О связи интенсивности спектральных линий с концентрацией (или содержанием) анализируемого элемента в пробе.

В качестве источников возбуждения спектров в атомно-эмиссионном спектральном анализе наиболее часто используют различные плазменные разряды в газе: искровой, дуговой, тлеющий, высоко-частотный (индукционный и емкостной), СВЧ и др., а также их комбинации. Наибольшее распространение при анализе металлов и сплавов получили электроискровые, дуговые и тлеющие разряды.

В общем виде интенсивность линий спектра нейтральных атомов данного химического элемента в плазме описывается выражением:

(1)
I_n=N\tau_0(1-\alpha)\frac{g_n}{g_0}e^{\frac{-E_n}{kT}}A_n h \nu_n

Интенсивность линий спектра однократно ионизированных атомов (однозарядных ионов) данного химического элемента в плазме описывается аналогичным выражением:

(2)
I_m=N\tau_1\alpha\frac{g_m}{g_0}e^{\frac{-E_m}{kT}}A_m h \nu_m

Здесь N — общее число атомов и ионов данного химического элемента в излучающем облаке разряда; \alpha — степень ионизации атомов;
g_n, g_m, g_0 — статические веса соответствующих уровней; E_n и E_m — энергия возбуждения атома и иона; T — температура разряда;
A_m и A_m — вероятность спонтанного излучения атома и иона с соответствующего уровня, \nu_n и \nu_m — частоты соответствующих спектральных линий, \tau_0 и \tau_1 — времена пребывания в разряде атомов и ионов, соответственно.

Таким образом, измеряя интенсивность некоторой спектральной линии данного химического элемента, можно определить концентрацию N этого химического элемента в плазме. Но предметом количественного спектрального анализа является определение концентрации того или иного химического элемента не в плазме, а в анализируемой пробе.

Для того, чтобы определить концентрацию C химического элемента в анализируемой пробе по результатам измерения интенсивности линий спектра этого химического элемента, необходимо знать зависимость концентрации N определяемого химического элемента в плазме от его концентрации в анализируемой пробе: N_relation.

Функция atoms_arrival описывает особенности поступления атомов анализируемого элемента из пробы в разряд. Эта функция может иметь очень сложный характер, завися не только от концентрации определяемого элемента, но и от концентраций всех элементов в пробе (этот факт отражен тем, что обозначение концентрации C заключено в фигурные скобки), а также и от времени воздействия разряда на пробу, температуры пробы, от вида межэлементных химических связей в пробе и т.д.

Формула (1) приобретает вид:

(3)
I_n=f(\{C\})\tau_0(1-\alpha)\frac{g_n}{g_0}e^{\frac{-E_n}{kT}}A_n h \nu_n

На первый взгляд может показаться, что формула (3) бесполезна на практике для аналитических целей из-за наличия в ней многих неизвестных или недостаточно точно известных атомных констант, температуры и сложной, также, вообще говоря, неизвестной функции atoms_arrival. И это перечеркивает, несмотря на всю ее привлекательность, саму идею количественного атомно-эмиссионного спектрального анализа — определять концентрации элементов в пробе по интенсивностям эмиссионных спектров.

У вас возникли вопросы?

Задайте вопрос авторам этой статьи и они ответят в течении 1-2 рабочих дней.
Или звоните в офис компании.

Смотрите также: