Атомно-эмиссионная спектроскопия

 

Метод атомно-эмиссионной спектроскопии основан на испускании квантов электромагнитного излучения возбужденными атомами. Возбуждение атомов происходит при столкновениях с частицами плазмы, дуги или искры. В отличие от молекул атом не имеет колебательных и вращательных подуровней. В нем возможны только электронные переходы. Поэтому атомный спектр состоит из отдельных спектральных линий видимого и ИК диапазонов. Интенсивность линий зависит от числа возбужденных атомов, то есть от их концентрации в анализируемой смеси. В зависимости от способа возбуждения атомов выделяют эмиссионную фотометрию пламени и атомно-эмиссионный спектральный анализ с электротермическим возбуждением.

            Метод эмиссионной фотометрии пламени основан на измерении интенсивности излучения, испускаемого атомами и молекулами, возбуждаемыми в пламени. Пламя образуется при сгорании различных веществ (H₂, C₂H₂,C₃H₈) в окислителях (О₂, воздух). Температура пламени не превышает 1700 - 3000^оС, что достаточно для анализа легковозбудимых атомов. Типовой фотометр, реализующий метод эмиссионной фотометрии пламени, изображен ниже.

Рис. Схема реализации метода эмиссионной фотометрии пламени

 

Он включает: горелку Г, в которую подается горючая смесь и анализируемый газ; монохроматор (устройство для выделения излучения требуемых спектральных интервалов СП); фотоэлемент (приемник излучения ПИ)  и индикаторное устройство И.

Если для возбуждения атомов энергии пламени недостаточно, то используют дуговые и искровые электротермические источники. Дуга возникает при пропускании через исследуемую газовую смесь постоянного или переменного тока 1 -30 А при напряжении около 200 В. Для получения искрового разряда к паре электродов подводят напряжение до 40 кВ. Разряды повторяются с частотой до 120 Гц.

 

 

Рис. Электроды

 

Электроды обычно изготавливают из графита, спектр которого беден линиями. В пространстве между электродами при дуговом и искровом разрядах образуется плазма. Она состоит из атомов, ионов и свободных электронов с температурой 4000 - 5000 К в дуге и до 40000 К в искре.