Презентация на тему Атомно-эмиссионный спектрометр с индуктивно связанной плазмой ICPE-9000

ppm= 1 мг/кг

Диапазоны концентраций, определяемых различными методами

энергетические состояния
Возврат электронов с испусканием света не всегда заканчивается

в основном состоянии
Возможность образования ионов (энергетически орбитали у атомов и ионов
находятся на разных уровнях

Спектры поглощения и излучения отличаются числом наблюдаемых линий

чувствительны, чем атомные, для элементов у которых сумма энергии

возбуждения атома и ионизации будет ниже энергии ионизации Ar ( т.е. 16 эВ).
Это случай таких элементов, как:
Al, Ba, Be, Ca, Ce, Co, Cr, Fe, Hf, Hg, В, Ir, La ( и редкие земли ), Mg, Mo, ​​Nb, Ni, Os, Pb, Sc, Sn, Sr, Ta, Th, Ti, U, V, W, , Zn и Zr .

Пример: наиболее чувствительная линия Al – ионная линия первого порядка 167 нм.

2. Атомные линии являются наиболее чувствительными для таких элементов, как:
Ag, Au , B, Bi , Ga, Ge , K, Li, Na , Rb, S , Sb, Se, и Si.

3. Только несколько элементов проявляют атомные и ионные линии аналогичных чувствительности:
Cu , Pd, Pt, Rh, и Ni.

ном состоянии
N1 – Число частиц в возбужденном состоянии
A –

вероятность спонтанного перехода
м/у уровнями

g – 2J+1 – статистический вес верхнего уровня

J – суммарный момент количества движения

Z – сумма состояний

По мере повышения температуры возрастает интенсивность атомной линии

но

С повышением температуры начинает преобладать ионизация

С дальнейшим повышением температуры возрастает интенсивность
ионных линий, и падает атомных

А, g, Z, h∙v, E – для данной
спектральной
линии являются постоянными

k– константа

Доплера (.......)
на профиль линии Са II 393 нм

(____).

1. Эффект Доплера:
связан с движением и кинетической энергией
излучающих частиц

На физическое уширение профиля линии влияют два основных фактора:

2. Ударное уширение :
связано со столкновением движущихся частиц

2000-3000 К
(д/элементов с Е≤5эВ: щелочные и щелочноземельные элементы)
Дуга постоянного/переменного тока
4000-7000 К (от материала катода)
Порошки, растворы, твердые вещества
Малая стабильность
Искра 8000-10000 К
Плазма

моноатомного газа, плазма будет описываться уравнением:


Типы плазмы по способу

генерации:
индуктивно связанная высокочастотная;
трехэлектродная дуговая плазма постоянного тока;
СВЧ – индуцированная плазма.

должен образовывать соединений с элементами пробы);
Легко ионизируемый (Не –

24,6 эВ, Ar – 15,8 эВ);
Экономичность

Ar
Чистота для ICPE-9000 – 99,95%

аргона с испускание фотонов, образующих фон (наибольшее влияние оказывает

в УФ части спектра).

1. Ионизация атомов аргона искрой высокой плотности энергии;

2. Электромагнитное поле ускоряет электроны, которые ионизируют атомы аргона.

3. Количество электронов нарастает до тех пор, пока не наступит равновесие (скорости образования и исчезновения ионов и электронов уравнены).

большее количество тепла концентрируется на периферии. С введением несущего

газа, температура в центре трубки понижается еще больше и образуется тороидальное кольцо плазмы.

Плазменный факел, находящийся непосредственно в верхней части кварцевой горелки, имеет тороидальную форму (скин-эффект – ток высокой частоты постоянно концентрируется с наружной стороны проводника).

Аэрозоль пробы диаметром 1-2 мм, направленный в середину плазмы, пробивает в ней «туннель» не нарушая стабильность плазмы (при отсутствии тороидальной формы поток пробы большей частью проходил бы снаружи, не оказывая достаточного возбуждающего действия).

Факел имеет температурный градиент по высоте от 10 000 до 6000 К. Именно в этом «туннеле» происходит атомизация, ионизация, возбуждение и, наконец, эмиссия. Излученный свет падает на входную щель спектрометра.

УЗ и тд).
2. Лазерная абляция
1. Разбавление (орг/неорг р-ми);
2. Разложение

(кислотное, МВЧ, и т.д.)

Осаждение на фильтр с последующим озолением/растворением

connector
Оптимальное значение потока несущего газа определяется типом установленного распылителя.

Тип распылителя указан на его упаковке. Слева приведена расшифровка названий распылителей, указанных производителем GlassExpantion.
ARG-yy-ZZnnn

Простота промывки;
Уменьшение «мертвого объема»;
Лучше противостоит засорению;
Герметичность соединения.

плазмы;
(2) уменьшение турбулентность, связанной с процессом распыления;
(3)

уменьшение размера аэрозольных частиц.

Камера прямого слива (камера Скотта)

Камера циклонного типа

– д/органических растворителей;
– д/легколетучих органических растворителей (ацетон/нафта);
3. – д/работы с плавиковой кислотой.

Распылительная камера

содержащих HF;
Система ввода для растворов на основе органических растворителей;
Система

ввода для высокосолевых растворов (от 5%).

А также:

Перистальтический насос
Стабилизирует расход растворов проб с различающими физическими свойствами

Автодозатор

Автодозатор производства CETAC (на 240 образцов макс.).

Автодозатор ASC-6100F

Барбатер

Используется для предотвращения
закупоривания сопла распылителя при анализе образцов с высокой концентрацией натрия. Устанавливается в линию несущего
газового потока.

чем в центре – отсутствие самопоглощения
Холодный хвост (самопоглощение) -

обдув

Материалы :
Кварцевое стекло
Корунд (Al2O3)
Сапфир

Повышается
Устойчивость
к температурным
деформациям

и газ-носитель
Ar – охлаждающий и
плазмообразующий газ
Ar – охлаждающий и
плазмообразующий

газ

Ar – вспомогательный газ

N – охлаждающий газ

Ar – плазмообразующий
газ

высоких содержаний без разбавления пробы
Шире динамический диапазон определяемых концентраций

Уменьшение ионизационных помех

Аксиальный обзора плазмы:
Меньшее излучение фона -  S/N;
Высокая чувствительность

spectroscope

который превращает его в пучок параллельных лучей. Затем свет

преломляется и делится с помощью дифракционной решетки и призмы, аберрации исправляются зеркалом Шмидта, и изображение подается на выходную щель с
помощью телеметрического зеркала. Эшелле спектрометр имеет более высокое разрешение за счет повышения порядка отражения и лучшую угловую дисперсию из-за увеличения угла отражения. В общем случае, значения порядка отражения лежат в
диапазоне от 30 до 130, а угла отражения от 60° до 70°.
При расщеплении света эшелле спектрометром, весь свет с одинаковыми порядками и длиной волны будет излучаться в одном и том же направлении, и, таким образом необходим дисперсионный элемент для выделения необходимой длины волны. Если λ и λ' длины волн двух последовательных порядков, которые появляются в одном и том же месте спектра, то разность длин волн, Δλ, называется "область дисперсии", и представляет диапазон длин волн, измеряемых
для каждого порядка.
Призма, расщепляет свет таким образом, что он излучается в направлении перпендикулярном, тому в котором рассеивает свет дифракционная решетка. Свет разделяется согласно порядкам, и излучение всех длин волн рассеивается на двумерную плоскость.

элементов линии испускания которых расположены в области вакуумного ультрафиолета

(ниже 190 нм) требует удаления кислорода, поглощающего свет в данном диапазоне, из внутреннего объема спектрометра

Решение:

устройство с инжекцией заряда)
CCD (Charge Coupled Device устройство

со связанным зарядом)

Полупроводниковые детекторы
Для одновременного определения

По истечении времени накопления, считывается количество электрического заряда для каждого пикселя. Спектральная интенсивность определяемого элемента получается как количество электрического заряда, которое накапливается в некотором количестве пикселей по длине и высоте детектора.
При использовании CID возможно повторное считывание, а при использовании CCD все пиксели считываются одновременно.

Te с помощью образования летучих гидридов
Чувствительность >100 раз
Восстановитель: NaBH4 в

кислой среде

метод калибровочной кривой
(1) Убедитесь, что нет дегенерация или загрязнение

стандартных образцов.
(2) Используйте стандартные образцы состава, аналогичного составу анализируемого образца (матрица соответствия).
(3) Используйте аналитический линию, которая не подлежит спектральной интерференции.

Порядок уравнения градуировной зависимости:

С=сI+d – маленькие концентрации, график линейный

С= bI2+cI+d
C=aI3+bI2+cI+d

- большие концентрации график не линеен

Где:
С – концентрация;
I – интенсивность;
a-d – коэффициенты.

помехи из-за влияния матрицы
Градуировочная зависимость должна быть линейной;
2. Используется

от 2 до 5 точек;
3. Разбавление во всех пробах должно быть одинаковым;
4. Необходима коррекция фона.

I = 0.102

Iф = 0.002

BEC = 0.0020 x {2(ppm) / (0.102-0.002)} = 0.04 ppm

ВЕС – концентрация, соответствующая
величине интенсивности фона, т.е. интенсивность нулевой концентрации.

Расчет:

возможности оборудования

ПО = 3·SD
　　　　　　
2. Предел количественного обнаружения

ПКО = 10·SD

свойств стандартных растворов и реальных образцов;
2. Использование перистальтического насоса;

3. Метод внутреннего стандарта.

Изменение концентрации используемой кислоты или растворенного вещества (т.е. у стандартных растворов и раствора образца разная плотность) приводит к уменьшению эффективности распыления и , соответственно, понижается чувствительность анализа.

образцах. 2. Он должен быть похож по своим свойствам на

определяемый элемент 3. На линию внутреннего стандарта, используемую для коррекции, не должны накладываться никакие спектральные помехи 4. Его нужно вносить в количестве достаточном для получения интенсивной линии. 5. Атомные линии должны корректироваться по атомным, ионные по ионным.

Основные требования к внутреннему стандарту:

растворов и реальных образцов
2. Разбавление образцов
3. Переход в радиальный

режим измерений

Величина помех растет в ряду К

396,847/317,933 – ионные линии;
422,673 – атомная линия

и реальных образцов
2. Разбавление образцов
3. Переход в радиальный режим

измерений

образцах. 2. Он должен быть похож по своим свойствам на

определяемый элемент 3. На линию внутреннего стандарта, используемую для коррекции, не должны накладываться никакие спектральные помехи 4. Его нужно вносить в количестве достаточном для получения интенсивной линии. 5. Атомные линии должны корректироваться по атомным, ионные по ионным.

Основные требования к внутреннему стандарту:

и молекулярных полос
Совпадение длин волн элементов (обусловлены большим количеством

эмиссионных линий в спектре)
Увеличение значения фона под пиком

Примеры наложения фоновых линий
и молекулярных полос

471 нм
Яркость линии - 3200

вакуумирование
Использование нескольких спектральных линий для анализа одного элемента
Выполнение коррекции

фона и съемка стандартов коррекции фона

Использование корректирующих стандартов

Воспроизведение матрицы образца при приготовлении стандартов

(53ppb)
Концентрация　100ppb
Концентрация　18ppb
Концентрация 40ppb
Идентификация
Идентификация
Идентификация
Интенсивность
Интенсивность
Интенсивность
Пример определения Cd (сложная матрица)
Учет межэлементных влияний при

помощи корректирующего стандарта

раствора пробы




Дополнительные слайды.1.

— аналитическая зона; 2 — зона первичного излучения; 3

— зона разряда (скин-слой); 4 — центральный канал (зона предварительного нагрева); 5 — индуктор; 6 — защитная трубка, предотвращающая пробой на индуктор (устанавливается только на коротких горелках); 7, 8, 9 — внешняя, промежуточная, центральная трубки соответственно