Атомдық-абсорбциялық спектроскопия

Атомдық-абсорбциялық спектроскопия. Атомдық-абсорбциялық спектроскопия әдісі бос атомдардың жарықты өзіне сіңіру қабілетіне негізделген. Абсорбция процесінде электрон негізгі энергетикалық деңгейден едәуір жоғары деңгейге ауысады, мұндайда берілген жиіліктегі қоздыратын жарықтың интенсивтігі төмендейді. Өлшенетін жарық сіңіру шамасымен анықталатын элемент концентрациясының арасындағы байланысты Ламберт-Бугер-Беер заңының көмегімен өрнектеуге болады:

$A=\lg \,({\frac {I}{T}})=\lg ,({\frac {I_{0}}{I}})=k*l*C,$

мұндағы A - абсорбция, жарықты сіңіруді сипаттайтын шама; Т - өткізу; I₀- қоза бастаған сәуле шығарудың алғашкы интенсивтігі; I - сәуле шығару жалыны арқылы өткен интенсивтік; к - сіңіру коэффициенті; l - сіңірген қабаттың калыңдығы; С - анықталатын элеменітің концентрациясы. Осы теңдеуден байқалғандай жарық сіңіру мен концентрация сызықтық тәуелділікте, ал атомдану температурасы сініруге ықпал етпейді. Сынаманы атомдандыру үшін 2000-3000°С температура қажет. Мұндай температура кезінде барлық атомдардың 90%-тен астамы қоздырылған күйде болады, әрі оларды қоршаған атомдар әсер ете алмайды. Бұл факті сіңіру сызықтарының аз болуымен қатар атомдық-абсорбциялық әдістеменің жоғарғы таңдампаздығын қамтамасыз етеді. Атомдық-абсорбциялық спектрометрдің схемасы 1-суретте кескінделген.

Атомдық сіңірудің шамасын өлшеу үшін тұжырымдаған екі шарт орындалуы қажет:

1. атом жұптарының ен көп сіңіруіне сәйкес келетін толқын ұзындығы сәуле шығару көзінің ең көп интенсивтігінің толқын ұзындығына тең болуы керек;
2. атом жұптарының сіңіру сызықтарының жарты ені, сәуле шығару көзінің ең көп интенсивтігінің толқын ұзындығына тең болуы керек.

Жарықты монохроматтандырудың белгілі әдістері мұндай енсіз жолақты, яғни оның жіңішке болуын қамтамасыз ете бермейтіндіктен, спектрдің жіңішке жолақша шығаратын сәуле шығару көзін пайдаланады. Мұндай жарық көзіне қуыс катодты газ разрядты және жоғарғы жиілікті электродсыз шамдар жатады. Соңғы кездері жарық көзі ретінде реттелінетін лазерді үсынды. Мұны колдану көптеген шамдар жиынтығын қысқартады. Реттелінетін лазер сипаттамасының артықшылығы болса да оны осы әдіске қолдану қолайсыз. Атомдық-абсорбциялық талдау кезіндегі атомдандыруды жүргізу үшін бәрінен де жалынды жиі пайдаланады. Жалынға сұйық күйдегі сынаманы енгізудің аэрозолдық әдісі атомдық абсорбцияда кең таралған және ол өте қарапайым да, жақсы қайта өңдеуге келеді. Алайда, кейбір жағдайларда анықтау сезімталдылығын арттыру үшін сынаманы жалынға енгізудің басқа да тәсілдерін пайдаланады. Айталық, қалайы, қорғасын, мышьяк, висмут және басқа да элементтерді талдағанда, гидридті жүйе пайдаланылады. Реакциялық ыдыстағы сынама құрамында гидриді бар тотықсыздандырғышпен өңделеді, ондағы жаңадан түзілген газ күйіндегі гидридтерді инертті газбен үрлеп, жанатын газбен араластырылып, пайда болған гомогенді қоспа жалынға беріледі. Сол сияқты танталды қайықша әдісі де жеңіл ұшатын элементтердің анықталу сезімталдығын жоғарыла- тады. Өте жұқа тантал қаңылтырынан жасалған қайықшаға сұйық немесе қатты күйдегі зерттелетін сынаманы салып, содан кейін оны жалынға енгізгенде, ол тез қызады. Мұндайда, күміс, мырыш, кадмий, мышьяк сияқты басқа да жеңіл үшатын элементтердің қосылыстары атомданады. Атомдандырудың жалынсыз әдістерін қолдану түгелдей дерлік элементтердің айқындалу шегін төмендетуге мүмкіндік берді. Жалында атомдану жүретін атомдық-абсорбциялық талдаудың сезімтапдығы онда жүретін қосымша реакция мен бөлшектің өте кысқа мерзімде ғана болатынымен шектелетіндіктен, сезімталдықгы арттыру үшін осы факторларды болдырмау немесе ықпалын төмендету керек. Осындай қасиетке ие болатын графитті астауды 1959 жылы Б. В. Львов құрастырды. Қазіргі кезде графитті пештің түрліше құрылымы кеңінен қолданылуда, ал Массман жетілдірген графитті пеш сериялық үлгілердің негізін қалады. Пеш оптикалық өсімен бір бағытта орналасқан және шомбал екі графитті электродпен бекітілген графитті түтіктен тұрады. Түтік кернеуі аз күшті электр тогымен 3100°С дейін кыздырылып, біртіндеп инертті газбен тұрақты үрленеді. Графитті пеш газды, сұйық және қатты күйдегі сынамаларды талдауға мүмкіндік береді, көбіне сұйық күйіндегі сынама жиі талданады. Пешке сұйық сынама графитті түтікшенің бүйіріндегі саңылау микроанализатормен енгізіледі. Пештің температурасы арнайы орнатылған электрондық кұрылғы көмегімен бақыланады. Әдетте уақытка тәуелді болатын температуралық бағдарламаны үш кезенге бөледі: сынаманы кептіре құрғату, сынаманың жануы мен атомдануы. Атомдық-абсорбциялық спектроскопияда спектрлік сызықтың қабаттасуы болады. Тұз ерітінділеріндегі микрокұрамды бөліктерді тура анықтау кезінде дұрыс таңданылмай сіңіру салдарынан нәтиженің ауытқуы он есеге жетеді. Осындай кедергі болатын жүйені жүзеге асыруға атомдану механизмін толық білмеу кол байлап отыр. Анықталатын элементтің абсорбциялық сигналына талданатын сынаманың валдық кұрамының ықпалы аналық эффект деп аталады. Аналық эффект ол табигаты әр түрлі болатын көптеген эффектілер жиынтыгы: затты тасымалдау, иондау, химиялық ықпал және басқалар. Олардың әрқайсысын ерекше бағалау қажет.