Атомно-абсорбционный спектрометр с коррекцией неселективного поглощения на основе эффекта Зеемана в постоянном магнитном поле

• Автор: Михновец, Павел Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1 Атомно-абсорбционная спектрометрия с электротермической атомизацией: современное состояние и тенденции развития
П.1.1. Основы метода электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии 9 П. 1.1.1 Принципы, заложенные в основу атомно-абсорбционной спектрометрии
П. 1.1.2 Обзор техники
П. 1.1.3 Правила Уолша
П. 1.1.4 Закон Бугера - Ламберта - Бера
П. 1.1.5 Аналитические измерения методом ААС
П. 1.2.1 Сравнение атомно-абсорбционной спектрометрии с другими методами элементного анализа
П. 1.2.2 Область применения атомно-абсорбционной спектрометрии в аналитической химии
П. 1.3 Принципиальные сложности и ограничения, свойственные атомноабсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией
П. 1.3.1 Неселекгивное поглощение
П. 1.3,2 Флуктуации яркости лампы
П. 1.3.3 Паразитное свечение электротермической кюветы
Г1.1.3.4 Спектральные наложения
П. 1.3.5 Ограничения электротермической атомнзации, вызванные физико-химическими факторами
П. 1.3.6 Сравнение методов коррекции неселектнвного поглощения
Выводы к главе
Глава 2 Теоретическое обоснование нового метода измерения селективного поглощения в ААС
П.2.1 Качественное обоснование новой схемы измерения
П.2.3 Теоретическое обоснование метода измерения н устройства для его реализации

П.2.3.1 Связь угла поворота плоскости поляризации и количества селективно поглощающих атомов
П.2.3.2 Выбор способа измерения угла наклона плоскости поляризации
П.2.3.3 Вывод выражений для аналитического сигнала

П.2.4 Рекомендации по практической реализации метода ЗП-ААС
П.2.5 Теоретическое исследование свойств метода ЗП-ААС
П.2.5.1 Влияние нестабильности интенсивности резонансного излучения на результаты измерений селективного атомного поглощения
П.2.5.2 Влияние паразитного свечения атомизатора на результаты измерении селективного атомного поглощения
П.2.5.3 Ограничения частоты измерений селективного атомного поглощения
П.2.6.1 Сравнение оптических схем
П.2.6.2 Вывод выражения для аналитического сигнала в методе ЗМПС
П.2.6.2 Исследование формы градуировочного графика
Выводы к главе
Глава 3 Экспериментальная реализация атомно-абсорбционного спектрометра
П.3.1 Функциональная схема атомно-абсорбционного спектрометра
П. 3.2.1. Формирующая оптическая схема
П.3.2.2 Поляризационные элементы оптической схемы
П.3.3 Статическая модель поглощающей среды
Глава 4 Экспериментальное исследование аналитических возможностей атомноабсорбционного спектрометра
П.4.1 Экспериментальная проверка качественных результатов
П.4.1.1 Модуляция интенсивности излучения
П.4.1.3 Оптимизация количества пластин во втором поляризаторе
П.4.1.4 Флуктуация интенсивности излучения
11.4.2 Оценка аналитических возможностей метода
П.4.2.1 Процедура проведения работ
П.4.2.2 Градуировочные графики
П.4.2.3 Оценка предела обнаружения
П.4.2.4 Неселективно поглощающие пробы
П.4.3 Исследование эффекта засветки от электротермического атомизатора 114 Заключение
Литература

Введение
Элементный анализ, т.е. определение количественного элементного состава исследуемых материалов, лежит в основе многих современных материаловедческих и экологических методик. Одним из наиболее используемых методов элементного анализа в настоящее время является атомно-абсорбционная спектрометрия (ААС). Она успешно применяется для определения малых концентраций всех основных металлов и некоторых неметаллов (йс, Аз, Р) в различных объектах (воде, биологических материалах, продуктах питания и т.д.) при решении задач экологического и санитарного контроля, биологии, медицины и многих других. Этот метод, основанный на измерении резонансного (селективного) поглощения излучения атомами анализируемой пробы, нашел широкое применение благодаря высоким аналитическим свойствам, а также простоте реализации и удобству работы. При этом главным физическим ограничением атомно-адсорбционного анализа является неселективное поглощение света атомами, и именно его коррекции посвящен весь круг исследований в современной атомно-абсорбционной спектроскопии.
В мире оборудование для метода ААС - атомно-абсорбционные спектрометры выпускают более десятка приборостроительных компаний, среди которых разворачивается интенсивная конкурентная борьба. Однако, при всем разнообразии моделей выпускаемых спектрометров, большинство из них построено на одной из двух традиционных схем, разработанных для коррекции неселективного поглощения - основного мешающего эффекта при реализации метода атомно-абсорбционной спектроскопии, а именно, с коррекцией с помощью дополнительного источника сплошного спектра или с коррекцией на основании эффекта Зеемана с модуляцией магнитного поля.
Обоим традиционным схемам приборов для атомно-абсорбционного анализа свойственен ряд трудно решаемых технических проблем. А именно, на результаты измерения существенно влияют два фактора: нестабильность интенсивности резонансного излучения и излучение от посторонних источников (в том числе свечение электротермического атомизатора). Эти проблемы в традиционных схемах решаются путем привлечением дополнительных систем и устройств, что приводит к усложнению конструкции приборов. Альтернативный метод Зеемановской модуляционной поляризационной спектрометрии (ЗМПС) позволяет реализовать в приборах другой подход к коррекции неселективного поглощения. Этот подход отличается тем, что указанные выше проблемы, свойственные методу ААС, в нем решаются с помощью одного технического устройства. Реализация метода ЗМПС позволила российской компании аналитического приборостроения Люмэкс

(или лопастей) и синхронизованная регистрирующая система. Благодаря системе зеркал через атомизатор поочередно пропускается излучение от спектральной лампы и от лампы сплошного спектра. Пучок излучения спектральной лампы называют аналитическим лучом, пучок от лампы широкого спектра - лучом сравнения.
ИСТОЧНИК
V сплошного спектра монохроматор приемник
Рис. 1.13 Схема коррекции неселективного поглощения на основе лампы сплошного спектра
При пропускании сквозь атомизатор резонансного излучения выполняется второе условие Уолша (см п. 1.1.3) и измеряется сумма селективного и неселективного поглощения. Во втором случае (при пропускании сплошного спектра) второе условие Уолша не выполняется, поскольку ширина линии испускания ДА,1' определяется диапазоном пропускания монохроматора, составляющим как правило 0,5-2 нм что много больше линии селективного поглощения ДА,е (10'3-10'2 нм). Невыполнение второго правила Уолша означает, что эффект селективного поглощения будет мал, а основной вклад в поглощение будет вносить неселективная составляющая. Затем производиться вычитание адсорбции, измеренной в первом и втором случаях, что дает величину селективного поглощения. Рисунок 1.14 наглядно показывает различие в величинах селективного и неселекгивного поглощения аналитического луча и луча сравнения.
Как показано на рисунке 1.14, коррекция неселективного поглощения с помощью лампы сплошного спектра производиться посредством последовательных измерений ослабления излучения от двух источников. Эти измерения дискретны и определяются частотой модуляции. Как будет показано ниже, все способы коррекции так или иначе основаны на сравнении последовательных измерений. Поэтому для сравнений разных способов можно говорить о частоте коррекции. Низкая частота коррекции может быть причиной систематической ошибки, поскольку для атомизации в электротермической