det nødvendig å introdusere en ny mengde: intensiteten per enhetsfrekvensintervall. Denne størrelsen kalles den spektrale tettheten av strålingsintensiteten.
Den spektrale strålingsflukstettheten kan finnes eksperimentelt. For å gjøre dette, må du bruke et prisme for å få strålingsspekteret, for eksempel til en elektrisk lysbue, og måle strålingsflukstettheten som faller på små spektrale intervaller med bredden Av.
Du kan ikke stole på øyet ditt for å estimere energifordelingen. Øyet har selektiv følsomhet for lys: dets maksimale følsomhet ligger i det gulgrønne området av spekteret. Det er best å dra nytte av egenskapen til en svart kropp til å nesten fullstendig absorbere lys av alle bølgelengder. I dette tilfellet forårsaker strålingsenergi (dvs. lys) oppvarming av kroppen. Derfor er det nok å måle kroppstemperaturen og bedømme hvor mye energi som absorberes per tidsenhet.
Et vanlig termometer er for følsomt til å kunne brukes i slike eksperimenter. Mer følsomme instrumenter er nødvendig for å måle temperatur. Du kan ta et elektrisk termometer der sanseelement laget i form av en tynn metallplate. Denne platen må belegges med et tynt lag sot, som nesten fullstendig absorberer lys uansett bølgelengde.
Den varmefølsomme platen til enheten bør plasseres på ett eller annet sted i spekteret. Hele det synlige spekteret av lengde l fra røde til fiolette stråler tilsvarer frekvensintervallet fra v cr til y f. Bredden tilsvarer et lite intervall Av. Ved å varme den svarte platen på enheten kan man bedømme strålingsflukstettheten per frekvensintervall Av. Når vi beveger platen langs spekteret, finner vi det mest av energi faller på den røde delen av spekteret, og ikke på den gulgrønne, slik det ser ut for øyet.
Basert på resultatene av disse eksperimentene er det mulig å konstruere en kurve for avhengigheten av spektraltettheten til strålingsintensiteten på frekvensen. Den spektrale tettheten av strålingsintensiteten bestemmes av temperaturen på platen, og frekvensen er ikke vanskelig å finne hvis enheten som brukes til å dekomponere lyset er kalibrert, det vil si hvis det er kjent hvilken frekvens en gitt del av spekteret tilsvarer til.
Plott langs abscisseaksen verdiene av frekvenser som tilsvarer midtpunktene til Av-intervallene, og langs ordinataksen spektral tetthet strålingsintensitet får vi en rekke punkter som vi kan tegne en jevn kurve gjennom. Denne kurven gir visuell representasjon om fordeling av energi og den synlige delen av spekteret til en elektrisk lysbue.
Spektralanalyse er et sett med metoder for kvalitativ og kvantifisering sammensetning av et objekt, basert på studiet av spektra for interaksjon av materie med stråling, inkludert spektra av elektromagnetisk stråling, akustiske bølger, fordeling av masser og energier til elementærpartikler, etc.
Avhengig av formålet med analysen og typene spektre, skilles det ut flere metoder for spektralanalyse:
Emisjonsspektralanalyse er en fysisk metode basert på studiet av utslippsspektrene til damper av det analyserte stoffet (utslipps- eller utslippsspektra) som oppstår under påvirkning sterke kilder eksitasjoner (elektrisk lysbue, høyspentgnist); Denne metoden gjør det mulig å bestemme grunnstoffsammensetningen til et stoff, det vil si å bedømme hvilke kjemiske elementer som inngår i sammensetningen av et gitt stoff.
Flammespektrofotometri, eller flammefotometri, som er en type emisjonsspektralanalyse, er basert på studiet av utslippsspektrene til elementene i det analyserte stoffet, som oppstår under påvirkning av myke eksitasjonskilder. I denne metoden sprayes løsningen som skal analyseres inn i en flamme. Denne metoden gjør det mulig å bedømme innholdet av hovedsakelig alkaliske og jordalkalimetaller, samt noen andre grunnstoffer, som gallium, indium, tallium, bly, mangan, kobber, fosfor.
Merk. I tillegg til flammeemisjonsfotometri brukes også absorpsjonsfotometri, også kalt atomabsorpsjonsspektroskopi eller atomabsorpsjonsspektrofotometri. Den er basert på evnen til frie metallatomer i flammegasser til å absorbere lysenergi ved bølgelengder som er karakteristiske for hvert element. Denne metoden kan bestemme antimon, vismut, selen, sink, kvikksølv og noen andre grunnstoffer som ikke kan bestemmes ved flammeemisjonsfotometri.
Absorpsjonsspektroskopi er basert på studiet av absorpsjonsspektra til et stoff, som er dets individuelle egenskap. Det finnes en spektrofotometrisk metode basert på bestemmelse av absorpsjonsspekteret eller måling av lysabsorpsjon (både i de ultrafiolette og i de synlige og infrarøde områdene av spekteret) ved en strengt definert bølgelengde (monokromatisk stråling), som tilsvarer maksimum av absorpsjonskurven av et gitt stoff som studeres, samt en fotokolorimetrisk metode, basert på bestemmelse av absorpsjonsspekteret eller måling av lysabsorpsjon i den synlige delen av spekteret.
I motsetning til spektrofotometri, bruker den fotokolorimetriske metoden "hvitt" lys eller "hvitt" lys som tidligere har gått gjennom bredbåndsfiltre.
Analysemetode ved bruk av Raman-spektra. Metoden bruker et fenomen oppdaget samtidig sovjetiske fysikere G. S. Landsberg og L. I. Mandelstam og den indiske fysikeren C. V. Raman. Dette fenomenet er assosiert med absorpsjon av monokromatisk stråling av et stoff og den påfølgende utslipp av ny stråling som er forskjellig i bølgelengde fra den absorberte.
Turbidimetri er basert på å måle intensiteten til lys absorbert av en ufarget suspensjon av et fast stoff. I turbidimetri lysintensitet, absorbert av eller ført gjennom en løsning, måles på samme måte som i fotokolorimetri av fargede løsninger.
Nefelometri er basert på å måle intensiteten av lys som reflekteres eller spres av en farget eller ufarget suspensjon av fast materiale (sediment suspendert i et gitt medium).
Den luminescerende eller fluorescerende analysemetoden er basert på måling av intensiteten til synlig lys som sendes ut av stoffer (fluorescens) når de bestråles med ultrafiolette stråler.
10) Optiske analysemetoder inkluderer også den refraktometriske metoden, basert på måling av brytningsindeksen, og den polarometriske metoden, basert på studiet av rotasjonen av polarisasjonsplanet.
Mørke linjer i spektralstriper har blitt lagt merke til i lang tid, men den første seriøse studien av disse linjene ble utført først i 1814 av Joseph Fraunhofer. Til hans ære ble effekten kalt "Fraunhofer-linjer". Fraunhofer etablerte stabiliteten til posisjonene til linjene, kompilerte en tabell over dem (han telte 574 linjer totalt), og tildelte en alfanumerisk kode til hver. Ikke mindre viktig var hans konklusjon om at linjene ikke er assosiert med verken det optiske materialet eller det jordens atmosfære, men er en naturlig egenskap for sollys. Han oppdaget lignende linjer i kunstige lyskilder, så vel som i spektrene til Venus og Sirius.
Det ble snart klart at en av de klareste linjene alltid dukket opp i nærvær av natrium. I 1859 konkluderte G. Kirchhoff og R. Bunsen etter en rekke eksperimenter: hvert kjemisk grunnstoff har sitt eget unike linjespektrum, og i henhold til spekteret Himmellegemer konklusjoner kan trekkes om sammensetningen av stoffet. Fra dette øyeblikket dukket spektralanalyse opp i vitenskapen, kraftig metode fjernbestemmelse av kjemisk sammensetning.
For å teste metoden organiserte vitenskapsakademiet i Paris i 1868 en ekspedisjon til India, hvor en total solformørkelse skulle komme. Der oppdaget forskere: alle de mørke linjene i øyeblikket av formørkelsen, da utslippsspekteret erstattet absorpsjonsspekteret til solkoronaen, ble, som forutsagt, lyse mot en mørk bakgrunn.
Naturen til hver av linjene og deres forbindelse med kjemiske elementer ble gradvis avklart. I 1860 oppdaget Kirchhoff og Bunsen cesium ved hjelp av spektralanalyse, og i 1861 rubidium. Og helium ble oppdaget på solen 27 år tidligere enn på jorden (henholdsvis 1868 og 1895).
Prinsipp for operasjon
Atomene til hvert kjemisk element har strengt definerte resonansfrekvenser, som et resultat av at det er ved disse frekvensene de sender ut eller absorberer lys. Dette fører til at i spektroskopet er linjene (mørke eller lyse) i spektrene synlige visse steder, karakteristisk for hvert stoff. Intensiteten til linjene avhenger av mengden av stoffet og dens tilstand. Ved kvantitativ spektralanalyse bestemmes innholdet av stoffet som studeres av den relative eller absolutte intensiteten til linjer eller bånd i spektrene.
Optisk spektralanalyse er preget av relativ enkel implementering, fravær av kompleks prøveforberedelse for analyse, og en liten mengde stoff (10-30 mg) som kreves for analyse stort antall elementer.
Atomspektra (absorpsjon eller emisjon) oppnås ved å overføre stoffet til en damptilstand ved å varme opp prøven til 1000-10000 °C. En gnist eller en vekselstrømbue brukes som kilder til eksitasjon av atomer i utslippsanalysen av ledende materialer; i dette tilfellet plasseres prøven i krateret til en av karbonelektrodene. Flammer eller plasmaer av forskjellige gasser er mye brukt for å analysere løsninger.
applikasjon
Nylig har emisjons- og massespektrometriske metoder for spektralanalyse, basert på eksitasjon av atomer og deres ionisering i argonplasma av induksjonsutladninger, så vel som i en lasergnist, blitt mest utbredt.
Spektralanalyse er en sensitiv metode og er mye brukt innen analytisk kjemi, astrofysikk, metallurgi, maskinteknikk, geologisk utforskning og andre vitenskapsgrener.
I signalbehandlingsteori betyr spektralanalyse også analysen av energifordelingen til et signal (for eksempel lyd) over frekvenser, bølgetall osv.
Spektralanalysemetoder er basert på studiet av optiske emisjons- eller absorpsjonsspektra. Det skilles mellom atomabsorpsjonsspektralanalyse (analyse basert på absorpsjonsspektra) og emisjonsspektralanalyse (analyse basert på emisjonsspektra). Spektralanalyse mye brukt for kvalitet og kvantitativ analyse ulike stoffer. Fra de karakteristiske linjene i spekteret kan grunnstoffsammensetningen til et stoff bestemmes, og intensiteten til spektrallinjen er et mål på konsentrasjonen av stoffet i prøven.
Emisjonsspektroskopi
Atomer av elementer i en eksitert tilstand sender ut stråling med en strengt definert bølgelengde. Emisjonsspektrene (utslippsspektrene) for hvert element er individuelle, de består av et visst sett karakteristiske linjer som kan bestemme grunnstoffsammensetningen til et stoff og dets konsentrasjon.
Ved emisjonsspektralanalyse blir testprøven fordampet eller brent hvis den er flytende eller fast, deretter utsatt for høy temperatur eller elektrisk ladningå overføre atomer til en eksitert tilstand og registrere spekteret. Kvalitativ emisjonsanalyse handler om å dechiffrere linjene i spekteret til den analyserte prøven. Kvantitativ analyse er basert på å sammenligne intensiteten til spektrallinjene i prøven med intensiteten til linjene i spekteret til en standardprøve, hvor innholdet av elementet bestemmes i hvilket er kjent.
Eksitasjonskilder kan være flamme, lysbue, gnist, puls eller elektrisk vakuumutladning. En lysbueutladning produserer en temperatur på 5000-7000 °C, hvor atomer av de fleste grunnstoffer går inn i en eksitert tilstand. I en høyspentgnist med en temperatur på 7000-15000 °C, eksiteres atomer av elementer med høyt eksitasjonspotensial. Puls- og elektriske vakuumutladninger brukes til å eksitere inerte gasser.
I henhold til metoden for spektrumregistrering skilles flere typer emisjonsspektralanalyse ut. Ved visuell analyse komposisjon av høy kvalitet bestemt ved direkte observasjon synlig spektrum. Mer nøyaktig er fotografisk analyse, hvor spekteret fotograferes på en fotografisk plate, som deretter undersøkes på en spektroprojektor kl. kvalitative definisjoner eller fotometeret ved bruk av et mikrofotometer for kvantitative bestemmelser. En fast serie med linjer som tilsvarer spektrallinjene til prøven som studeres, oppnås på en fotografisk plate, hvis svertingsgrad er proporsjonal med intensiteten til disse linjene.
Spektroprojektorer brukes til å tyde spektrogrammer. Den innenlandske industrien produserer PS-18 spektroprojektor, som gjør det mulig å få små deler av spekteret forstørret 20 ganger på skjermen, noe som gjør det lettere å dechiffrere dem under ekspress kvalitativ eller semikvantitativ analyse.
Tettheten av sverting av linjer på en fotografisk plate måles ved hjelp av mikrofotometre. Lysstrømmen føres gjennom den usorterte delen av den fotografiske platen, og ledes deretter til en fotocelle med et galvanometer. Avbøyningen av galvanometernålen på skalaen er notert. Deretter føres lysstrømmen gjennom den svertede delen av platen og avbøyningen av galvanometernålen noteres igjen. Svartningstetthet bestemmes av ligningen:
hvor I0 er intensiteten av lys som passerer gjennom den usvarte delen av den fotografiske platen; I er intensiteten av lys som passerer gjennom den svarte delen av den fotografiske platen.
Siden svertingstettheten er proporsjonal med konsentrasjonen av elementet, konstrueres en kalibreringsgraf av avhengigheten av sverting av konsentrasjon basert på avlesningene til galvanometeret. Ved hjelp av denne grafen bestemmes deretter innholdet i elementet. For å bestemme tettheten av sverting av linjer på et spektrogram, brukes et MF-2 (eller MF-4) mikrofotometer og et IFO-451 to-stråle mikrofotometer.
I fotoelektrisk emisjonsanalyse registreres analytiske linjer ved hjelp av fotoceller. Resultatet av analysen er angitt på skalaen måleinstrument eller festet på båndet til en selvopptaksenhet.
Kvartsspektrograf ISP-28. ISP-28-spektrografen brukes til å oppnå spektre i bølgelengdeområdet 200-600 nm. Den gjennomfører kvalitative og kvantitative analyser av metaller, legeringer, malmer, mineraler og andre materialer. I fig. 126 viser det optiske diagrammet av anordningen. Lys fra kilde 1 (bue eller gnist) gjennom en kondensator 3-5 med tre linser, beskyttet mot metallsprut av en kvartsplate 2, blir rettet inn i en spalte 6 plassert i fokuset til en speillinse 8. En parallell lysstråle reflektert fra denne linsen blir rettet mot et kvartsprisme 9. Det eksponerte dispersjonslyset fokuseres av en kvartslinse 10 på emulsjonen av den fotografiske platen 11.
Andre spektrografer. Bordplate kvarts laboratoriespektrograf ISP-30 brukes til kvalitativ analyse metaller, legeringer og malm; Glass-spektrografen med tre prisme ISP-51 brukes til analyse av stoffer som inneholder grunnstoffer med et lite antall spektrallinjer. For å analysere stoffer som inneholder grunnstoffer med spesielt komplekse spektre, brukes STE-1-spektrografen. For kvalitativ og kvantitativ analyse av metaller, malmer, mineraler etc. brukes en langfokusspektrograf DFS-8 (tre modifikasjoner) med diffraksjonsgitter og en diffraksjonsspektrograf DFS-452.
Flammefotometri
Flammefotometri er en av de mest nøyaktige metodene for emisjonsspektralanalyse. Denne metoden er mye brukt for bestemmelse av alkali- og jordalkalimetaller. Essensen av flammefotometrimetoden er som følger.
Løsningen av det analyserte stoffet sprayes med trykkluft inn i flammesonen til en gassbrenner, der acetylen, hydrogen, belysning eller annen gass brennes. Brennerflammen fungerer også som en energikilde for å eksitere atomer. Optisk enhet velger spektrallinjen til elementet som bestemmes og måler intensiteten ved hjelp av en fotocelle. Intensiteten til spektrallinjen er proporsjonal med saltkonsentrasjonen i løsningen (innenfor visse grenser). Konsentrasjonen av elementet bestemmes ved hjelp av en kalibreringskurve. Nedenfor er sammensetningen av noen brannfarlige gassblandinger Og gjennomsnittstemperatur oppnådd ved å brenne dem (i °C):
Bærbart flammefotometer PPF-UNIZ. Det skjematiske diagrammet til PPF-UNIZ-fotometeret er vist i fig. 127. Brennbar gass fra en sylinder (eller bynettverk) passerer gjennom manostat 2, bufferflaske 3, filter 4 og går gjennom mikrokranen 5 inn i blanderen 7, som samtidig utfører funksjonen som en dråpeeliminator. Gasstrykket etter manostaten holdes konstant ved bruk av en mikrokran 5 og måles med en U-formet væsketrykkmåler 6. Overskuddsgass kommer ut i laboratoriebrenneren 1 og brennes.
Trykkluft fra en kompressor (uten bruk av oljesmøring) eller fra en sylinder kommer inn i en 3" bufferflaske, deretter inn i et filter 13. Lufttrykket holdes konstant ved hjelp av en mikrokran 12 og måles med en trykkmåler 11. Luften holdes konstant går inn i sprøyten 8, hvor den analyserte løsningen suges fra glasset 10. Løsningen i form av en finforstøvet aerosol går inn i blanderen 7, hvor den blandes med den brennbare gassen, gass-luftblandingen som forlater blanderen, inneholder elementet som studeres i sprøytet tilstand, og går inn i brenneren 20 gjennom en dråpefanger 14.
Bølgelengden til den gule flammelinjen av natrium er 589±5 µm, den røde linjen av kalsium er 615±5 µm, og den infrarøde linjen av kalium er 766±5 µm. Intensiteten til disse linjene registreres av en fotocelle 16, utstyrt med utskiftbare interferensfiltre 17 og membraner 18. Ved bestemmelse av natrium og kalsium brukes selenfotoceller av typen AFI-5 med en følsomhet på 460-500 μA/lm, f.eks. bestemmelsen av kalium - en sølvsvovelfotocelle av typen FESS-UZ med følsomhet 6000-9000 µA/lm. Fotoceller og lysfiltre er beskyttet mot direkte termisk stråling flamme med en glassskjerm 19. De resulterende fotostrømmene registreres av et magnetoelektrisk mikroamperemeter 21 type M-95, som to av de tre fotocellene er koblet til i henhold til en kompensasjonskrets gjennom en elektrisk bryter 15.
Før du begynner å arbeide med enheten, åpne døren 10 (fig. 128) og fest den med en lås. Et gummirør kobles til avløpsrøret 14 til sprøyten 12 og senkes ned i et kar med en 20-25 cm høy barrierevæske. Et glass med en kapasitet på 25-30 ml destillert vann plasseres under sugerøret 13. sprøyten. En beskyttelsesenhet (visir) 11 er installert på døren og enheten er koblet til et vekselstrømnettverk på 220 V (50 Hz). Slå på kompressoren for å tilføre luft og, ved sakte å rotere håndtaket på mikrokranen "luft" 4 mot klokken, oppnå en god forstøvning av destillert vann, dvs. dannelse av svært spredt aerosol. Det optimale lufttrykket (4-8) * 10000 Pa (0,4-0,8 atm) bør ikke endres under hele måletiden.
Roter sakte håndtaket på mikrokranen "gass" 5, tilfør gass til brenneren og etter 10-20 s, tenn den ved inngangen til brenneren og ved utløpet av manostaten. Gasstilførselen justeres slik at den indre kjeglen i flammen er farget grønn farge, og den ytre er blåblå. Ved hjelp av håndtak 9 setter du brenneren i en posisjon der den indre kjeglen til flammen senkes 5-6 cm under kanten av membraninntaket.
Målingene begynner etter 20 minutter med oppvarming av den fotometriske cellen. Under oppvarmingsperioden må cellemembranen være helt åpen, mikroamperemeteret skrus på lav følsomhet (1,0 μA) og destillert vann føres inn i brennerflammen. Etter å ha varmet opp den fotoelektriske cellen, lukkes membranen, håndtaket på mikroamperemeteret 6 byttes til høyeste følsomhet (0,1 μA) og mikroamperemeterpekeren settes til null ved å rotere korrigeringshodet plassert på høyre side av enheten.
For å konstruere en kalibreringskurve utarbeides en serie standardløsninger. For matlaging innledende løsning 2,385 g kaliumklorid KCl (reagenskvalitet) løses i en 500 ml målekolbe og fortynnes med vann til merket. Pipetter 5,00 ml av denne løsningen til en 500 ml målekolbe og fortynn med destillert vann til merket (100 ganger fortynning). Den resulterende løsningen inneholder 25 mg kalium i 1 ml løsninger som inneholder 5, 10, 15 og 20 mg kalium i 1 ml er fremstilt fra den. For å gjøre dette, pipetterer du 20, 40, 60 og 80 ml av en løsning som inneholder 25 mg/ml kalium i 100 ml målekolber og fortynner volumet med vann til merket.
Disse løsningene introduseres sekvensielt i brennerflammen og mikroamperemeteravlesningene registreres. Når du flytter fra en løsning til en annen, vaskes sprøyten med destillert vann til mikroammeternålen går tilbake til null. Basert på dataene som er oppnådd, konstrueres en kalibreringsgraf: mikroamperemeteravlesninger (langs abscisseaksen) - konsentrasjon av elementet som bestemmes (langs ordinataksen) (i mg/ml).
For å bestemme konsentrasjonen av et grunnstoff i testløsningen, føres det inn i brennerflammen og mikroamperemeteravlesningene registreres, hvorfra ved hjelp av en kalibreringsgraf finner man konsentrasjonen av elementet som bestemmes. Under hele analyseprosessen er det nødvendig å opprettholde konstant luft- og gasstrykk.
I tillegg til metoden for å bestemme konsentrasjon ved hjelp av en kalibreringskurve, brukes metoden for å begrense løsninger, d.v.s. ta avlesninger av et mikroamperemeter når du analyserer løsningen som studeres og, parallelt, avlesninger fra enheten når du analyserer standardløsninger: løsninger med lavere og høyere konsentrasjoner. Kaliuminnhold (i mg/l) beregnes ved hjelp av formelen
hvor cl er kaliuminnholdet i en mer konsentrert standardløsning; c2 - kaliuminnhold i en mindre konsentrert standardløsning; I1 - mikroamperemeteravlesninger ved analyse av en standardløsning med høyere konsentrasjon; I2 - mikroamperemeteravlesninger ved analyse av en standardløsning med lavere konsentrasjon; Ix - mikroamperemeteravlesninger ved analyse av testløsningen.
Flammefotometer Flapho-4. To-kanals instrument for seriebestemmelse av natrium, kalium, kalsium, litium og bly med høy følsomhet. Produsert i DDR.
Testløsningen av prøven absorberes ved å strømme gjennom; spray med trykkluft og blir til en aerosol. Aerosolen går inn i en spesiell tank, hvor en brennbar gass (acetylen eller propan) blandes med den, og den resulterende blandingen tilføres en brenner omgitt av renset luft. I en gassflamme fordamper stoffet som studeres, og dets atomer eksiteres. Et metallisert interferensfilter velger en monokromatisk strålingskomponent fra det generelle flammespekteret, som faller på selenfotocellen. Den resulterende intermitterende fotostrømmen forsterkes og tilføres en måle- eller opptaksenhet. Enhetsdiagrammet er vist i fig. 129.
Andre flammefotometre: tre-kanals flammefotometer FP-101 for å bestemme konsentrasjonen av Na, K, Ca og Li; flammefotometer PFM for kvantitativ bestemmelse av alkalisk og jordalkalielementer, samt magnesium, bor, krom og mangan; flammefotometriske væskeanalysatorer PAZH-1 og BIAN-140 for å bestemme mikromengder av K, Na, Ca og Li i løsninger, flammefotometer for å bestemme Na og K i biologiske væsker.
Atomabsorpsjonsspektrofotometri
Frie atomer i en ueksitert tilstand plassert i lavtemperaturflammesonen har evnen til å selektivt absorbere lys. Bølgelengden til lys absorbert av atomene til et element er den samme som bølgelengden til lyset som sendes ut av atomene til det elementet. Følgelig, ved å bruke de karakteristiske linjene i absorpsjonsspekteret og deres intensitet, er det mulig å analysere stoffer, bestemme deres sammensetning og konsentrasjonen av dets bestanddeler.
Å utføre atom absorpsjonsanalyse teststoffet fordampes ved å føre det inn i lavtemperatur-flammesonen. Molekylene til det fordampede stoffet dissosieres til atomer. Strømmen av lys, i hvis spektrum det er en lyslinje absorbert av stoffet, som passerer gjennom denne flammen, svekkes, og jo større konsentrasjonen av det analyserte stoffet er, jo mer.
I fig. 130 viser et skjematisk diagram av installasjonen for atomabsorpsjonsanalyse. Lys fra utladningsrøret 1 (hul katode) passerer gjennom flammen til brenneren 2 og fokuseres på spalten til monokromatoren 3. Deretter treffer strålingen fotomultiplikatoren, eller fotocellen 4. Monokromatoren velger fra totalen lysstrøm stråling med en bølgelengde absorbert av grunnstoffet som studeres. Strømmen forsterkes i blokk 5 og registreres av måleapparat 6.
Bestemmelsen består i å måle forholdet mellom intensitetene av lys som passerer gjennom flammen med og uten analytten innført i den. Siden intensiteten til spektrallinjen til elementet som studeres i brennerflammen viser seg å være større enn deres strålingsintensitet fra den hule katoden, moduleres strålingen til sistnevnte. Modulering av stråling (endring av amplitude og frekvens av svingninger) utføres ved hjelp av en roterende skive med hull (modulator 7) plassert mellom den hule katoden og flammen. Forsterker 5 må ha maksimal forsterkning for samme frekvens som strålingen fra hulkatoden moduleres med.
Atomabsorpsjonsspektrofotometer AAS-1. Beregnet for absorpsjons- og emisjonsspektralanalyse. Lar deg definere 65 elementer.
Driftsprinsipp. Væskeprøven forstøves ved hjelp av en oksiderende gass, blandes med en brennbar gass (acetylen eller propan) og brennes i en brennerflamme. Stråling fra en hul katodelampe passerer gjennom brennerflammen. Etter å ha valgt en passende linje med en diffraksjonsmonokromator, blir strålingen rettet til en fotomultiplikator. Likestrømskomponenten forårsaket av selvstråling undertrykkes. Signalet fra fotomultiplikatoren forsterkes, korrigeres av en sensitiv likeretter og registreres. Enheten justeres og styres ved hjelp av standardløsninger.
I fig. 131 viser et diagram av AAS-1t.
Enhetsdesign. Enheten har et beslagskompleks for tilførsel av gasser, et sprøyte- og forbrenningssystem, en utskiftbar enhet for lamper med hule katoder, et optisk system og en mottaksenhet med forsterker og indikator.
Brennerflammen drives av en blanding av acetylen eller propan og trykkluft. Gasser kommer inn i forbrenningssystemet fra konvensjonelle sylindere med justerte (primære) trykkredusere. Tilførselen av oljefri luft leveres av en membrankompressor (16 l/min ved et trykk på 3*100000 Pa (3 atm)). Enhetens ventilkompleks har justerbare (sekundære) girkasser og strømningsmålere for å kontrollere strømningshastigheten til hver gass, samt keramiske sintrede støvfiltre og en flaske for ekstra acetylenskylling. Sikkerhetsventilen stopper automatisk tilgangen til brennbar gass når driftstrykket til trykkluften reduseres (for eksempel på grunn av kinking eller riving av tilførselsslangen); ventilen eliminerer feil rekkefølge av gasstilførsel når flammen antennes.
Forstøvnings- og forbrenningssystemet er plassert bak et avtakbart laminert glassvindu slik at systemet kan observeres. Den ringformede dyseforstøveren har et høyt forstøvningsforhold og er preget av lav væskestrøm (3,4 ml/min, eller 0,5 ml under hele analysen). Brenneren er utstyrt med utskiftbare dysehoder - ett slisset for absorpsjonsanalyse (Fig. 132, a) og to multihull (Mecker-brennere med netting) for utslippsanalyse (Fig. 132,6).
Justerbare holdere for fire hulkatodelamper er plassert i en enhet som muliggjør raske lampeskift. Etter at en av lampene er skiftet ut, trenger ikke holderne å justeres.
Det optiske systemet styrer lampestrålingen i form smal stråle til flammen. På grunn av den laterale forskyvningen av røret med bildesystemet, passerer stråling gjennom flammen en eller tre ganger for å øke følsomheten til analysen. En diffraksjonsmonokromator med høy blenderåpning velger den ønskede resonanslinjen fra linjespekteret til en gitt hulkatodelampe. Bredden på monokromatorspalten justeres fra 0 til 2 mm.
Presisjon diffraksjonsgitter med 1300 linjer per 1 mm og en vinkelspredning på 1,5 nm/mm, har den høy oppløsning. Spektralområdet til gitteret er fra 190 til 820 nm.
Strålingsmottakeren er en 12-trinns fotomultiplikator. Instrumenteringsforsterkeren, strømforsyningen til hulkatodelampen og fotomultiplikatorene fungerer på transistorer og er i stand til å kompensere for nettspenningssvingninger fra +10 til -15 %.
Enhetsavlesningene måles ved hjelp av en måleindikator som har tre skalaer: en logaritmisk skala for ekstinksjonskoeffisienten fra 0 til 1,5; lineær skala fra 0 til 100 og driftsspenningsskala fra 0 til 16 mV. En opptaks- eller dataenhet kan kobles til enheten for å bestemme konsentrasjonen eller for å behandle dataene. Følsomheten til bestemmelsene (i mg/l) er:
Enheten opererer fra et vekselstrømnettverk på 220 V, 50 Hz. Produsert i DDR.
Andre innenlandske atomabsorpsjonsspektrofotometre: atomabsorpsjonsspektrofotometer S-302 for å bestemme spormengder av jern, kobber, sink, kobolt, nikkel, vismut, kalsium og andre grunnstoffer; automatisert atomabsorpsjonsspektrofotometer AA-A for bestemmelse av kalsium og kobber med overfølsomhet; "Saturn" - flamme atomabsorpsjon semi-automatisk opptaksspektrofotometer for bestemmelse av 32 elementer; "Spectrum-1" er et atomabsorpsjonsspektrofotometer for rask bestemmelse av mer enn 40 grunnstoffer med en følsomhet på omtrent 0,2 μg/ml.
Perkin-Elmer atomabsorpsjonsspektrofotometer, modell 603, er produsert i England. Enheten er bygget ved hjelp av et tostråleskjema og kombinert med en mikrodatamaskin. Gir høy presisjon og definisjonshastighet. En brennbar oksygen-acetylenblanding brukes til å antenne flammen.
Spektralanalyse er en metode for å studere den kjemiske sammensetningen av ulike stoffer ved å bruke deres spektre.
Analyse utført ved bruk av emisjonsspektra kalles emisjonsspektralanalyse, og analyse utført ved bruk av absorpsjonsspektra kalles absorpsjonsspektralanalyse.
Emisjonsspektralanalyse er basert på følgende fakta:
1. Hvert element har sitt eget spektrum (forskjellig i antall linjer, deres plassering og bølgelengder), som ikke er avhengig av eksitasjonsmetodene.
2. Intensiteten til spektrallinjer avhenger av konsentrasjonen av grunnstoffet i et gitt stoff.
For å utføre en spektralanalyse av et stoff med en ukjent kjemisk sammensetning, er det nødvendig å utføre to operasjoner: på en eller annen måte tvinge atomene til dette stoffet til å sende ut lys med et linjespektrum, deretter dekomponere dette lyset til et spektrum og bestemme bølgelengdene til linjene som er observert i den. Ved å sammenligne det resulterende linjespekteret med de kjente spektrene av kjemiske elementer i det periodiske systemet, er det mulig å bestemme hvilke kjemiske elementer som er tilstede i sammensetningen av stoffet som studeres. Ved å sammenligne intensiteten til ulike linjer i spekteret kan man bestemme det relative innholdet ulike elementer i dette stoffet.
Spektralanalyse kan være kvalitativ og kvantitativ.
Hvis stoffet som studeres er i gassform, brukes vanligvis en gnistutladning for å eksitere atomene i stoffet. Et rør med to elektroder i endene er fylt med gassen som studeres. Høy spenning påføres disse elektrodene og det oppstår en elektrisk utladning i røret. Effekten av elektroner akselererte elektrisk felt, føre til ionisering og eksitasjon av atomer av gassen som studeres. Under overganger av eksiterte atomer inn i normal tilstand lyskvanta som er karakteristisk for et gitt element sendes ut.
For å bestemme den kjemiske sammensetningen av et stoff som ligger i et fast stoff eller flytende tilstand, i henhold til utslippsspekteret, er det nødvendig å først overføre stoffet som studeres til en gassform og på en eller annen måte tvinge denne gassen til å avgi lys. Vanligvis brukes en lysbueutladning til å utføre spektralanalyse av prøver av et stoff i fast tilstand. I lysbueplasmaet omdannes stoffet til damp, og atomer eksiteres og ioniseres. Elektrodene som lysbueutladningen antennes mellom er vanligvis laget av stoffet som studeres (hvis det er metall) eller av grafitt eller kobber. Karbon og kobber er valgt fordi emisjonsspektrene til atomene deres i det synlige området har et lite antall linjer og derfor ikke skaper alvorlig interferens i å observere spekteret til stoffet som studeres. Pulveret av teststoffet plasseres i fordypningen på den nedre elektroden.
Litteratur
Aksenovich L. A. Fysikk i videregående skole: Teori. Oppgaver. Tester: Lærebok. stønad til institusjoner som tilbyr allmennutdanning. miljø, utdanning / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K.S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - S. 531-532.