В данной статье мы рассмотрим понятие атомно-абсорбционного спектрометра и области исследования, в которой данный прибор применяется. Также мы уделим внимание общему определению аналитического инструмента, различным историческим данным и принципам устройства используемых аппаратов.
Введение
Прежде чем приступить к изучению атомно-абсорбционных спектрометров, важно будет ознакомиться с самим понятием данной спектрометрии – ААС. Она распространена в областях аналитической химии как методологический инструмент для проведения анализа элементных компонентов, опирающийся на атомное спектральное поглощение (абсорбцию) для конкретных содержаний металлов в солевых растворах, которые эти металлы образуют. Это одинаково для природных и сточных вод, а также растворов-минерализатов и прочих типов технологических жидкостей.
Прибор, посредством которого определяют показатели ААС, называют атомно-абсорбционным спектрометром. Его главные элементы представлены в виде: источника света, атомизатора, спектрального прибора и электронной системы. Чтобы определить содержание элемента в различных пробах, необходимо использовать экспериментально установленные данные о функциональной подчиненности между сигналом, содержащим аналитические данные, и показателем концентрации элемента в растворе, пребывающем в градуированной форме.
История методологии
Первым, кто обнаружил явление спектральных линий, поглощаемых атомами, стал врач и химик из Англии Уильям Волланстон. Его работа основывалась на анализе излучения солнечного спектра. Открытие было совершено в начале девятнадцатого века. Спустя некоторое время это же явление обнаружил немецкий физик И. Фраунгофер. Наличие связи между испускаемым и поглощаемым спектром и составом химической природы нагретых газов открыли ученые из Германии - Р. Бунзен и Г. Кирхгоф - в промежуток времени с 1859 по 1861 год.
В качестве аналитической меры спектральное атомное поглощение начали применять с 1930 по 1940 год с целью идентификации различных химических элементарных компонентов в звездной атмосфере. Этим же путем определяют и количество ртути в разнообразном наборе проб и атмосфере внутри помещения. Их неудобность обуславливалась отсутствием высокочувствительных приборов.
Работа Алана Уолша
В 1955 году Аланом Уолшем был предложен легко осуществляемый способ определения количественного показателя конкретного вида элемента в растворе, который распыляют над пламенем ацетилена, горящего в воздухе. Здесь использовалось определение поглощаемого излучения атомного ряда линий, что излучали селективные лампы. А. Уолш стал основателем фирмы Techtron, которая в 1962 г. запустила производство первых в мире серийных атомно-абсорбционных спектрометров. Позже в промышленность была введена технология графитной печи, созданная Борисом Львовым и Гансом Массманом.
Средства осуществления
Приборы, используемые для такого анализа, представлены в виде прецизионных высокоавтоматизированных устройств, которые способны обеспечить воспроизведение ряда измерительных условий, а также автоматически вводить пробы и регистрировать результаты измерений. Устройство атомно-абсорбционного спектрометра представляет собой следующий набор компонентов:
- Источник, излучающий свет, который характеризует узкую линию спектрального характера, свойственную для анализируемого соединения.
- Атомизатор – средство переведения конкретного вещества в пары атома.
- Спектрометр – часть механизма, выделяющая характерные аналитические линии веществ.
- Электронная система, эксплуатируемая для проведения детектирования, увеличения возможностей и обработки сигнала, несущего аналитические данные о поглощении.
В настоящее время существует множество приборов подобного типа на рынке купли-продажи. Очень широко применяемым и распространенным стал атомно-абсорбционный спектрометр МГА. В настоящее время существует множество поколений данной аппаратуры, каждое из которых обладает набором улучшенных характеристик и высокой производительностью, точностью. Например, на территории РФ можно часто встретить модель МГА-1000.
Источники излучения
Среди главных требований к источнику излучения особое место выделяют их узкополосности, высокой стабильности по отношению к показателям частоты и интенсивности. Также важно учитывать высокую интенсивность линий резонанса, низкую величину уровня шумов, отсутствие различных наложений спектральной природы на линию резонанса и ее самопоглощающую способность, минимальные расходы времени на установление режима работы и наличие способности обнаруживать тела свечения минимальных размеров.
Среди перечня световых источников самыми значимыми являются: лампочки с полным катодом, лампы безэлектрокатодного типа и лазеры.
Одним из аппаратов, анализирующих излучение таких источников, является атомно-абсорбционный спектрометр КВАНТ-Z. Одна из его разновидностей – ААС КВАНТ-Z.ЭТА. Он находит свое применение в самых различных областях человеческой деятельности. Например, в геологии, биологических и химических исследованиях, нефтехимии, медицине и фармакологии, научных исследованиях и т. д.
КВАНТ-2АТ
В настоящее время существует немалое количество приборов подобного типа. Рассмотрим на примере одного из них.
Одним из средств для анализа излучения служит атомно-абсорбционный спектрометр КВАНТ-2АТ. Чаще всего его используют для: контроля над состоянием объектов окружающей среды, анализа пищевого ряда продуктов, сырья, металлургической продукции и т. д.
Среди основных режимов выделяют:
- Прямую абсорбцию с автоматизацией в огне.
- Автоматизацию в квантовых кюветах.
- Атомную абсорбцию, обладающую проточно-инжекционным концентрированием.
- Атомную эмиссию.
В качестве источника излучения он использует лампы спектрального типа с полыми катодами. Питание лампы является импульсно-периодическим. Типы пламени могут включать в себя: воздух + пропан, воздух + ацетилен, закись азота + ацетилен. Сам спектрометр относится к группе сверхбыстрых, однолучевых аппаратов, корректирующих неселективное поглощение посредством использования дейтерия.
Коротко о требованиях к установке
Атомно-абсорбционный спектрометр КВАНТ стоит установить в помещении закрытого типа с отоплением. Оно должно быть сухим и располагаться вдали от греющих устройств и источников с резкими воздушными потоками. Площадь помещения не должна быть ниже 10 метров в квадрате, а объем - не менее 30 метров кубических.
Необходимо наличие приточно-вытяжной вентиляции, а над горелкой нужно расположить зонт, относительно спектрометра, и снабдить его шибером для регуляции. Важно обратить внимание на минимальный уровень требований к таким проблемам, как запыленность и задымленность.
Потолок, полы и стены покрывать нужно в соответствии с требованиями технологической гигиены. Необходимо, чтобы воздух был без примесей веществ, обладающих химической активностью. Нежелательно устанавливать прибор рядом с источниками вибраций. Также желательно наличие раковины и канализационной системы в помещении, где работает химик-аналитик.
О производителе КВАНТ-2АТ
Производителем квантово-абсорбционного спектрометра КВАНТ-2АТ является компания «КОРТЭК». Это очень надежный поставщик подобной продукции, который на рынке работает уже не один десяток лет, а с 1988 года признан лидером в своей области. Компания имеет множество филиалов, один из которых находится в городе Москве по адресу: ул. Никулинская, д. 27, кор. 2. Помимо спектрометров, они также разрабатывают различное дополнительное оборудование, занимаются программным обеспечением и изготавливают спектральные лампы, комплектные и расходные материалы, а также не обходят стороной и фототерапию. Весьма популярен атомно-абсорбционный спектрометр КВАНТ-2АТ (производитель «КОРТЭК»). При выборе прибора следует помнить, что по сегодняшний день эта компания остается лидером в производстве качественной продукции.
МГА-915МД
Ранее мы упоминали о конкретной модели аппарата, а именно, об атомно-абсорбционном спектрометре МГА-915МД.
Говоря о нем более детально, можно отметить некоторые его особенности, выделяющие его на фоне других моделей.
МГА-915МД обладает высокой селективностью, связанной с эксплуатацией высокоэффективных вариантов селективного анализа атомно-абсорбционного типа. Анализаторная система МГА-915МД обладает высокой селективностью и позволяет определить количество содержащегося широкого ряда элементов в пробе с любым типом состава. Зеемановский корректирующий способ неселективного поглощения и ААС являются «референтными методами» по отношению к определению даже малого количества содержащихся элементов в пробе со сложным составом.
Наличие высокой чувствительности позволяет увеличивать предельные возможности обнаружения до уровня лучших спектрометров, которые нам могут предложить на рынке.
Данная модель является абсолютно автоматизированным механизмом со сменой источника излучения и установлением конкретно необходимых линий резонанса в самостоятельном режиме. Она обладает турелью на шесть ламп. Автосэмплер с 55-ю ячейками является системой ввода проб в МГА-915МД. Данные могут в непрерывном порядке передаваться в систему АСУ для последующего управления процессом технологии. Воздух анализируется посредством применения метода электростатического осаждения аэрозоли воздуха напрямую в атомизаторе графитового типа.
