ЛЕКЦИЯ 13
ЭМИССИОННЫЙ СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
Общие принципы
Известно что происхождение спектра излучения в видимой и ультрафиолетовой областях обусловлено переходом электронов во внешних электронных оболочках атомов. Такие переходы индуцируются при наличии достаточной энергии; длины волн большей части испущенного излучения лежат в диапазоне 1000—10 000 А.
В установках для эмиссионного спектрального анализа требуемая энергия поставляется процессом электрического возбуждения атомов, обычно проводимого с noмощью дуги или искры. В результате таких разрядов анализируемый материал испаряется, происходит возбуждение атомов и испускается световое излучение, характеризующее эти атомы.
Излучение «разлагается» призмой или дифракционной решеткой на отдельные спектральные линии объединяющиеся в спектральные серии (каждая линия представляет собой изображение входной щели спектрографа); эти линии располагаются на приемной пластинке или фотопленке в порядке следования длин волн.
При анализах, выполняемых с помощью приборов с непосредственным отсчетом, линии проектируются на фотокатоды установленных соответствующим образом фотоумножителей. Поскольку соотношение между концентрацией элемента в исследуемом материале и интенсивностью спектра его излучения неизвестно, это соотношение приходится находить эмпирически путем сопоставления с предварительной калибровочной кривой, полученной в результатате аналогичного возбуждения стандартных образцов с известным химическим составом.
Для каждого элемента характерными являются столько различных спектров, сколько электронов имеет атом. При этом дуговым спектром называется спектр излучения нейтрального (неионизированного) атома, первым искровым спектром называется спектр излучения однократно ионизированных атомов, а второй искровой спектр получается в результате излучения двукратно ионизированных атомов. Разделение спектральных линий на «дуговые» и «искровые» обозначается римскими цифрами I, II или III, ставящимися после символа элемента в зависимости от того, является ли излучающий атом соответственно нейтральным (дуговой спектр), однократно ионизированным (первый искровой спектр) или двукратно ионизированным (второй искровой спектр).
Важными параметрами, характеризующими атомные спектры, являются потенциалы возбуждения и потенциалы ионизации атомов. Потенциал возбуждения атома—это энергия (выражаемая часто в электронвольтах), необходимая для перевода атома из основного состояния на более высокий энергетический уровень, другими словами, это энергия, необходимая в конечном счете для генерации излучения в спектральной линии. Потенциал ионизации — это энергия, необходимая для отрыва электрона от нейтрального атома. Сообщив атому еще большую энергию, можно вызвать излучение, спектр которого соответствует спектру испускания ионизированного атома, т. е. первого искрового спектра. Наконец, еще большая энергия приведет к генерации спектра испускания двукратно ионизированного атома, т. е. второго искрового спектра.
Спектрографы
1. Призменные приборы. Наиболее распространенные призменные спектрографы легко классифицировать в зависимости от величины их дисперсии на два основных класса: приборы со средней дисперсией и приборы с высокой дисперсией. Оптические схемы изображены на рисунке.
Спектрограф средней дисперсии охватывает спектральный диапазон 2000-10 000 А; спектр регистрируется на стеклянных фотопластинках размером 250 х 50 или 250 х 100 мм и имеет протяженность 230 мм. Оптика прибора, определяющая его дисперсию, состоит из 60-градусной кварцевой призмы Корню и кварцевой линзы с фокусным расстоянием 610 мм, дающей плоское изображение спектра.
Рис. 1 - Оптическая схема среднего кварцевого спектрографа: 1 - камера с источником возбуждения спектра; 2 — конденсорная линза; 3 — входная щель; 4, 6, 7 — линзы; 5 — призма; 8 — кассета.
В тех случаях, когда требуется расширить спектральный диапазон прибора в видимой области, это может быть достигнуто заменой кварцевой оптики на стеклянную.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.