Քիմիական վերլուծության սպեկտրային մեթոդներ. Սպեկտրային վերլուծության մեթոդներ

ՍՊԵԿՏՐԱԼ ՎԵՐԼՈՒԾՈՒԹՅՈՒՆ(օգտագործելով արտանետումների սպեկտրները) օգտագործվում է տնտեսության գրեթե բոլոր ոլորտներում: Լայնորեն օգտագործվում է մետաղի արդյունաբերության մեջ երկաթի, պողպատի, չուգունի, ինչպես նաև տարբեր հատուկ պողպատների և պատրաստի մետաղական արտադրանքների արագ վերլուծության համար՝ պարզելու լույսի, գունավոր և թանկարժեք մետաղների մաքրությունը: Սպեկտրային անալիզը լայնորեն կիրառվում է երկրաքիմիայում՝ միներալների բաղադրությունն ուսումնասիրելիս։ Քիմիական արդյունաբերության և հարակից ոլորտներում սպեկտրային անալիզն օգտագործվում է արտադրված և օգտագործված արտադրանքի մաքրությունը որոշելու, կատալիզատորների, տարբեր մնացորդների, նստվածքների, պղտորության և լվացման ջրերի վերլուծության համար. բժշկության մեջ՝ տարբեր օրգանական հյուսվածքներում մետաղների հայտնաբերման համար։ Մի շարք հատուկ խնդիրներ, որոնք դժվար է լուծել կամ չեն կարող լուծվել այլ կերպ, լուծվում են սպեկտրային վերլուծության միջոցով արագ և ճշգրիտ: Սա ներառում է, օրինակ, մետաղների բաշխումը համաձուլվածքներում, սուլֆիդի և այլ ընդգրկումների ուսումնասիրությունը համաձուլվածքների և հանքանյութերի մեջ. Այս տեսակի հետազոտությունը երբեմն կոչվում է տեղական վերլուծություն.

Սպեկտրային ապարատի այս կամ այն ​​տեսակի ընտրությունը դրա ցրման բավարարության տեսանկյունից կատարվում է կախված սպեկտրային վերլուծության նպատակից և խնդիրներից։ Քվարցային սպեկտրոգրաֆիաները ավելի մեծ ցրվածությամբ, 4000-2200 Ӑ ալիքի երկարության համար տալիս են առնվազն 22 սմ երկարություն ունեցող սպեկտրի շերտ Օգտագործվում են ապարատներ, որոնք արտադրում են 7-15 սմ երկարություն ունեցող սպեկտրագրիչներ, ընդհանուր առմամբ, ավելի քիչ նշանակություն ունեն: Դրանցից հարմար են համակցված գործիքները (օրինակ՝ Hilger և Fuss ընկերություններից), որոնք ցանկության դեպքում կարող են օգտագործվել որպես սպեկտրոսկոպ և սպեկտրոգրաֆ։ Սպեկտրներ ստանալու համար օգտագործվում են էներգիայի հետևյալ աղբյուրները. 1) Այրվող խառնուրդի բոց- ջրածին և թթվածին, թթվածնի և լուսավորող գազի խառնուրդ, թթվածնի և ացետիլենի խառնուրդ, կամ վերջապես օդի և ացետիլենի խառնուրդ: Վերջին դեպքում լույսի աղբյուրի ջերմաստիճանը հասնում է 2500-3000°C։ Բոցը առավել հարմար է ալկալային և հողալկալիական մետաղների սպեկտրներ ստանալու համար, ինչպես նաև այնպիսի տարրերի համար, ինչպիսիք են Cu, Hg և Tl: 2) Վոլտային աղեղ. ա) Սովորական, գլ. arr. ուղղակի հոսանք, հզորությունը 5-20 Ա. Մեծ հաջողությամբ օգտագործվում է դժվար միաձուլվող միներալների որակական անալիզի համար, որոնք աղեղ են ներմուծվում կտորների կամ մանր աղացած փոշիների տեսքով։ Մետաղների քանակական վերլուծության համար սովորական վոլտային աղեղի օգտագործումը շատ էական թերություն ունի, այն է, որ վերլուծված մետաղների մակերեսը ծածկված է օքսիդ թաղանթով, և աղեղի այրումը, ի վերջո, դառնում է անհավասար: Վոլտային աղեղի ջերմաստիճանը հասնում է 5000-6000°C։ բ) 2-5 Ա հզորությամբ ուղիղ հոսանքի ընդհատվող աղեղ (Abreissbogen) մոտ 80 Վ լարման դեպքում, հատուկ սարքի միջոցով աղեղն ընդհատվում է վայրկյանում 4-10 անգամ: Գրգռման այս մեթոդը նվազեցնում է վերլուծված մետաղների մակերեսի օքսիդացումը: Ավելի բարձր լարման դեպքում՝ մինչև 220 Վ և 1-2 Ա հոսանք, լուծումների վերլուծության համար կարող է օգտագործվել նաև ընդհատվող աղեղ: 3) Կայծային արտանետումներ, ստացվում է ինդուկցիոն կծիկի կամ ավելի հաճախ՝ մինչև 1 կՎտ հզորությամբ ուղիղ կամ (ցանկալի է) փոփոխական հոսանքի տրանսֆորմատորի միջոցով, որը երկրորդական շղթայում տալիս է 10000-30000 Վ, ա) կայծային արտանետումներ առանց հզորության և ինդուկտիվության երկրորդական միացումում, որը երբեմն կոչվում է բարձր լարման աղեղով (Hochspannungsbogen): Նման արտանետումների օգտագործմամբ հեղուկների և հալած աղերի վերլուծությունը խիստ զգայուն է: բ) Երկրորդական շղթայում հզորությամբ և ինդուկտիվությամբ կայծային արտանետումներ, որոնք հաճախ նաև կոչվում են խտացրած կայծեր, ներկայացնում են էներգիայի ավելի ունիվերսալ աղբյուր, որը հարմար է գրեթե բոլոր տարրերի (բացառությամբ ալկալային մետաղների), ինչպես նաև գազերի սպեկտրները գրգռելու համար։ Միացման դիագրամը ներկայացված է Նկ. 1,

որտեղ R-ը ռեոստատն է առաջնային շղթայում, Tr-ը փոփոխական հոսանքի տրանսֆորմատորն է, C1-ը հզորությունը երկրորդական շղթայում I, S-ը ինդուկտիվությունը փոխելու անջատիչն է L 1, U-ը համաժամանակյա անջատիչն է, LF-ն կայծային անջատիչն է։ , F-ն աշխատանքային կայծային բացն է։ Երկրորդային սխեման II-ը կարգավորվում է ռեզոնանսի մեջ երկրորդային I շղթայի հետ՝ օգտագործելով ինդուկտիվությունը և փոփոխական հզորությունը C 2; ռեզոնանսի առկայության նշանն ամենաբարձր հոսանքի ուժն է, որը ցույց է տրված միլիամետր A-ով: Սինխրոն անջատիչ U-ի և կայծը կասեցնելու LF-ի երկրորդական շղթայի նպատակն է էլեկտրական լիցքաթափումները հնարավորինս միատեսակ դարձնել ինչպես բնույթով, այնպես էլ քանակով: որոշակի ժամանակահատված; նորմալ աշխատանքի ժամանակ նման լրացուցիչ սարքեր չեն ներդրվում։

Երկրորդային շղթայում մետաղներ ուսումնասիրելիս օգտագործվում է 6000-15000 սմ3 հզորություն և մինչև 0,05-0,01 Ն ինդուկտիվություն, երբեմն երկրորդական շղթայում ներմուծվում է մինչև 40000 Օմ դիմադրություն ունեցող ջրի ռեոստատ: . Գազերը ուսումնասիրվում են առանց ինդուկտիվության փոքր հզորությամբ: գ) Տեսլայի հոսանքի արտանետումները, որոնք իրականացվում են նկ. 2,

որտեղ V-ը վոլտմետր է, A-ն՝ ամպերմետր, T-ն՝ տրանսֆորմատոր, C-ն՝ հզորություն, T-T-ն՝ Տեսլայի տրանսֆորմատոր, F-ը՝ կայծային բացը, որտեղ ներմուծվում է վերլուծված նյութը: Տեսլայի հոսանքները օգտագործվում են ցածր հալման ջերմաստիճան ունեցող նյութերի ուսումնասիրության համար՝ տարբեր բուսական և օրգանական պատրաստուկներ, ֆիլտրերի նստվածքներ և այլն։ նրանց տրված է ինչ-որ ձև, օրինակ՝ ՆԿԵՐ-ում ցուցադրվածներից: 3,

որտեղ a-ն վերլուծվող հաստ մետաղալարից պատրաստված էլեկտրոդ է, b-ը թիթեղից է, c-ը թեքված բարակ մետաղալար է, d-ն սկավառակ է, որը կտրված է հաստ գլանաձև ձողից, e-ն ձև է, որը կտրված է ձուլման մեծ կտորներից: Քանակական վերլուծության ժամանակ միշտ անհրաժեշտ է ունենալ էլեկտրոդի մակերեսի նույն ձևն ու չափը, որը ենթարկվում է կայծերի: Եթե ​​վերլուծվող մետաղի քանակությունը փոքր է, կարող եք օգտագործել ինչ-որ մաքուր մետաղից պատրաստված շրջանակ, օրինակ՝ ոսկուց և պլատինից, որի մեջ ամրացված է վերլուծվող մետաղը, ինչպես ցույց է տրված Նկ. 4.

Լույսի աղբյուրի մեջ լուծումներ ներդնելու համար առաջարկվել են բավականին մի քանի մեթոդներ: Բոցի հետ աշխատելիս օգտագործվում է Lundegaard պղտորիչը, որը սխեմատիկորեն ցույց է տրված Նկ. 5 հատուկ այրիչի հետ միասին:

BC հեղուկացիրով փչված օդը գրավում է փորձարկման հեղուկը, որը 3-10 սմ 3 քանակությամբ լցվում է C խորշի մեջ և այն մանր փոշու տեսքով տեղափոխում է այրիչ A, որտեղ այն խառնվում է գազի հետ: Լուծումները աղեղի մեջ, ինչպես նաև կայծի մեջ մտցնելու համար օգտագործվում են մաքուր ածխածնի կամ գրաֆիտի էլեկտրոդներ, որոնցից մեկի վրա կատարվում է խորշ։ Հարկ է նշել, սակայն, որ ածուխները լիովին մաքուր պատրաստելը շատ դժվար է։ Մաքրման համար օգտագործվող մեթոդները` այլընտրանքային եռացում աղաթթուներում և հիդրոֆտորաթթուներում, ինչպես նաև ջրածնի մթնոլորտում կալցինացիա մինչև 2500-3000 ° C - չեն արտադրում կեղտից զերծ ածուխներ (թեև մնում են հետքեր ), Fe, Si, B. Բավարար մաքրության ածուխներ են ստացվում նաև օդում էլեկտրական հոսանքի միջոցով կալցինացնելով. 5 մմ տրամագծով ածխածնային ձողի միջով անցնում է մոտ 400 Ա հոսանք, և ուժեղ շիկացումը ձեռք է բերվում մ. Այս եղանակը (մինչև 3000 ° C) բավարար է, որպեսզի մի քանի վայրկյանում ածուխները աղտոտող կեղտերի մեծ մասը գոլորշիանա: Կան նաև կայծի մեջ լուծույթներ ներմուծելու մեթոդներ, որտեղ լուծումն ինքնին ստորին էլեկտրոդն է, և կայծը ցատկում է դրա մակերեսին. մեկ այլ էլեկտրոդ կարող է լինել ցանկացած մաքուր մետաղ: Նման սարքի օրինակը ներկայացված է Նկ. 6 Gerlyach հեղուկ էլեկտրոդ:

Խորշը, որի մեջ լցվում է փորձարկման լուծույթը, պատված է պլատինե փայլաթիթեղով կամ ծածկված ոսկու հաստ շերտով։ Նկ. 7-ը ցույց է տալիս Hitchen ապարատը, որը նաև ծառայում է կայծի մեջ լուծումներ ներմուծելու համար:

Ա նավից փորձարկման լուծույթը թույլ հոսքով հոսում է B խողովակի և քվարցային վարդակի C միջով դեպի կայծային արտանետումների գործողության ոլորտ: Ստորին էլեկտրոդը, որը զոդված է ապակե խողովակի մեջ, կցվում է ապարատին՝ օգտագործելով ռետինե խողովակ E: Կցորդը C, որը ցույց է տրված Նկ. 7 առանձին, մի կողմից ունի կտրվածք շաղախով պատերի համար: D - ապակե անվտանգության անոթ, որի մեջ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների ելքի համար կլոր անցք է արվում: Ավելի հարմար է այս անոթը քվարց դարձնել առանց անցքի։ Վերին էլեկտրոդի F, գրաֆիտի, ածխածնի կամ մետաղի վրա նույնպես տեղադրվում է ցողելու դիմացկուն թիթեղ: «Բարձր լարման աղեղի» համար, որն ուժեղորեն տաքացնում է վերլուծված նյութերը, Գերլախը լուծումների հետ աշխատելիս օգտագործում է սառեցված էլեկտրոդներ, ինչպես սխեմատիկորեն ցույց է տրված Նկ. 8.

Ապակե ձագար G ամրացվում է հաստ մետաղալարին (6 մմ տրամագծով)՝ օգտագործելով խցան K, որի մեջ դրվում են սառույցի կտորներ։ Լարի վերին ծայրում ամրացված է 4 սմ տրամագծով և 4 սմ բարձրությամբ կլոր երկաթե էլեկտրոդ, որի վրա դրված է պլատինե բաժակ P; վերջինս պետք է հեշտությամբ շարժական լինի մաքրման համար: Պետք է օգտագործել նաև վերին էլեկտրոդը: հաստ, որպեսզի չհալվի: Փոքր քանակությամբ նյութեր վերլուծելիս՝ ֆիլտրերի վրա նստվածքներ, տարբեր փոշիներ և այլն, կարող եք օգտագործել նկ. 9.

Փորձարկվող նյութից և ֆիլտրի թղթից պատրաստված է մի կտոր, որը խոնավացվում է ավելի լավ հաղորդունակության համար լուծույթով, օրինակ՝ NaCl, որը տեղադրված է ստորին էլեկտրոդի վրա, երբեմն բաղկացած է մաքուր կադմիումից, որը փակված է քվարցային (ավելի վատ ապակի) խողովակի մեջ. վերին էլեկտրոդը նույնպես մաքուր մետաղ է: Տեսլայի հոսանքների հետ աշխատելիս նույն վերլուծությունների համար օգտագործվում է կայծային բացվածքի հատուկ ձևավորում, որը ցույց է տրված Նկ. 10 ա և բ.

Կլոր կրունկ K-ում ցանկալի դիրքում ամրացվում է ալյումինե թիթեղ E, որի վրա դրվում է ապակե ափսե G, իսկ վերջինիս վրա՝ P պատրաստուկը ֆիլտր թղթի վրա F. Պատրաստուկը թրջում են թթվի կամ աղի որոշ լուծույթով։ Այս ամբողջ համակարգը փոքր կոնդենսատոր է: Գազերը ուսումնասիրելու համար օգտագործվում են փակ ապակյա կամ քվարցային անոթներ (նկ. 11)։

Գազերի քանակական վերլուծության համար հարմար է օգտագործել ոսկե կամ պլատինե էլեկտրոդներ, որոնց գծերը կարող են օգտագործվել համեմատության համար։ Կայծի և աղեղի մեջ նյութեր մտցնելու վերոհիշյալ բոլոր սարքերը շահագործման ընթացքում տեղադրվում են հատուկ կանգառներում: Օրինակ՝ Gramont եռոտանի, որը ներկայացված է Նկ. 12:

օգտագործելով պտուտակ D, էլեկտրոդները միաժամանակ տեղափոխվում են միմյանցից և բաժանվում; Պտուտակ E օգտագործվում է վերին էլեկտրոդը օպտիկական նստարանին զուգահեռ տեղափոխելու համար, իսկ պտուտակը C-ը ստորին էլեկտրոդի կողային ռոտացիայի համար է. պտուտակ B օգտագործվում է եռոտանի ամբողջ վերին մասի կողային պտտման համար. վերջապես, օգտագործելով պտուտակ A, կարող եք բարձրացնել կամ իջեցնել եռոտանի ամբողջ վերին մասը. N - այրիչների, ակնոցների և այլնի կանգառ: Որոշակի հետազոտական ​​նպատակով էներգիայի աղբյուրի ընտրությունը կարող է կատարվել հետևյալ մոտավոր աղյուսակի միջոցով:

Որակական վերլուծություն. Որակական սպեկտրային վերլուծության մեջ տարրի հայտնաբերումը կախված է բազմաթիվ գործոններից՝ որոշվող տարրի բնույթից, էներգիայի աղբյուրից, սպեկտրային ապարատի լուծույթից, ինչպես նաև լուսանկարչական թիթեղների զգայունությունից: Ինչ վերաբերում է վերլուծության զգայունությանը, կարող են տրվել հետևյալ ուղեցույցները. Լուծույթներում կայծային արտանետումների հետ աշխատելիս կարող եք բացել ուսումնասիրվող տարրի 10 -9 -10 -3%, իսկ մետաղներում 10 -2 -10 -4%; վոլտային աղեղով աշխատելիս բացման սահմանները կազմում են մոտ 10 -3%: Բացարձակ գումարը, որը կարող է լինել բոցի հետ աշխատելիս բաց է, կազմում է 10 -4 -10 -7 գ, իսկ կայծային արտանետումների դեպքում ուսումնասիրվող տարրը 10 -6 -10 -8 գ է: Բացահայտման ամենամեծ զգայունությունը վերաբերում է մետաղներին և մետալոիդներին՝ B, P, C; պակաս զգայունություն մետալոիդների համար As, Se և Te; հալոգենները, ինչպես նաև S, O, N իրենց միացություններում ընդհանրապես չեն կարող օգտագործվել։ բաց եւ մ.բ. հայտնաբերվել է միայն որոշ դեպքերում գազային խառնուրդներում։

Որակական վերլուծության համար «վերջին տողերը» մեծ նշանակություն ունեն, և վերլուծության մեջ խնդիր է դրված առավելագույնս ճշգրիտ որոշել սպեկտրային գծերի ալիքների երկարությունները: Տեսողական ուսումնասիրություններում ալիքի երկարությունները չափվում են սպեկտրոմետրի թմբուկի երկայնքով. այս չափումները կարելի է համարել միայն մոտավոր, քանի որ ճշգրտությունը սովորաբար ±(2-З)Ӑ է, և Կայզերի աղյուսակներում այս սխալի միջակայքը կարող է համապատասխանել λ 6000 և 5000Ӑ տարբեր տարրերին պատկանող մոտ 10 սպեկտրային գծերի և մոտ 20 սպեկտրային գծերի համար: λ ≈ 4000 Ӑ. Ալիքի երկարությունը շատ ավելի ճշգրիտ է որոշվում սպեկտրոգրաֆիկ վերլուծությամբ։ Այս դեպքում, սպեկտրոգրամների վրա, օգտագործելով չափիչ մանրադիտակ, չափվում է հայտնի ալիքի երկարությամբ և որոշված ​​գծերի միջև հեռավորությունը. Վերջինիս ալիքի երկարությունը գտնելու համար օգտագործվում է Հարթմանի բանաձեւը։ Նման չափումների ճշգրտությունը մոտավորապես 20 սմ երկարությամբ սպեկտրային ժապավեն ստացող գործիքի հետ աշխատելիս ± 0,5 Ӑ է λ ≈ 4000 Ӑ, ± 0,2 Ӑ λ ≈ 3000 Ӑ և ± 0,1 Ӑ λ ≈ 3000 Ӑ և ± 0,1 Ӑ λ ≈ ≈։ Համապատասխան տարրը գտնվում է ալիքի երկարության վրա հիմնված աղյուսակներում: Նորմալ աշխատանքի ընթացքում գծերի միջև հեռավորությունը չափվում է 0,05-0,01 մմ ճշգրտությամբ: Այս տեխնիկան երբեմն հարմար կերպով զուգակցվում է այսպես կոչված Hartmann կափարիչներով նկարահանման սպեկտրների հետ, որոնց երկու տեսակ ցույց է տրված Նկ. 13, ա և բ; Նրանց օգնությամբ սպեկտրոգրաֆի ճեղքը կարելի է պատրաստել տարբեր բարձունքներից։ Նկ. 13c-ում սխեմատիկորեն պատկերված է X նյութի որակական վերլուծության դեպքը` նրանում A և B տարրերի նույնականացումը: 13, d-ը ցույց է տալիս, որ Y նյութում, բացի A տարրից, որի տողերը նշանակված են G տառով, կա մի կեղտ, որի տողերը նշանակված են z։ Օգտագործելով այս տեխնիկան, պարզ դեպքերում կարող եք որակական վերլուծություն կատարել՝ չդիմելով գծերի միջև հեռավորությունները չափելու:

Քանակական վերլուծություն. Քանակական սպեկտրային վերլուծության համար մեծագույն նշանակություն ունեն այն գծերը, որոնք ունեն առավելագույն հնարավոր կոնցենտրացիայի զգայունություն dI/dK, որտեղ I-ը գծի ինտենսիվությունն է, իսկ K-ը՝ այն տվող տարրի կոնցենտրացիան: Որքան մեծ է կոնցենտրացիայի զգայունությունը, այնքան ավելի ճշգրիտ է վերլուծությունը: Ժամանակի ընթացքում մշակվել են քանակական սպեկտրային վերլուծության մի շարք մեթոդներ։ Այս մեթոդները հետեւյալն են.

Ի. Սպեկտրոսկոպիկ մեթոդներ(առանց լուսանկարչության) գրեթե բոլորը ֆոտոմետրիկ մեթոդներ են: Դրանք ներառում են՝ 1) Բարրատի մեթոդ. Միևնույն ժամանակ, երկու նյութերի սպեկտրները գրգռված են՝ թեստը և ստանդարտը, տեսանելի են սպեկտրոսկոպի տեսադաշտում կողք կողքի, մեկը մյուսից վեր: Ճառագայթների ուղին ցույց է տրված Նկ. 14,

որտեղ F 1 և F 2 երկու կայծային բացեր են, որոնցից լույսն անցնում է Նիկոլասի N 1 և N 2 պրիզմայով, բևեռացնելով ճառագայթները փոխադարձ ուղղահայաց հարթություններում: Օգտագործելով D պրիզմա, ճառագայթները մտնում են սպեկտրոսկոպի S ճեղքը։ Նրա աստղադիտակում տեղադրված է երրորդ Նիկոլաս պրիզմա՝ անալիզատոր, որը պտտվում է, որը հասնում է համեմատվող երկու գծերի նույն ինտենսիվությանը: Նախկինում ստանդարտներն ուսումնասիրելիս, այսինքն՝ տարրերի հայտնի պարունակությամբ նյութեր, հաստատվում է անալիզատորի պտտման անկյան և կոնցենտրացիայի միջև կապը, և այս տվյալներից կազմվում է դիագրամ: Անալիզատորի պտտման անկյան տակ վերլուծելիս այս դիագրամից հայտնաբերվում է ցանկալի տոկոսը: Մեթոդի ճշգրտությունը ±10% է: 2) . Մեթոդի սկզբունքն այն է, որ լույսի ճառագայթները սպեկտրոսկոպային պրիզմայից հետո անցնում են Վոլասթոնի պրիզմայով, որտեղ դրանք շեղվում են երկու ճառագայթների և բևեռացված են փոխադարձ ուղղահայաց հարթություններում։ Ճառագայթների ուղու դիագրամը ներկայացված է Նկ. 15,

որտեղ S-ը ճեղքն է, P-ը՝ սպեկտրոսկոպի պրիզմա, W-ը՝ Վոլասթոնի պրիզմա։ Տեսադաշտում ստացվում են երկու սպեկտրներ B 1 և B 2, որոնք ընկած են միմյանց կողքին. L - խոշորացույց, N - անալիզատոր: Եթե ​​դուք պտտեք Wollaston պրիզման, ապա սպեկտրները կշարժվեն միմյանց համեմատ, ինչը թույլ է տալիս միավորել դրանց ցանկացած երկու տող: Օրինակ, եթե վանադիում պարունակող երկաթը վերլուծվում է, ապա վանադիումի գիծը զուգակցվում է մոտակա միագույն երկաթի գծի հետ; ապա, պտտելով անալիզատորը, նրանք հասնում են այս գծերի նույն պայծառությանը: Անալիզատորի պտտման անկյունը, ինչպես նախորդ մեթոդում, ցանկալի տարրի կոնցենտրացիայի չափումն է: Մեթոդը հատկապես հարմար է երկաթի վերլուծության համար, որի սպեկտրն ունի բազմաթիվ գծեր, ինչը հնարավորություն է տալիս միշտ գտնել հետազոտության համար հարմար գծեր։ Մեթոդի ճշգրտությունը ± (3-7)% է: 3) Occhialini մեթոդ. Եթե ​​էլեկտրոդները (օրինակ՝ վերլուծվող մետաղները) տեղադրվում են հորիզոնական, և պատկերը լուսային աղբյուրից նախագծվում է սպեկտրոսկոպի ուղղահայաց ճեղքի վրա, ապա և՛ կայծային, և՛ աղեղային արտանետումների ժամանակ կարող են հայտնվել կեղտերի գծեր: բաց է կախված կոնցենտրացիայից էլեկտրոդներից ավելի կամ փոքր հեռավորության վրա: Լույսի աղբյուրը նախագծվում է ճեղքի վրա՝ օգտագործելով միկրոմետրիկ պտուտակով հագեցած հատուկ ոսպնյակ: Վերլուծության ընթացքում այս ոսպնյակը շարժվում է, և լույսի աղբյուրի պատկերը շարժվում է դրա հետ միասին, մինչև սպեկտրի ցանկացած կեղտոտ գիծ անհետանա: Կեղտոտության կոնցենտրացիայի չափանիշը ոսպնյակի սանդղակի ընթերցումն է: Ներկայումս այս մեթոդը մշակվել է նաև սպեկտրի ուլտրամանուշակագույն մասի հետ աշխատելու համար։ Հարկ է նշել, որ Լոկյերը կիրառել է սպեկտրային ապարատի ճեղքը լուսավորելու նույն մեթոդը և մշակել է քանակական սպեկտրային վերլուծության մեթոդ, այսպես կոչված. «երկար և կարճ տողեր» մեթոդ. 4) Սպեկտրների ուղիղ ֆոտոմետրիա. Վերը նկարագրված մեթոդները կոչվում են տեսողական: Վիզուալ ուսումնասիրությունների փոխարեն Լունդեգորն օգտագործեց ֆոտոբջիջ՝ սպեկտրային գծերի ինտենսիվությունը չափելու համար։ Բոցի հետ աշխատելիս ալկալիական մետաղների որոշման ճշգրտությունը հասել է ± 5%-ի: Կայծային արտանետումների համար այս մեթոդը կիրառելի չէ, քանի որ դրանք ավելի քիչ կայուն են, քան բոցերը: Կան նաև մեթոդներ, որոնք հիմնված են երկրորդական շղթայում ինդուկտիվության փոփոխության, ինչպես նաև սպեկտրոսկոպ մտնող լույսի արհեստական ​​թուլացման վրա, մինչև ուսումնասիրվող սպեկտրային գծերը անհետանան տեսադաշտում։

II. Սպեկտրոգրաֆիկ մեթոդներ. Այս մեթոդներով ուսումնասիրվում են սպեկտրների լուսանկարչական լուսանկարները, և սպեկտրային գծերի ինտենսիվության չափանիշը լուսանկարչական ափսեի վրա առաջացած սևացումն է։ Ինտենսիվությունը գնահատվում է կամ աչքով կամ ֆոտոմետրիկ կերպով։

Ա. Մեթոդներ առանց ֆոտոմետրիայի. 1) Վերջին տողերի մեթոդ. Երբ սպեկտրում որևէ տարրի կոնցենտրացիան փոխվում է, նրա գծերի թիվը փոխվում է, ինչը հնարավորություն է տալիս մշտական ​​գործող պայմաններում դատել որոշվող տարրի կոնցենտրացիան: Հետաքրքիր բաղադրիչի հայտնի պարունակությամբ նյութերի մի շարք սպեկտրներ են լուսանկարվում, սպեկտրոգրամների վրա որոշվում են դրա գծերի թիվը և կազմվում են աղյուսակներ, որոնք ցույց են տալիս, թե որ գծերն են տեսանելի տվյալ կոնցենտրացիաներում: Այս աղյուսակները հետագայում ծառայում են վերլուծական սահմանումների համար: Սպեկտրոգրամը վերլուծելիս որոշվում է հետաքրքրող տարրի տողերի քանակը և աղյուսակներից հայտնաբերվում տոկոսային բովանդակությունը, և մեթոդը տալիս է ոչ թե միանշանակ ցուցանիշ, այլ կոնցենտրացիայի սահմաններ, այսինքն՝ «ից-մինչև»: Առավել հուսալիորեն հնարավոր է տարբերակել կոնցենտրացիաները, որոնք միմյանցից տարբերվում են 10 գործակցով, օրինակ՝ 0,001-ից մինչև 0,01%, 0,01-ից մինչև 0,1% և այլն: Վերլուծական աղյուսակները կարևոր են միայն շատ հատուկ աշխատանքային պայմանների համար, որոնք կարող են տարբեր լինել: մեծապես լաբորատորիաների միջև; Բացի այդ, անհրաժեշտ է ուշադիր հետևել մշտական ​​աշխատանքային պայմաններին: 2) Համեմատական ​​սպեկտրային մեթոդ. Լուսանկարվում են A + x% B վերլուծված նյութի մի քանի սպեկտրներ, որոնցում որոշվում է x տարրի B պարունակությունը, իսկ դրանց միջև ընկած ընդմիջումներում նույն լուսանկարչական ափսեի վրա՝ ստանդարտ նյութերի սպեկտրներ A + a% B, A + b. % B, A + c% B, որտեղ a, b, c-ն B-ի հայտնի տոկոսն է: Սպեկտրոգրամներում B գծերի ինտենսիվությունը որոշում է, թե որ կոնցենտրացիաների միջև է գտնվում x-ի արժեքը: Գործողության պայմանների կայունության չափանիշը ինտենսիվության հավասարությունն է ցանկացած մոտակա A գծի բոլոր սպեկտրոգրամներում: Լուծումները վերլուծելիս դրանց գումարվում է նույն քանակությամբ ինչ-որ տարր՝ տալով B տողերին մոտ գիծ, ​​իսկ հետո՝ հաստատունություն: շահագործման պայմանները դատվում են այս գծերի ինտենսիվության հավասարությամբ: Որքան փոքր է a, b, c, ... կոնցենտրացիաների տարբերությունը և որքան ճշգրիտ է ստացվում A տողերի ինտենսիվության հավասարությունը, այնքան ճշգրիտ է վերլուծությունը։ Ա. Ռայսը, օրինակ, օգտագործել է a, b, c, ... կոնցենտրացիաները, որոնք կապված են միմյանց հետ՝ 1:1,5: Համեմատական ​​սպեկտրների մեթոդին կից է «կոնցենտրացիաների ընտրության» մեթոդը (Testverfahren) ըստ Գյուտիգի և Թուրնվալդի, որը կիրառելի է միայն լուծույթների վերլուծության համար։ Այն կայանում է նրանում, որ եթե a% A և x% A պարունակող երկու լուծույթներում (x-ը մեծ է կամ փոքր է a-ից), որոնք այժմ կարող են որոշվել դրանց սպեկտրից, ապա A տարրի նման քանակությունը ավելացվում է ցանկացածին. այս լուծումներից այնպես, որ նրա գծերի ինտենսիվությունը երկու սպեկտրում էլ դառնա նույնը: Սա կորոշի x կոնցենտրացիան, որը հավասար կլինի (a ± n)%-ի: Դուք կարող եք նաև ավելացնել մի այլ տարր B վերլուծված լուծույթին այնքան ժամանակ, մինչև որոշ տողերի A և B ինտենսիվությունները հավասարվեն և, ելնելով B-ի քանակից, գնահատեք A-ի պարունակությունը: 3) Հոմոլոգ զույգ մեթոդ. A + a% B նյութի սպեկտրում A և B տարրերի գծերը հավասարապես ինտենսիվ չեն, և եթե այդ ուղիղները բավարար են, կարող եք գտնել երկու այդպիսի A և B ուղիղներ, որոնց ինտենսիվությունը կլինի. լինել նույնը. Մեկ այլ A + b% B կազմի համար մյուս A և B ուղիղները հավասար կլինեն ինտենսիվությամբ և այլն: Այս երկու նույնական ուղիղները կոչվում են հոմոլոգ զույգեր: B-ի կոնցենտրացիաները, որոնցում առաջանում է մեկ կամ մի այլ հոմոլոգ զույգ, կոչվում են ամրագրման կետերայս զույգը. Այս մեթոդով աշխատելու համար պահանջվում է հոմոլոգ զույգերի աղյուսակների նախնական կազմում՝ հայտնի կազմի նյութերով: Որքան ավելի ամբողջական են աղյուսակները, այսինքն՝ որքան ավելի շատ հոմոլոգ զույգեր են դրանք պարունակում միմյանցից հնարավորինս քիչ տարբերվող ամրագրման կետերով, այնքան ավելի ճշգրիտ է վերլուծությունը: Այս աղյուսակներից բավականին մեծ քանակություն է կազմվել, և դրանք կարող են օգտագործվել ցանկացած լաբորատորիայում, քանի որ դրանց կազմման ժամանակ արտանետումների պայմանները հստակ հայտնի են և այդ պայմանները կարող են օգտագործվել։ բացարձակապես ճշգրիտ վերարտադրված: Սա ձեռք է բերվում հետևյալ պարզ տեխնիկայի միջոցով. A + a% B նյութի սպեկտրում ընտրվում են A տարրի երկու տողեր, որոնց ինտենսիվությունը մեծապես տատանվում է կախված երկրորդական շղթայում ինքնաինդուկցիայի արժեքից, այն է՝ մեկ աղեղային գիծ (պատկանում է չեզոք ատոմին) և մեկ կայծային գիծ (պատկանում է իոնին): Այս երկու տողերը կոչվում են ամրագրող զույգ. Ինքնաինդուկտիվության արժեքը ընտրելով՝ այս զույգի գծերը նույնական են դառնում, և կոմպիլյացիան կատարվում է հենց այս պայմաններում՝ միշտ նշված աղյուսակներում։ Նույն պայմաններում կատարվում է վերլուծություն, իսկ տոկոսը որոշվում է այս կամ այն ​​հոմոլոգ զույգի իրականացման հիման վրա։ Հոմոլոգ զույգ մեթոդի մի քանի փոփոխություններ կան: Դրանցից ամենակարեւորը մեթոդն է օժանդակ սպեկտր, օգտագործվում է, երբ A և B տարրերը չունեն բավարար թվով տողեր։ Այս դեպքում A տարրի սպեկտրալ գծերը որոշակիորեն կապված են մեկ այլ, ավելի հարմար G տարրի գծերի հետ, իսկ A-ի դերը սկսում է խաղալ G տարրը: Հոմոլոգիական զույգերի մեթոդը մշակվել է Գերլյաչի և. Շվեյցեր. Այն կիրառելի է ինչպես համաձուլվածքների, այնպես էլ լուծույթների համար: Դրա ճշգրտությունը միջինում մոտ ±10% է:

IN. Ֆոտոմետրիայի կիրառման մեթոդներ. 1) Բարրատի մեթոդ. Նկ. 16-ը գաղափար է տալիս մեթոդի մասին:

F 1-ը և F 2-ը երկու կայծային բացեր են, որոնց օգնությամբ ստանդարտի և վերլուծվող նյութի սպեկտրները միաժամանակ գրգռվում են։ Լույսն անցնում է 2 պտտվող հատվածներով՝ S 1 և S 2, և D պրիզմայի օգնությամբ ձևավորում է սպեկտրներ, որոնք գտնվում են մեկը մյուսից վեր։ Ընտրելով հատվածի կրճատումները՝ ուսումնասիրվող տարրի գծերին տրվում է նույն ինտենսիվությունը. որոշվող տարրի կոնցենտրացիան հաշվարկվում է կտրման արժեքների հարաբերակցությունից: 2) նման է, բայց մեկ կայծային բացվածքով (նկ. 17):

F-ից լույսը բաժանված է երկու ճառագայթների և անցնում է S 1 և S 2 հատվածներով, օգտագործելով Hüfner ռոմբուս R, սպեկտրի երկու ժապավենը ստացվում է մեկը մյուսից վեր; Sp - սպեկտրոգրաֆի ճեղքվածք. Սեկտորի կրճատումները փոխվում են այնքան ժամանակ, մինչև կեղտոտ գծի ինտենսիվությունը և հիմնական նյութի մոտակա գծերը հավասարվեն, և որոշվող տարրի տոկոսային պարունակությունը հաշվարկվում է կտրված արժեքների հարաբերակցությունից: 3) Երբ օգտագործվում է որպես լուսաչափ պտտվող լոգարիթմական հատվածգծերը սպեկտրոգրամների վրա ստանում են սեպաձև տեսք: Այս հատվածներից մեկը և նրա դիրքը շահագործման ընթացքում սպեկտրոգրաֆի նկատմամբ ներկայացված է Նկ. 18, ա և բ.

Ոլորտի կտրումը ենթարկվում է հավասարմանը

- log Ɵ = 0,3 + 0,2 լ

որտեղ Ɵ-ը ամբողջ շրջանի մասերում գտնվող աղեղի երկարությունն է, որը գտնվում է I հեռավորության վրա, չափված մմ-ով նրա ծայրից շառավղով: Գծերի ինտենսիվության չափանիշը նրանց երկարությունն է, քանի որ տարրի կոնցենտրացիայի փոփոխությամբ փոխվում է նաև սեպաձև գծերի երկարությունը։ Նախ, օգտագործելով հայտնի բովանդակությամբ նմուշներ, կառուցվում է տողի երկարության կախվածության գծապատկերը % պարունակությունից. Սպեկտրոգրամի վրա վերլուծելիս նույն գծի երկարությունը չափվում է և տոկոսը հայտնաբերվում է դիագրամից: Այս մեթոդի մի քանի տարբեր փոփոխություններ կան: Հարկ է մատնանշել Շայբեի մոդիֆիկացիան, ով օգտագործել է այսպես կոչված. կրկնակի լոգարիթմական հատված. Այս հատվածի տեսքը ներկայացված է Նկ. 19.

Այնուհետև գծերը հետազոտվում են հատուկ սարքի միջոցով: Ճշգրտություն, որը հասանելի է լոգարիթմական հատվածների միջոցով, ±(10-15)%; Scheibe-ի մոդիֆիկացիան տալիս է ±(5-7)% ճշգրտություն։ 4) Բավականին հաճախ սպեկտրալ գծերի ֆոտոմետրիան օգտագործվում է տարբեր դիզայնի լույսի և ջերմաէլեկտրական սպեկտրոֆոտոմետրերի միջոցով: Հարմար են ջերմաէլեկտրական ֆոտոմետրերը, որոնք նախատեսված են հատուկ քանակական վերլուծության համար։ Օրինակ ՆԿ. Նկար 20-ը ցույց է տալիս ֆոտոմետրի դիագրամը՝ ըստ Շեյբի.

L-ն մշտական ​​լույսի աղբյուր է K կոնդենսատորով, M-ը լուսանկարչական թիթեղ է՝ ուսումնասիրվող սպեկտրով, Sp-ը՝ ճեղքվածք, O 1 և O 2՝ ոսպնյակներ, V՝ կափարիչ, Th-ը՝ ջերմաչափ, որը միացված է գալվանոմետրին։ . Գծերի ինտենսիվության չափանիշը գալվանոմետրի ասեղի շեղումն է: Ավելի քիչ են օգտագործվում ինքնագրանցվող գալվանոմետրերը, որոնք գրանցում են գծերի ինտենսիվությունը կորի տեսքով։ Այս տեսակի ֆոտոմետրիայի կիրառման ժամանակ վերլուծության ճշգրտությունը ±(5-10)% է: Երբ զուգորդվում է քանակական վերլուծության այլ մեթոդների հետ, ճշգրտությունը կարող է լինել ավելացել; օրինակ, երեք տող մեթոդՇեյբեն և Շնեթլերը, որը հոմոլոգ զույգ մեթոդի և ֆոտոմետրիկ չափումների համադրություն է, բարենպաստ դեպքերում կարող է տալ ±(1-2)% ճշգրտություն:

Սպեկտրային վերլուծության մեթոդները հիմնված են օպտիկական արտանետումների կամ կլանման սպեկտրների ուսումնասիրության վրա: Տարբերակվում է ատոմային կլանման սպեկտրային վերլուծության (վերլուծություն՝ հիմնված կլանման սպեկտրների) և արտանետումների սպեկտրային վերլուծության միջև (վերլուծություն՝ հիմնված արտանետումների սպեկտրների վրա)։ Սպեկտրային անալիզը լայնորեն կիրառվում է տարբեր նյութերի որակական և քանակական վերլուծության համար։ Սպեկտրի բնորոշ գծերից կարելի է որոշել նյութի տարերային բաղադրությունը, իսկ սպեկտրային գծի ինտենսիվությունը նմուշում նյութի կոնցենտրացիայի չափումն է։

Արտանետումների սպեկտրոսկոպիա

Գրգռված վիճակում գտնվող տարրերի ատոմները ճառագայթում են խիստ սահմանված ալիքի երկարությամբ։ Յուրաքանչյուր տարրի արտանետման սպեկտրները (արտանետումների սպեկտրները) անհատական ​​են, դրանք բաղկացած են որոշակի բնորոշ գծերից, որոնցից կարելի է որոշել նյութի տարերային բաղադրությունը և դրա կոնցենտրացիան.

Արտանետումների սպեկտրային վերլուծության ժամանակ հետազոտվող նմուշը գոլորշիացվում կամ այրվում է, եթե այն հեղուկ կամ պինդ է, այնուհետև ենթարկվում է բարձր ջերմաստիճանի կամ էլեկտրական լիցքի՝ ատոմները գրգռված վիճակի տեղափոխելու համար, և սպեկտրը գրանցվում է: Արտանետումների որակական վերլուծությունը հանգում է վերլուծված նմուշի սպեկտրի գծերի վերծանմանը: Քանակական վերլուծությունը հիմնված է նմուշի սպեկտրալ գծերի ինտենսիվության համեմատության վրա ստանդարտ նմուշի սպեկտրի գծերի ինտենսիվության հետ, որի մեջ որոշվող տարրի պարունակությունը հայտնի է:

Գրգռման աղբյուրները կարող են լինել բոց, էլեկտրական աղեղ, կայծ, զարկերակ կամ էլեկտրական վակուումային արտանետում: Աղեղի արտանետումը առաջացնում է 5000-7000 °C ջերմաստիճան, որի դեպքում տարրերի մեծ մասի ատոմները անցնում են գրգռված վիճակի: 7000-15000 °C ջերմաստիճան ունեցող բարձր լարման կայծում գրգռվում են բարձր գրգռման պոտենցիալ ունեցող տարրերի ատոմները։ Իմպուլսային և էլեկտրական վակուումային արտանետումները օգտագործվում են իներտ գազերը գրգռելու համար:

Ըստ սպեկտրի գրանցման մեթոդի՝ առանձնանում են արտանետումների սպեկտրային վերլուծության մի քանի տեսակներ. Տեսողական վերլուծության ժամանակ որակական կազմը որոշվում է տեսանելի սպեկտրի անմիջական դիտարկմամբ։ Ավելի ճշգրիտ է լուսանկարչական անալիզը, ըստ որի սպեկտրը լուսանկարվում է լուսանկարչական ափսեի վրա, որն այնուհետև հետազոտվում է սպեկտրոպրոյեկտորի վրա՝ որակական որոշման համար կամ ֆոտոմետր՝ օգտագործելով միկրոֆոտոմետր՝ քանակական որոշման համար: Լուսանկարչական ափսեի վրա ստացվում է ուսումնասիրվող նմուշի սպեկտրային գծերին համապատասխանող գծերի ֆիքսված շարք, որի սևացման աստիճանը համաչափ է այդ գծերի ինտենսիվությանը:

Սպեկտրոպրոյեկտորները օգտագործվում են սպեկտրոգրամների վերծանման համար։ Ներքին արդյունաբերությունը արտադրում է PS-18 սպեկտրոպրոյեկտորը, որը հնարավորություն է տալիս էկրանին ստանալ 20 անգամ մեծացած սպեկտրի փոքր հատվածներ՝ հեշտացնելով դրանց վերծանումը էքսպրես որակական կամ կիսաքանակական վերլուծության ժամանակ:

Լուսանկարչական ափսեի վրա գծերի սևացման խտությունը չափվում է միկրոֆոտոմետրերի միջոցով: Լույսի հոսքն անցնում է լուսանկարչական թիթեղի չսևացած մասով, այնուհետև գալվանոմետրով ուղղվում է դեպի ֆոտոբջիջ։ Նշվում է գալվանոմետրի ասեղի շեղումը սանդղակի վրա: Այնուհետև լուսային հոսքն անցնում է թիթեղի սևացած մասով և կրկին նշվում է գալվանոմետրի ասեղի շեղումը։ Սևացման խտությունը որոշվում է հավասարմամբ.

որտեղ I0-ը լուսանկարչական ափսեի չսևացած մասով անցնող լույսի ինտենսիվությունն է. Ես լուսանկարչական ափսեի սևացած մասով անցնող լույսի ինտենսիվությունն է։

Քանի որ սևացման խտությունը համաչափ է տարրի կոնցենտրացիայի հետ, գալվանոմետրի ընթերցումների հիման վրա կառուցվում է սևացման կախվածության չափորոշիչ գրաֆիկ: Օգտագործելով այս գրաֆիկը, որոշվում է տարրի բովանդակությունը: Սպեկտրոգրամի վրա գծերի սևացման խտությունը որոշելու համար օգտագործվում է MF-2 (կամ MF-4) միկրոֆոտոմետր և IFO-451 երկու ճառագայթով միկրոֆոտոմետր:

Ֆոտոէլեկտրական արտանետումների վերլուծության ժամանակ անալիտիկ գծերը գրանցվում են ֆոտոբջիջների միջոցով: Վերլուծության արդյունքը նշվում է չափիչ սարքի սանդղակի վրա կամ գրանցվում է ինքնաձայնագրող սարքի ժապավենի վրա:

Քվարցային սպեկտրոգրաֆ ISP-28. ISP-28 սպեկտրոգրաֆը օգտագործվում է 200-600 նմ ալիքի երկարության տիրույթում սպեկտրներ ստանալու համար: Իրականացնում է մետաղների, համաձուլվածքների, հանքաքարերի, օգտակար հանածոների և այլ նյութերի որակական և քանակական անալիզներ։ Նկ. 126-ը ցույց է տալիս սարքի օպտիկական դիագրամը: Աղբյուր 1-ից լույսը (աղեղ կամ կայծ) 3-5 ոսպնյակի կոնդենսատորի միջով, որը պաշտպանված է մետաղի ցայտումներից քվարց ափսե 2-ով, ուղղվում է 6 հայելային ոսպնյակի կիզակետում գտնվող ճեղքվածք 8: Լույսի զուգահեռ ճառագայթ Այս ոսպնյակից արտացոլվածն ուղղվում է դեպի քվարցային պրիզմա 9։ Բացահայտ ցրված լույսը կենտրոնանում է քվարցային ոսպնյակով 10՝ լուսանկարչական ափսեի էմուլսիայի վրա 11։

Այլ սպեկտրոգրաֆներ. Կվարցային լաբորատոր ISP-30 սպեկտրոգրաֆը օգտագործվում է մետաղների, համաձուլվածքների և հանքաքարերի որակական վերլուծության համար; Ապակե երեք պրիզմայով սպեկտրոգրաֆ ISP-51 օգտագործվում է փոքր քանակությամբ սպեկտրային գծերով տարրեր պարունակող նյութերի վերլուծության համար։ Հատկապես բարդ սպեկտրով տարրեր պարունակող նյութերը վերլուծելու համար օգտագործվում է STE-1 սպեկտրոգրաֆը։ Մետաղների, հանքաքարերի, օգտակար հանածոների և այլնի որակական և քանակական վերլուծության համար օգտագործվում է երկարակենտրոն սպեկտրոգրաֆ DFS-8 (երեք փոփոխություն) դիֆրակցիոն ցանցերով և դիֆրակցիոն սպեկտրոգրաֆ DFS-452։

Ֆլեյմի ֆոտոմետրիա

Ֆլեյմի ֆոտոմետրիան արտանետումների սպեկտրային վերլուծության առավել ճշգրիտ մեթոդներից մեկն է: Այս մեթոդը լայնորեն կիրառվում է ալկալային և հողալկալիական մետաղների որոշման համար։ Ֆլեյմի ֆոտոմետրիայի մեթոդի էությունը հետեւյալն է.

Վերլուծված նյութի լուծույթը սեղմված օդով ցողվում է գազայրիչի բոցավառման գոտում, որտեղ այրվում է ացետիլեն, ջրածին, լուսավորություն կամ այլ գազ։ Այրիչի բոցը նաև էներգիայի աղբյուր է ատոմները գրգռելու համար: Օպտիկական սարքը ընտրում է որոշվող տարրի սպեկտրային գիծը և չափում է դրա ինտենսիվությունը՝ օգտագործելով ֆոտոբջիջ: Սպեկտրային գծի ինտենսիվությունը համաչափ է լուծույթում աղի կոնցենտրացիայի (որոշակի սահմաններում): Տարրի կոնցենտրացիան որոշվում է տրամաչափման կորի միջոցով: Ստորև բերված են որոշ դյուրավառ գազային խառնուրդների բաղադրությունը և դրանց այրման ժամանակ ստացված միջին ջերմաստիճանը (°C).

Դյուրակիր բոցի լուսաչափ PPF-UNIZ: PPF-UNIZ լուսաչափի սխեմատիկ դիագրամը ներկայացված է Նկ. 127. Բալոնից (կամ քաղաքային ցանցից) այրվող գազն անցնում է մանոստատ 2, բուֆերային շշով 3, ֆիլտր 4 և միկրոծորակ 5-ով մտնում է խառնիչ 7, որը միաժամանակ կատարում է կաթիլների հեռացման գործառույթը: Գազի ճնշումը մանոստատից հետո պահպանվում է հաստատուն՝ օգտագործելով միկրո ծորակ 5 և չափվում է U-աձև հեղուկի ճնշման չափիչով 6: Ավելորդ գազը դուրս է գալիս լաբորատոր այրիչ 1 և այրվում:

Սեղմված օդը կոմպրեսորից (առանց յուղի քսման օգտագործման) կամ բալոնից մտնում է 3 դյույմանոց բուֆերային շիշ, այնուհետև ֆիլտրի մեջ 13: Օդի ճնշումը պահպանվում է հաստատուն՝ օգտագործելով միկրո ծորակ 12 և չափվում է ճնշաչափով 11: Օդը մտնում է հեղուկացիր 8, որտեղ վերլուծված լուծույթը ներծծվում է ապակուց 10: Լուծույթը նուրբ ատոմացված աերոզոլի տեսքով մտնում է խառնիչ 7, որտեղ այն խառնվում է դյուրավառ գազի հետ, գազ-օդ խառնուրդը դուրս է գալիս խառնիչից, պարունակում է. ուսումնասիրվող տարրը ցողված վիճակում և մտնում է այրիչ 20 կաթիլ բռնիչի միջոցով 14:

Նատրիումի դեղին բոցի գծի ալիքի երկարությունը 589±5 մկմ է, կալցիումի կարմիր գիծը՝ 615±5 մկմ, իսկ կալիումի ինֆրակարմիր գիծը՝ 766±5 մկմ։ Այս գծերի ինտենսիվությունը գրանցվում է ֆոտոխցիկ 16-ով, որը հագեցած է փոխարինելի ինտերֆերենցի ֆիլտրերով 17 և դիֆրագմներով 18: Նատրիումի և կալցիումի որոշման ժամանակ օգտագործվում են AFI-5 տիպի սելենի ֆոտոբջիջներ՝ 460-500 μA/lm զգայունությամբ, կալիումի որոշումը՝ FESS-UZ տիպի արծաթե ծծմբային ֆոտոբջիջ՝ 6000-9000 µA/lm զգայունությամբ: Ֆոտոբջիջները և լուսային ֆիլտրերը պաշտպանված են բոցի ուղղակի ջերմային ճառագայթումից ապակե էկրանով 19: Ստացված ֆոտոհոսանքները գրանցվում են 21 տիպի M-95 մագնիսաէլեկտրական միկրոամպաչափով, որին երեք ֆոտոբջիջներից երկուսը միացված են փոխհատուցման սխեմայի համաձայն: էլեկտրական անջատիչ 15.

Սարքի հետ աշխատելուց առաջ բացեք 10 դուռը (նկ. 128) և ամրացրեք այն սողնակով: Ռետինե խողովակ միացված է հեղուկացիր 12-ի արտահոսքի խողովակին և իջեցվում է 20-25 սմ բարձրությամբ պատնեշային հեղուկով անոթի մեջ 25-30 մլ թորած ջրի տարողությամբ բաժակ 13-ի տակ: սրսկիչը. Դռան վրա տեղադրված է պաշտպանիչ սարք (երեսկալ) 11 և սարքը միացված է 220 Վ (50 Հց) փոփոխական հոսանքի ցանցին։ Միացրեք կոմպրեսորը օդ մատակարարելու համար և դանդաղորեն պտտելով միկրո ծորակի «օդի» բռնակը 4 ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ՝ հասնել թորած ջրի լավ ատոմիզացման, այսինքն. բարձր ցրված աերոզոլի ձևավորում: Օդի օպտիմալ ճնշումը (4-8) * 10000 Պա (0,4-0,8 ատմ) չպետք է փոխվի ամբողջ չափման ընթացքում:

Դանդաղ պտտելով միկրո ծորակի «գազի» 5 բռնակը, գազ մատակարարեք այրիչին և 10-20 վրկ հետո վառեք այն այրիչի մուտքի մոտ և մանոստատի ելքի մոտ: Գազամատակարարումը կարգավորվում է այնպես, որ բոցի ներքին կոնը ներկված լինի կանաչ, իսկ արտաքինը՝ կապտավուն կապույտ։ Օգտագործելով 9-րդ բռնակը, այրիչը դրեք այնպիսի դիրքում, որով բոցի ներքին կոնը իջեցված է դիֆրագմայի մուտքի եզրից 5-6 սմ ցածր:

Չափումները սկսվում են լուսաչափական բջիջը տաքացնելուց 20 րոպե հետո: Ջեռուցման ժամանակահատվածում բջջային դիֆրագմը պետք է ամբողջովին բաց լինի, միկրոամպաչափը միացված է ցածր զգայունության (1.0 μA) և թորած ջուրը ներմուծվում է այրիչի կրակի մեջ: Ֆոտոէլեկտրական բջիջը տաքացնելուց հետո դիֆրագմը փակվում է, միկրոամպաչափ 6-ի բռնակն անցնում է ամենաբարձր զգայունության (0,1 μA) և միկրոամպաչափի ցուցիչը զրոյի է սահմանվում՝ պտտելով սարքի աջ կողմում գտնվող ուղղիչի գլուխը:

Կալիբրացիայի կորի կառուցման համար պատրաստվում են ստանդարտ լուծումների մի շարք: Պահեստային լուծույթը պատրաստելու համար 2,385 գ կալիումի քլորիդ KCl (ռեագենտի աստիճան) լուծում են 500 մլ ծավալային կոլբայի մեջ և նոսրացնում ջրով մինչև նշագիծը: Այս լուծույթից 5,00 մլ խողովակով լցրեք 500 մլ ծավալային կոլբայի մեջ և նոսրացրեք թորած ջրով մինչև նշագիծը (100 անգամ նոսրացում): Ստացված լուծույթը պարունակում է 25 մգ կալիում 1 մլ-ում նրանից պատրաստվում են 5, 10, 15 և 20 մգ կալիում պարունակող լուծույթներ։ Դա անելու համար 20, 40, 60 և 80 մլ 25 մգ/մլ կալիում պարունակող լուծույթը խողովակավորեք 100 մլ ծավալային կոլբայի մեջ և ծավալը ջրով նոսրացրեք մինչև նշագիծը:

Այս լուծումները հաջորդաբար ներմուծվում են այրիչի կրակի մեջ և գրանցվում են միկրոամետրերի ընթերցումները: Մի լուծույթից մյուսը տեղափոխելիս հեղուկացիրը լվանում են թորած ջրով, մինչև միկրոամպաչափի սլաքը վերադառնա զրոյի: Ստացված տվյալների հիման վրա կառուցվում է տրամաչափման գրաֆիկ՝ միկրոամետրերի ընթերցումներ (աբսցիսայի առանցքի երկայնքով) - որոշվող տարրի կոնցենտրացիան (օրդինատների առանցքի երկայնքով) (մգ/մլ):

Փորձարկման լուծույթում տարրի կոնցենտրացիան որոշելու համար այն մտցվում է այրիչի կրակի մեջ և գրանցվում միկրոամպաչափերի ընթերցումները, որից, օգտագործելով տրամաչափման գրաֆիկը, հայտնաբերվում է որոշվող տարրի կոնցենտրացիան: Վերլուծության ողջ գործընթացի ընթացքում անհրաժեշտ է պահպանել օդի և գազի մշտական ​​ճնշում:

Բացի չափաբերման կորի միջոցով կոնցենտրացիայի որոշման մեթոդից, օգտագործվում է լուծույթների սահմանափակման մեթոդը, այսինքն. ուսումնասիրվող լուծույթը վերլուծելիս վերցնել միկրոամպաչափի ցուցումներ և զուգահեռաբար՝ սարքից ստանդարտ լուծույթները վերլուծելիս՝ ավելի ցածր և բարձր կոնցենտրացիաներով լուծույթներ: Կալիումի պարունակությունը (մգ/լ) հաշվարկվում է բանաձևով

որտեղ c1-ն ավելի խտացված ստանդարտ լուծույթում կալիումի պարունակությունն է. c2 - կալիումի պարունակությունը ավելի քիչ խտացված ստանդարտ լուծույթում. I1 - միկրոամետրերի ընթերցումներ ավելի բարձր կոնցենտրացիայով ստանդարտ լուծույթը վերլուծելիս. I2 - միկրոամետրերի ընթերցումներ ավելի ցածր կոնցենտրացիայով ստանդարտ լուծույթը վերլուծելիս. Ix - միկրոամետրերի ընթերցումներ փորձարկման լուծույթը վերլուծելիս:

Ֆլեյմի լուսաչափ Flapho-4.Նատրիումի, կալիումի, կալցիումի, լիթիումի և կապարի սերիական որոշման երկալիք սարք՝ բարձր զգայունությամբ։ Արտադրված է ԳԴՀ-ում։

Նմուշի փորձարկման լուծույթը ներծծվում է հոսելով. ցողել սեղմված օդով և վերածվել աերոզոլի։ Աերոզոլը մտնում է հատուկ բաք, որտեղ դրա հետ խառնվում է դյուրավառ գազ (ացետիլեն կամ պրոպան), և ստացված խառնուրդը մատակարարվում է մաքրված օդով շրջապատված այրիչին։ Գազի բոցի մեջ ուսումնասիրվող նյութը գոլորշիանում է, և նրա ատոմները գրգռվում են։ Մետաղացված միջամտության ֆիլտրը բոցի ընդհանուր սպեկտրից ընտրում է մոնոխրոմատիկ ճառագայթման բաղադրիչ, որն ընկնում է սելենի ֆոտոբջիջի վրա: Արդյունքում առաջացող ընդհատվող ֆոտոհոսանքն ուժեղացվում է և մատակարարվում չափիչ կամ ձայնագրող սարքին: Սարքի դիագրամը ներկայացված է Նկ. 129։

Այլ բոցի լուսաչափեր.Երեք ալիքային բոցի լուսաչափ FP-101 Na, K, Ca և Li-ի կոնցենտրացիան որոշելու համար; Ֆլեյմի լուսաչափ PFM ալկալիների և հողալկալիական տարրերի, ինչպես նաև մագնեզիումի, բորի, քրոմի և մանգանի կոնցենտրացիաների քանակական որոշման համար. Ֆլեյմի ֆոտոմետրիկ հեղուկի անալիզատորներ PAZH-1 և BIAN-140 լուծույթներում K, Na, Ca և Li միկրոքանակները որոշելու համար, բոցային ֆոտոմետր կենսաբանական հեղուկներում Na և K որոշելու համար:

Ատոմային կլանման սպեկտրոֆոտոմետրիա

Ցածր ջերմաստիճանի բոցի գոտում գտնվող չգրգռված վիճակում գտնվող ազատ ատոմներն ունեն լույսը ընտրողաբար կլանելու հատկություն։ Տարրի ատոմների կողմից կլանված լույսի ալիքի երկարությունը նույնն է, ինչ այդ տարրի ատոմներից արձակված լույսի ալիքի երկարությունը: Հետևաբար, օգտագործելով կլանման սպեկտրի բնորոշ գծերը և դրանց ինտենսիվությունը, հնարավոր է վերլուծել նյութերը՝ որոշելով դրանց բաղադրությունը և դրա բաղկացուցիչ տարրերի կոնցենտրացիան։

Ատոմային կլանման վերլուծություն իրականացնելու համար ուսումնասիրվող նյութը գոլորշիացվում է՝ այն սնելով ցածր ջերմաստիճանի բոցի գոտի: Գոլորշիացված նյութի մոլեկուլները տարանջատվում են ատոմների։ Լույսի հոսքը, որի սպեկտրում կա նյութի կողմից կլանված լույսի գիծ, ​​անցնելով այս բոցով, թուլանում է, և որքան մեծ է վերլուծված նյութի կոնցենտրացիան, այնքան ավելի։

Նկ. 130-ը ցույց է տալիս ատոմային կլանման վերլուծության տեղադրման սխեմատիկ դիագրամ: Լիցքաթափման խողովակ 1-ից (սնամեջ կաթոդ) լույսը անցնում է այրիչ 2-ի բոցով և կենտրոնանում է մոնոխրոմատոր 3-ի ճեղքի վրա: Այնուհետև ճառագայթումը հարվածում է ֆոտոբազմապատկիչ խողովակին կամ ֆոտոբջիջ 4-ին: Մոնոքրոմատորն ընտրում է ճառագայթումը ալիքի երկարությամբ, որը կլանված է: ուսումնասիրվող տարրը ընդհանուր լույսի հոսքից: Հոսանքն ուժեղացվում է 5-րդ բլոկում և գրանցվում 6-րդ չափիչ սարքի միջոցով:

Որոշումը բաղկացած է բոցի միջով անցնող լույսի ինտենսիվությունների հարաբերակցության չափումից՝ դրա մեջ ներմուծված անալիտով և առանց դրա: Քանի որ այրիչի բոցում ուսումնասիրվող տարրի սպեկտրալ գծի ինտենսիվությունը պարզվում է, որ ավելի մեծ է, քան դրանց ճառագայթման ինտենսիվությունը խոռոչ կաթոդից, վերջինիս ճառագայթումը մոդուլացվում է: Ճառագայթման մոդուլյացիան (փոփոխելով տատանումների ամպլիտուդը և հաճախականությունը) իրականացվում է պտտվող սկավառակի միջոցով, անցքերով (մոդուլատոր 7), որը գտնվում է խոռոչ կաթոդի և բոցի միջև: Ուժեղացուցիչ 5-ը պետք է ունենա առավելագույն շահույթ նույն հաճախականության համար, որով մոդուլացվում է խոռոչ կաթոդի ճառագայթումը:

Ատոմային կլանման սպեկտրոֆոտոմետր AAS-1.Նախատեսված է կլանման և արտանետումների սպեկտրալ վերլուծության համար: Թույլ է տալիս սահմանել 65 տարր:

Գործողության սկզբունքը.Հեղուկ նմուշը ատոմիզացվում է օքսիդացնող գազի միջոցով, խառնվում է դյուրավառ գազի հետ (ացետիլեն կամ պրոպան) և այրվում այրիչի կրակի մեջ: Սնամեջ կաթոդային լամպի ճառագայթումը անցնում է այրիչի բոցով: Դիֆրակցիոն մոնոխրոմատորով համապատասխան գիծ ընտրելուց հետո ճառագայթումն ուղղվում է դեպի ֆոտոբազմապատկիչ։ Ուղղակի հոսանքի բաղադրիչը, որն առաջանում է ինքնաճառագայթման հետևանքով, ճնշված է: Ֆոտոմուլտիպլիկատորից ստացվող ազդանշանն ուժեղացվում է, ուղղվում է զգայուն ուղղիչով և գրանցվում: Սարքը կարգավորվում և վերահսկվում է ստանդարտ լուծումների միջոցով:

Նկ. 131-ը ցույց է տալիս AAS-1 ատոմային կլանման սպեկտրոֆոտոմետրի դիագրամը:

Սարքի դիզայն.Սարքն ունի գազերի մատակարարման կցամաս, ցողման և այրման համակարգ, սնամեջ կաթոդներով լամպերի փոխարինելի սարք, օպտիկական համակարգ և ընդունող սարք՝ ուժեղացուցիչով և ցուցիչով։

Այրիչի բոցը սնուցվում է ացետիլենի կամ պրոպանի և սեղմված օդի խառնուրդով: Գազերը այրման համակարգ են մտնում սովորական բալոններից՝ ճշգրտված (առաջնային) ճնշման կրճատիչներով: Յուղազուրկ օդի մատակարարումն ապահովվում է թաղանթային կոմպրեսորով (16 լ/րոպե 3*100000 Պա (3 ատմ) ճնշման դեպքում): Սարքի փականների համալիրն ունի կարգավորելի (երկրորդային) փոխանցման տուփեր և հոսքաչափեր՝ յուրաքանչյուր գազի հոսքի արագությունը վերահսկելու համար, ինչպես նաև կերամիկական փոշու ֆիլտրեր և լրացուցիչ ացետիլենով ողողման շիշ: Անվտանգության փականը ավտոմատ կերպով դադարեցնում է դյուրավառ գազի մուտքը, երբ սեղմված օդի գործառնական ճնշումը նվազում է (օրինակ, մատակարարման գուլպանի ոլորման կամ պատռվելու պատճառով); փականը վերացնում է գազի մատակարարման սխալ կարգը բոցը բռնկելիս:

Ատոմացման և այրման համակարգը տեղադրված է շարժական լամինացված ապակե պատուհանի հետևում, որը թույլ է տալիս դիտարկել համակարգը: Օղակաձև վարդակով պղտորիչն ունի ատոմացման բարձր գործակից և բնութագրվում է հեղուկի ցածր հոսքով (3,4 մլ/րոպե կամ 0,5 մլ ամբողջ վերլուծության ընթացքում): Այրիչը հագեցված է փոխարինելի վարդակների գլխիկներով՝ մեկ բացվածքով կլանման վերլուծության համար (Նկար 132, ա) և երկու բազմանցք (Mecker այրիչներ ցանցով) արտանետումների վերլուծության համար (նկ. 132,6):

Չորս խոռոչ կաթոդային լամպերի համար կարգավորվող պահակները տեղադրված են սարքում, որը թույլ է տալիս արագ փոխել լամպերը: Լամպերից մեկը փոխարինելուց հետո ամրակները կարգավորելու կարիք չկա:

Օպտիկական համակարգը լամպի ճառագայթումը նեղ ճառագայթի տեսքով ուղղում է բոցի վրա: Պատկերային համակարգի հետ խողովակի կողային տեղաշարժի պատճառով ճառագայթումը մեկ կամ երեք անգամ անցնում է բոցի միջով՝ վերլուծության զգայունությունը բարձրացնելու համար: Բարձր բացվածքով դիֆրակցիոն մոնոխրոմատորը ընտրում է ցանկալի ռեզոնանսային գիծը տրված խոռոչ կաթոդ լամպի գծային սպեկտրից: Մոնոխրոմատորի ճեղքի լայնությունը կարգավորվում է 0-ից 2 մմ:

Ճշգրիտ դիֆրակցիոն ցանցը՝ 1 մմ-ի համար 1300 տողով և 1,5 նմ/մմ անկյունային դիսպերսիայով, ունի բարձր լուծաչափ: Վանդակաճաղի սպեկտրալ տիրույթը 190-ից 820 նմ է:

Ճառագայթման ընդունիչը 12 աստիճանանոց ֆոտոբազմապատկիչ է։ Գործիքավորման ուժեղացուցիչը, խոռոչ կաթոդային լամպի սնուցման աղբյուրը և ֆոտոբազմապատկիչները գործում են տրանզիստորների վրա և ունակ են փոխհատուցելու ցանցի լարման տատանումները +10-ից -15%:

Սարքի ընթերցումները չափվում են հավաքիչի ցուցիչի միջոցով, որն ունի երեք սանդղակ. գծային սանդղակ 0-ից 100 և աշխատանքային լարման սանդղակ 0-ից մինչև 16 մՎ: Սարքին կարող է միացված լինել ձայնագրող կամ հաշվողական սարք՝ կոնցենտրացիան որոշելու կամ տվյալները մշակելու համար: Որոշումների զգայունությունը (մգ/լ) հետևյալն է.

Սարքը աշխատում է 220 Վ, 50 Հց փոփոխական հոսանքի ցանցից: Արտադրված է ԳԴՀ-ում։

Այլ կենցաղային ատոմային կլանման սպեկտրոֆոտոմետրեր.ատոմային կլանման սպեկտրոֆոտոմետր S-302 երկաթի, պղնձի, ցինկի, կոբալտի, նիկելի, բիսմուտի, կալցիումի և այլ տարրերի հետքի քանակությունը որոշելու համար. ավտոմատացված ատոմային կլանման սպեկտրոֆոտոմետր AA-A՝ բարձր զգայունությամբ կալցիումի և պղնձի որոշման համար. «Սատուրն» - բոցի ատոմային կլանման կիսաավտոմատ ձայնագրող սպեկտրոֆոտոմետր 32 տարրի որոշման համար; «Սպեկտր-1»-ը ատոմային կլանման սպեկտրոֆոտոմետր է ավելի քան 40 տարրերի արագ որոշման համար՝ մոտավորապես 0,2 մկգ/մլ զգայունությամբ։

Perkin-Elmer ատոմային կլանման սպեկտրոֆոտոմետրը, մոդել 603, արտադրված է Անգլիայում: Ապահովում է որոշման բարձր ճշգրտություն և արագություն: Բոցը բռնկելու համար օգտագործվում է դյուրավառ թթվածին-ացետիլեն խառնուրդ։

Սպեկտրաներ, դրանց ստացման եղանակներ, առանձնահատկություններ, դասակարգում և վերլուծական նպատակներով կիրառում։ Սպեկտրային գործիքների հիմնական տարրերը և դրանց նպատակը

Անալիզի սպեկտրային մեթոդները մեթոդներ են, որոնք հիմնված են նյութերի քիմիական կազմը և կառուցվածքը դրանց սպեկտրից որոշելու վրա:

Նյութի սպեկտրը էլեկտրամագնիսական ճառագայթումն է, որը դասավորված է ըստ ալիքի երկարության, արտանետվող, կլանված, ցրված կամ բեկված նյութի կողմից: Էլեկտրամագնիսական ճառագայթման (էներգիայի) արտանետումների (արտանետումների) սպեկտրների ստացման և ուսումնասիրման վրա հիմնված մեթոդները կոչվում են արտանետում, կլանում (կլանում)՝ կլանում, ցրում - ցրման մեթոդներ, բեկումը՝ բեկում։

Նյութի սպեկտրը ստացվում է ջերմաստիճանի, էլեկտրոնների հոսքի, լույսի հոսքի (էլեկտրամագնիսական էներգիա) որոշակի երկարությամբ (ճառագայթման հաճախականության) և այլ մեթոդների վրա ազդելու միջոցով։ Որոշակի ազդեցության էներգիայի դեպքում նյութը կարող է անցնել գրգռված վիճակի: Այս դեպքում տեղի են ունենում գործընթացներ, որոնք հանգեցնում են որոշակի ալիքի երկարությամբ ճառագայթման սպեկտրում (Աղյուսակ 2.2.1):

Էլեկտրամագնիսական ճառագայթման արտանետումը, կլանումը, ցրումը կամ բեկումը կարելի է համարել որպես վերլուծական ազդանշան, որը տեղեկատվություն է կրում նյութի կամ դրա կառուցվածքի որակական և քանակական կազմի մասին: Ճառագայթման հաճախականությունը (ալիքի երկարությունը) որոշվում է ուսումնասիրվող նյութի բաղադրությամբ, իսկ ճառագայթման ինտենսիվությունը համաչափ է այն մասնիկների քանակին, որոնք առաջացրել են դրա տեսքը, այսինքն. խառնուրդի նյութի կամ բաղադրիչի քանակը.

Վերլուծական մեթոդներից յուրաքանչյուրը սովորաբար չի օգտագործում նյութի ամբողջ սպեկտրը, որն ընդգրկում է ռենտգենյան ճառագայթներից մինչև ռադիոալիքներ ալիքի երկարության միջակայքը, այլ միայն դրա որոշակի մասը: Սպեկտրային մեթոդները սովորաբար տարբերվում են սպեկտրային ալիքների երկարությունների շրջանակով, որոնք գործում են տվյալ մեթոդի համար՝ ուլտրամանուշակագույն (ուլտրամանուշակագույն), ռենտգեն, ինֆրակարմիր (IR), միկրոալիքային վառարան և այլն:

Մեթոդները, որոնք գործում են ուլտրամանուշակագույն, տեսանելի և IR տիրույթներում, կոչվում են օպտիկական: Դրանք առավել օգտագործվում են սպեկտրային մեթոդներում՝ շնորհիվ սպեկտրի ստացման և գրանցման սարքավորումների համեմատական ​​պարզության։

Օպտիկական տիրույթում սպեկտրները ատոմների կամ մոլեկուլների էներգիայի փոփոխության արդյունք են։

Աղյուսակ 2.2.1

Ճառագայթման տեսակը		Ատոմային և մոլեկուլային գործընթացներ	Գրգռման աղբյուրները	Ռադիացիոն դետեկտորներ
, նմ	Անուն
10-3	-ճառագայթում	Միջուկային	Ցիկլոտրոններ	Գայգերը հաշվում է,
10-2	ռենտգեն	ռեակցիաներ	ցինտիլացիոն հաշվիչներ, լուսանկարչական թիթեղներ
10-1	Արտաքին անցումներ	Ռենտգենյան խողովակներ
100	էլեկտրոններ
101	Ուլտրամանուշակագույն վակուում
2·102	Ուլտրամանուշակագույն հեռավորություն	Արտաքին էլեկտրոնների անցումներ	Ռենտգեն խողովակներ, կայծ, բոց, աղեղ	Ֆոտոբջիջներ, լուսանկարչական նյութեր
3·102	Ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները մոտ են
375-750	Տեսանելի	Աչք, ֆոտոսել
104	IR մոտ	Մոլեկուլների թրթռումներ	Ջեռուցվող մետաղական թելեր	Վակուումային ջերմազույգեր,
105	Հետագա	Մոլեկուլների պտույտ	բոլոմետրեր

Ատոմի կամ մոլեկուլի էներգիայի փոփոխության արդյունքում նրանք հիմնական վիճակից E0 հնարավոր նվազագույն ներքին էներգիայով տեղափոխվում են գրգռված վիճակ E1 էներգիայով։ Ներքին էներգիան դիսկրետ (քվանտային) մեծություն է, հետևաբար ատոմի կամ մոլեկուլի անցումը հիմնական վիճակից մյուսին միշտ ուղեկցվում է էներգիայի կտրուկ փոփոխությամբ, այսինքն. էներգիայի մի մասը (քվանտ) ստանալը կամ տալը։

Էլեկտրամագնիսական ճառագայթման քվանտները ֆոտոններ են, որոնց էներգիան հայտնի առնչությամբ կապված է ճառագայթման հաճախականության և ալիքի երկարության հետ։

E = h ·  =

,

որտեղ E = E1 - E2, E1-ը սկզբնական էներգիան է, իսկ E2-ը ատոմի կամ մոլեկուլի վերջնական վիճակի էներգիան է, որի միջև տեղի է ունենում անցում. h - Պլանկի հաստատուն; c-ն լույսի արագությունն է;  - հաճախականություն;  - էլեկտրամագնիսական ճառագայթման ալիքի երկարություն.

Երբ ատոմը գրգռված է, էլեկտրոնները շարժվում են արտաքին լցված մակարդակներից դեպի չլցված ավելի բարձր էներգիայի մակարդակներ:

Ատոմը չի կարող երկար մնալ գրգռված վիճակում։ Նա ձգտում է տալ ստացած ավելորդ էներգիան և վերադառնալ չգրգռված վիճակի։ Շատ կարճ ժամանակ անց (10-8 - 10-7 վրկ) ատոմը գրգռված վիճակից ինքնաբերաբար վերադառնում է գետնին կամ միջանկյալ վիճակին։

Երբ էլեկտրոնը վերին մակարդակից անցնում է ստորին մակարդակ, ազատվում է ֆոտոն՝ որոշակի  և  ճառագայթման քվանտ:

Սխեմատիկորեն ատոմների էլեկտրոնային անցումները տարբեր վիճակների միջև, որոնք ուղեկցվում են էլեկտրամագնիսական ճառագայթման քվանտների արտանետմամբ և կլանմամբ, կարող են ներկայացվել դիագրամի տեսքով (նկ. 2.2.1):

Հորիզոնական գծեր Նկար 2.2.1-ում: Պատկերված են ատոմի տարբեր վիճակների էներգիայի մակարդակները։ E0 մակարդակը հիմնական վիճակի մակարդակն է. E1, E2, E3 - հուզված վիճակների մակարդակները էներգիայի ավելացման կարգով: Ուղղահայաց սլաքները համապատասխանում են ֆոտոնի արտանետմանը (ներքև սլաք) կամ կլանմանը (): Ակնհայտ է, որ

01 = 10, 13 = 31 և այլն:

Ատոմի ցանկացած էլեկտրոնային անցման ժամանակ արտանետվող կամ ներծծվող ֆոտոնների ամբողջությունը, որը ստեղծում է մեկ ալիքի երկարությամբ ճառագայթում, կոչվում է սպեկտրային գիծ։ Սպեկտրային գծի ալիքի երկարությունը կարելի է որոշել  = կապից

. Հատուկ ատոմի (մոլեկուլի) հետ կապված սպեկտրային գծերի բազմությունը կազմում է այդ ատոմի (մոլեկուլի) սպեկտրը։

E1  E2 անցման արդյունքում առաջացած սպեկտրը կոչվում է արտանետման սպեկտր, իսկ E1  E2-ում՝ կլանման սպեկտր: Անցումներն ու համապատասխան սպեկտրային գծերը, որոնք անցնում են հիմնական էներգիայի մակարդակից կամ դեպի այն, կոչվում են ռեզոնանսային։

Սպեկտրային գիծը գրգռելու համար պահանջվում է որոշակի էներգիա, որը կոչվում է գրգռման պոտենցիալ: Եթե ​​դուք չափազանց շատ էներգիա եք հաղորդում ատոմին, կարող է տեղի ունենալ էլեկտրոնի ամբողջական հեռացում, այսինքն. ատոմի իոնացում. Դրա համար պահանջվող էներգիան կոչվում է իոնացման ներուժ: Ռեզոնանսային գծերը ամենապայծառն են և բնութագրվում են գրգռման նվազագույն ներուժով:

Մոլեկուլի էներգիայի փոփոխությունն ուղեկցվում է ինչպես թրթռումների, այնպես էլ պտույտների էներգիայի փոփոխությամբ, այսինքն. մոլեկուլը չունի զուտ էլեկտրոնային անցումներ, սակայն հնարավոր են միայն էլեկտրոնային-վիբրացիոն-պտտվող (EV) անցումներ: Մոլեկուլում հնարավոր ECV անցումների թիվը շատ ավելի մեծ է, քան ատոմներում, հետևաբար, որպես կանոն, մոլեկուլների սպեկտրները ավելի բարդ են և բաղկացած են օպտիկական ալիքի երկարության տիրույթում ավելի մեծ թվով սպեկտրային գծերից: Մոլեկուլի էներգիայի մակարդակների սխեմատիկ դիագրամը կարող է ներկայացվել հետևյալ կերպ (նկ. 2.2.2):

Նկ.2.2.2. Մոլեկուլային էներգիայի մակարդակների դիագրամ

Ե՛վ մոլեկուլների, և՛ ատոմների համար ոչ բոլոր հնարավոր անցումները տեղի են ունենում: Անցումները կարգավորվում են այսպես կոչված ընտրության կանոններով. թույլատրվում են անցումներ, որոնցում քվանտային թիվը փոխվում է մեկով (օրինակ՝ Sp, pd և այլն)։

Վերլուծական նպատակներով կարող են օգտագործվել և՛ արտանետումների, և՛ կլանման սպեկտրները, քանի որ դրանք փոխկապակցված են: Օրինակ, պրիզմայով անցնող շիկացած նատրիումի մետաղի գոլորշիից արձակված լույսը առաջացնում է երկու շատ մոտ դեղին գծեր՝ 589,0 և 589,6 մկմ ալիքի երկարություններով։ Սրանք այսպես կոչված D - նատրիումի գծերն են: Մյուս կողմից, եթե նատրիումի գոլորշու միջով անցկացնեք պոլիխրոմատիկ սպիտակ լույսը (այսինքն՝ լույսի ճառագայթների մի շարք բոլոր ալիքների երկարությամբ), այնուհետև ապակյա պրիզմայի մեջ այն տարրալուծեք իր բաղադրիչ գույների, ապա շարունակական սպեկտրի ֆոնի վրա երկու. սև գծերը կհայտնաբերվեն հենց D - գծերում: Հետևաբար, նատրիումի գոլորշին կլանում է ճառագայթումը հենց այն ալիքի երկարություններում, որոնք նրանք արձակում են հուզվելիս:

Սա ընդհանուր օրինաչափություն է, ուստի սպեկտրային վերլուծությունը կարող է իրականացվել՝ օգտագործելով և՛ արտանետումների, և՛ կլանման սպեկտրը: Առաջին մեթոդը հարմար է այն նյութերի վերլուծության համար, որոնցում բաղկացուցիչ նյութերի, ինչպիսիք են մետաղները և գազերը, արտանետումների սպեկտրը հեշտությամբ գրգռվում է, իսկ երկրորդ մեթոդն ավելի հարմար է այն նյութերի վերլուծության համար, որոնցում դժվար է բաղկացուցիչ նյութերը գրգռել (օրինակ. լուծումներ):

Արտանետումների սպեկտրները բաժանվում են շարունակական, գծավոր և գծային (նկ. 2.2.3): Շարունակական (կամ շարունակական) սպեկտրները պարունակում են բոլոր ալիքների երկարությունները որոշակի միջակայքում:

Դրանք արտանետվում են տաք առարկաներից, որոնք գտնվում են միմյանցից այնպիսի հեռավորության վրա, որ դրանց ճառագայթումը կարելի է անկախ համարել։ Գազերը և մետաղական գոլորշիները ունեն գծային սպեկտրներ։

Ատոմների սպեկտրներում գծերը պատահականորեն չեն տեղակայված, այլ միավորվում են խմբերի մեջ, որոնք կոչվում են շարքեր։ Շարքի գծերի միջև հեռավորությունները բնականաբար նվազում են, երբ մենք ավելի երկար ալիքներից ավելի կարճ ենք անցնում:

Բալմերը, ջրածնի ամենապարզ գծային սպեկտրի համար, հայտնաբերել է, որ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման տարբեր շրջաններում տեղակայված սպեկտրային գծերի հաճախականությունները միմյանց հետ որոշակի կանոնավոր հարաբերությունների մեջ են, ինչը ընդհանուր ձևով բոլոր տարրերի համար արտահայտվում է կախվածությամբ:

կամ որոշակի դեպքերում

Սպեկտրային վերլուծությունը բաժանված է մի քանի անկախ մեթոդների. Դրանցից են՝ ինֆրակարմիր և ուլտրամանուշակագույն սպեկտրոսկոպիան, ատոմային կլանումը, լյումինեսցենտային և ֆլուորեսցենտային անալիզը, ռեֆլեկտորային և ռամանի սպեկտրոսկոպիան, սպեկտրոֆոտոմետրիան, ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիան, ինչպես նաև մի շարք այլ մեթոդներ։

Կլանման սպեկտրային վերլուծությունը հիմնված է էլեկտրամագնիսական ճառագայթման կլանման սպեկտրների ուսումնասիրության վրա: Արտանետումների սպեկտրային վերլուծությունն իրականացվում է տարբեր ձևերով գրգռված ատոմների, մոլեկուլների կամ իոնների արտանետումների սպեկտրների միջոցով:

Ատոմային արտանետումների սպեկտրային վերլուծություն

Սպեկտրային վերլուծությունը հաճախ անվանում են միայն ատոմային արտանետումների սպեկտրալ վերլուծություն, որը հիմնված է գազային փուլում ազատ ատոմների և իոնների արտանետումների սպեկտրների ուսումնասիրության վրա։ Այն իրականացվում է 150-800 նմ ալիքի երկարության միջակայքում։ Ուսումնասիրվող նյութի նմուշը ներմուծվում է ճառագայթման աղբյուր, որից հետո դրանում տեղի է ունենում մոլեկուլների գոլորշիացում և տարանջատում, ինչպես նաև առաջացող իոնների գրգռում։ Դրանք արձակում են ճառագայթում, որն արձանագրում է սպեկտրային գործիքի ձայնագրող սարքը։

Աշխատեք Spectra-ի հետ

Նմուշների սպեկտրները համեմատվում են հայտնի տարրերի սպեկտրների հետ, որոնք կարելի է գտնել սպեկտրային գծերի համապատասխան աղյուսակներում։ Այսպես է որոշվում վերլուծվող նյութի բաղադրությունը։ Քանակական վերլուծությունը ներառում է տվյալ տարրի կոնցենտրացիան անալիտում: Այն ճանաչվում է ազդանշանի մեծությամբ, օրինակ՝ լուսանկարչական ափսեի վրա գծերի սևացման կամ օպտիկական խտության աստիճանով կամ ֆոտոէլեկտրական ընդունիչի վրա լույսի հոսքի ինտենսիվությամբ։

Սպեկտրների տեսակները

Շարունակական ճառագայթման սպեկտրը ապահովում են պինդ կամ հեղուկ վիճակում գտնվող նյութերը, ինչպես նաև խիտ գազերը։ Նման սպեկտրում ընդմիջումներ չկան. Նրա բնույթը կախված է ոչ միայն առանձին ատոմների հատկություններից, այլև դրանց փոխազդեցությունից։

Գծային արտանետումների սպեկտրը բնորոշ է գազային վիճակում գտնվող նյութերին, մինչդեռ ատոմները գրեթե չեն փոխազդում միմյանց հետ: Փաստն այն է, որ մեկ քիմիական տարրի մեկուսացված ատոմներն արձակում են խիստ սահմանված ալիքի երկարության ալիքներ։

Քանի որ գազի խտությունը մեծանում է, սպեկտրային գծերը սկսում են ընդլայնվել: Նման սպեկտրը դիտարկելու համար օգտագործվում է խողովակի մեջ գազի արտանետման փայլը կամ բոցի մեջ գտնվող նյութի գոլորշին: Եթե ​​սպիտակ լույսն անցնում է չարձակող գազի միջով, ապա կլանման սպեկտրի մուգ գծերը կհայտնվեն աղբյուրի շարունակական սպեկտրի ֆոնի վրա։ Գազն առավել ինտենսիվորեն կլանում է այն ալիքի երկարությունների լույսը, որն արձակում է տաքանալիս:

Նյութի քիմիական բաղադրության վերլուծության հիմնական մեթոդներից մեկը սպեկտրալ անալիզն է։ Նրա կազմի վերլուծությունը կատարվում է դրա սպեկտրի ուսումնասիրության հիման վրա: Սպեկտրային վերլուծություն - օգտագործվում է տարբեր հետազոտություններում: Նրա օգնությամբ հայտնաբերվել է քիմիական տարրերի համալիր՝ Նա, Գա, Քս. Արեգակի մթնոլորտում։ Ինչպես նաև Rb, In և XI, որոշվում է Արեգակի և այլ երկնային մարմինների բաղադրությունը:

Դիմումներ

Սպեկտրային փորձաքննություն, որը տարածված է հետևյալում.

1. Մետաղագործություն;
2. Երկրաբանություն;
3. Քիմիա;
4. Միներալոգիա;
5. Աստղաֆիզիկա;
6. Կենսաբանություն;
7. բժշկություն և այլն:

Թույլ է տալիս ուսումնասիրվող օբյեկտներում գտնել հաստատված նյութի ամենափոքր քանակությունները (մինչև 10 - MS սպեկտրային վերլուծությունը բաժանված է որակական և քանակականի):

Մեթոդներ

Սպեկտրային վերլուծության հիմքում ընկած է նյութի քիմիական կազմի որոշման մեթոդը, որը հիմնված է սպեկտրի վրա: Գծային սպեկտրները յուրահատուկ անհատականություն ունեն, ինչպես մարդու մատնահետքերը կամ ձյան փաթիլների օրինակը: Մատի մաշկի վրա նախշերի յուրահատկությունը մեծ առավելություն է հանցագործին փնտրելու համար։ Ուստի յուրաքանչյուր սպեկտրի առանձնահատկությունների շնորհիվ հնարավոր է լինում որոշել մարմնի քիմիական պարունակությունը՝ վերլուծելով նյութի քիմիական բաղադրությունը։ Նույնիսկ եթե տարրի նրա զանգվածը չի գերազանցում 10-10 գ-ը, սպեկտրային վերլուծության միջոցով այն կարելի է հայտնաբերել բարդ նյութի բաղադրության մեջ: Սա բավականին զգայուն մեթոդ է։

Արտանետումների սպեկտրային վերլուծություն

Արտանետումների սպեկտրային վերլուծությունը նյութերի քիմիական բաղադրությունը որոշելու մեթոդների շարք է արտանետումների սպեկտրից: Նյութի քիմիական բաղադրության որոշման մեթոդի հիմքը՝ սպեկտրային հետազոտությունը, հիմնված է արտանետումների և կլանման սպեկտրների օրինաչափությունների վրա: Այս մեթոդը թույլ է տալիս բացահայտել նյութի միլիոներորդական միլիգրամը:

Գոյություն ունեն անալիտիկ քիմիայի՝ որպես առարկայի հաստատմանը համապատասխան որակական և քանակական փորձաքննության մեթոդներ, որոնց նպատակը նյութի քիմիական բաղադրության որոշման մեթոդների ձևակերպումն է։ Որակական օրգանական վերլուծության շրջանակներում նյութի նույնականացման մեթոդները չափազանց կարևոր են դառնում:

Ելնելով ցանկացած նյութի գոլորշիների գծային սպեկտրից՝ հնարավոր է որոշել, թե որ քիմիական տարրերն են պարունակվում դրա բաղադրության մեջ, քանի որ. ցանկացած քիմիական տարր ունի իր հատուկ արտանետումների սպեկտրը: Նյութի քիմիական բաղադրությունը հաստատելու այս մեթոդը կոչվում է որակական սպեկտրային վերլուծություն։

Ռենտգենյան սպեկտրային վերլուծություն

Գոյություն ունի քիմիական նյութի նույնականացման մեկ այլ մեթոդ, որը կոչվում է ռենտգենյան սպեկտրալ վերլուծություն: Ռենտգենյան սպեկտրային վերլուծությունը հիմնված է նյութի ատոմների ակտիվացման վրա, երբ այն ճառագայթվում է ռենտգենյան ճառագայթներով, մի գործընթաց, որը կոչվում է երկրորդական կամ լյումինեսցենտ: Ակտիվացումը հնարավոր է նաև, երբ ճառագայթվում է բարձր էներգիայի էլեկտրոններով, այս դեպքում գործընթացը կոչվում է ուղղակի գրգռում. Ավելի խորը ներքին էլեկտրոնային շերտերում էլեկտրոնների շարժման արդյունքում առաջանում են ռենտգենյան գծեր։

Wulff-Bragg-ի բանաձևը թույլ է տալիս սահմանել ալիքի երկարությունները ռենտգենյան ճառագայթման բաղադրության մեջ, երբ օգտագործվում է հայտնի կառուցվածքի բյուրեղ՝ հայտնի դ հեռավորությամբ: Սա որոշման մեթոդի հիմքն է։ Ուսումնասիրվող նյութը ռմբակոծվում է բարձր արագությամբ էլեկտրոններով։ Նրանք այն տեղադրում են, օրինակ, անջատվող ռենտգեն խողովակի անոդի վրա, որից հետո այն արձակում է բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթներ, որոնք ընկնում են հայտնի կառուցվածքի բյուրեղի վրա։ Անկյունները չափվում են և համապատասխան ալիքի երկարությունները հաշվարկվում են բանաձևով, ստացված դիֆրակցիոն օրինաչափությունը լուսանկարելուց հետո։

Տեխնիկա

Ներկայումս քիմիական վերլուծության բոլոր մեթոդները հիմնված են երկու տեխնիկայի վրա. Կամ ֆիզիկական թեստի ժամանակ, կամ քիմիական թեստի ժամանակ՝ համեմատելով սահմանված կոնցենտրացիան իր չափման միավորի հետ.

Ֆիզիկական

Ֆիզիկական տեխնիկան հիմնված է բաղադրիչի քանակի միավորը ստանդարտի հետ փոխկապակցելու մեթոդի վրա՝ չափելով դրա ֆիզիկական հատկությունը, որը կախված է նյութի նմուշում դրա պարունակությունից: «Գույքի հագեցվածություն – բաղադրիչի պարունակություն նմուշում» գործառական հարաբերությունը որոշվում է փորձնական եղանակով՝ տվյալ ֆիզիկական հատկությունը չափելու միջոցները չափորոշելով՝ ըստ տեղադրվող բաղադրիչի: Կալիբրացիոն գրաֆիկից ստացվում են քանակական հարաբերություններ՝ կառուցված կոորդինատներով՝ «ֆիզիկական հատկության հագեցվածություն - տեղադրված բաղադրիչի կոնցենտրացիան»։

Քիմիական

Քիմիական տեխնիկան օգտագործվում է բաղադրիչի քանակի միավորը ստանդարտի հետ փոխկապակցելու մեթոդում: Այստեղ կիրառվում են քիմիական փոխազդեցությունների ժամանակ բաղադրիչի քանակի կամ զանգվածի պահպանման օրենքները։ Քիմիական փոխազդեցությունները հիմնված են քիմիական միացությունների քիմիական հատկությունների վրա: Նյութի նմուշում իրականացվում է քիմիական ռեակցիա, որը բավարարում է նշված պահանջները՝ որոշելու ցանկալի բաղադրիչը, և չափվում է բաղադրիչների հատուկ քիմիական ռեակցիայի մեջ ներգրավված ծավալը կամ զանգվածը: Ստացվում են քանակական հարաբերություններ, այնուհետև գրվում է տվյալ քիմիական ռեակցիայի բաղադրիչի համարժեքների թիվը կամ զանգվածի պահպանման օրենքը։

Սարքեր

Նյութի ֆիզիկական և քիմիական բաղադրության վերլուծության գործիքներն են.

1. Գազի անալիզատորներ;
2. Գոլորշիների և գազերի առավելագույն թույլատրելի և պայթուցիկ կոնցենտրացիաների ազդանշաններ.
3. Հեղուկ լուծույթների կոնցենտրատորներ;
4. Խտության հաշվիչներ;
5. Աղի հաշվիչներ;
6. Խոնավության հաշվիչներ և այլ սարքեր, որոնք նման են նպատակին և ամբողջականությանը:

Ժամանակի ընթացքում վերլուծված օբյեկտների շրջանակը մեծանում է, իսկ վերլուծության արագությունն ու ճշգրտությունը մեծանում են: Նյութի ատոմային քիմիական բաղադրությունը հաստատելու կարևորագույն գործիքային մեթոդներից մեկը սպեկտրային վերլուծությունն է։

ՆՇՈՒՄ:

Քիմիական փորձաքննության գինը ներառյալ հարկերը։ Տրանսպորտային ծախսերը վճարվում են առանձին։