Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из ICP-AES )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Атомно-эмиссионный спектрометр ICP.

Атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно связанной плазмой (ICP-AES), также называемая оптической эмиссионной спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой (ICP-OES), представляет собой аналитический метод, используемый для обнаружения химических элементов. Это тип эмиссионной спектроскопии , в которой индуктивно связанная плазма используется для производства возбужденных атомов и ионов, которые испускают электромагнитное излучение с длинами волн, характерными для конкретного элемента.. Плазма - это высокотемпературный источник ионизированного исходного газа (часто аргона). Плазма поддерживается и поддерживается за счет индуктивной связи охлаждаемых электрических катушек на мегагерцовых частотах. Температура источника находится в диапазоне от 6000 до 10000 К. Интенсивность излучения световых волн различной длины пропорциональна концентрациям элементов в образце.

Механизм [ править ]

Плазменный "факел" ИСП.

ICP-AES состоит из двух частей: ICP и оптического спектрометра . Горелка ICP состоит из 3 концентрических трубок из кварцевого стекла. [1] Выходная или «рабочая» катушка радиочастотного (RF) генератора окружает часть этого кварцевого фонарика. Газообразный аргон обычно используется для создания плазмы .

У ИСП есть два режима работы, называемые емкостным (E) режимом с низкой плотностью плазмы и индуктивным (H) режимом с высокой плотностью плазмы, а переход из режима нагрева E в H происходит с внешними входами. [2] Горелка работает в режиме H.

Когда горелка включена, внутри катушки создается сильное электромагнитное поле за счет мощного радиочастотного сигнала, протекающего в катушке. Этот радиочастотный сигнал создается радиочастотным генератором, который, по сути, является мощным радиопередатчиком, приводящим в действие «рабочую катушку», так же, как обычный радиопередатчик управляет передающей антенной. Типичные инструменты работают на частоте 27 или 40 МГц. [3] Газ аргон, протекающий через горелку, воспламеняется с помощью блока Тесла, который создает короткую разрядную дугу в потоке аргона, чтобы инициировать процесс ионизации. Как только плазма «воспламеняется», блок Тесла выключается.

Газ аргон ионизируется в сильном электромагнитном поле и течет по особым осесимметричным образом в направлении магнитного поля ВЧ-катушки. Затем в результате неупругих столкновений между нейтральными атомами аргона и заряженными частицами образуется устойчивая высокотемпературная плазма около 7000 К. [4]

Перистальтический насос подает водный или органический образец в аналитическую распылителе , где она изменяется в туман и введена непосредственно внутрь плазменного факела. Образец сразу же сталкивается с электронами и заряженными ионами в плазме и сам распадается на заряженные ионы . Различные молекулы распадаются на соответствующие атомы, которые затем теряют электроны и повторно рекомбинируют в плазме, испуская излучение с характерными длинами волн соответствующих элементов.

В некоторых конструкциях для «резки» плазмы в определенном месте используется сдвиговый газ, обычно азот или сухой сжатый воздух. Затем используются одна или две передаточные линзы для фокусировки излучаемого света на дифракционной решетке, где он разделяется на составляющие его длины волн в оптическом спектрометре. В других конструкциях плазма падает непосредственно на оптический интерфейс, который состоит из отверстия, из которого выходит постоянный поток аргона, отклоняющий плазму и обеспечивающий охлаждение, позволяя излучаемому свету из плазмы проникать в оптическую камеру. В других конструкциях используются оптические волокна для передачи части света в отдельные оптические камеры.

Внутри оптической камеры (камер), после того как свет разделен на разные длины волн (цвета), интенсивность света измеряется с помощью фотоэлектронного умножителя или трубок, физически расположенных так, чтобы «видеть» конкретную длину волны для каждой задействованной линии элементов, или, в более современных устройствах, разделенные цвета попадают на массив полупроводниковых фотодетекторов, таких как устройства с зарядовой связью (CCD). В устройствах, использующих эти матрицы детекторов, интенсивности всех длин волн (в пределах диапазона системы) могут быть измерены одновременно, что позволяет прибору одновременно анализировать каждый элемент, к которому устройство чувствительно. Таким образом, образцы можно анализировать очень быстро.

Затем интенсивность каждой линии сравнивается с ранее измеренной интенсивностью известных концентраций элементов, и их концентрации затем вычисляются путем интерполяции вдоль калибровочных линий.

Кроме того, специальное программное обеспечение обычно корректирует помехи, вызванные присутствием различных элементов в заданной матрице выборки.

Приложения [ править ]

Примеры применения ICP-AES включают определение металлов в вине [5], мышьяка в пище [6] и микроэлементов, связанных с белками. [7]

ICP-OES широко используется при переработке полезных ископаемых для получения данных о содержании различных потоков для построения массовых балансов.

В 2008 году метод был использован в Ливерпульский университет , чтобы продемонстрировать , что хризма Амулет найден в Санбури и ранее считалось, что среди самых ранних свидетельств христианства в Англии , [8] только от девятнадцатого века. [9] [10] [11]

ICP-AES часто используется для анализа микроэлементов в почве, и именно по этой причине он часто используется в судебно-медицинской экспертизе для установления происхождения образцов почвы, обнаруженных на местах преступлений или на жертвах и т. Д. Отбор одной пробы из контрольного образца и определение состав металла и взяв образец, полученный из доказательств, и определите, что состав металла позволяет провести сравнение. Хотя грязные доказательства могут не рассматриваться отдельно в суде, они, безусловно, подкрепляют другие доказательства.

Он также быстро становится предпочтительным аналитическим методом для определения содержания питательных веществ в сельскохозяйственных почвах. Эта информация затем используется для расчета количества удобрений, необходимых для максимизации урожайности и качества.

ICP-AES используется для анализа моторных масел . Анализ отработанного моторного масла многое дает о том, как работает двигатель. Детали, которые изнашиваются в двигателе, будут оставлять следы в масле, которые можно обнаружить с помощью ICP-AES. Анализ ICP-AES может помочь определить, выходят ли детали из строя. Кроме того, ICP-AES может определить, какое количество определенных присадок к маслу осталось, и, следовательно, указать, сколько срока службы осталось у масла. Анализ масла часто используется руководителями автопарка или автолюбителями, которые заинтересованы в том, чтобы узнать как можно больше о работе своего двигателя. ICP-AES также используется при производстве моторных масел (и других смазочных масел) для контроля качества и соответствия производственным и отраслевым спецификациям.

См. Также [ править ]

  • Атомно-эмиссионная спектроскопия
  • Атомно-абсорбционная спектроскопия
  • Масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой
  • Пепел
  • Список статей по плазме (физике)

Ссылки [ править ]

  1. ^ Hieftje, Гэри; и другие. (1982). «Проектирование и изготовление горелки с низким расходом и малой мощностью для спектрометрии индуктивно связанной плазмы» . Прикладная спектроскопия . 36 (6): 627–631. Bibcode : 1982ApSpe..36..627R . DOI : 10.1366 / 0003702824639105 . S2CID  97527015 . Проверено 5 апреля 2015 года .
  2. ^ Хё-Чанг Ли (2018) Обзор индуктивно связанной плазмы: наноприложения и физика бистабильного гистерезиса 5 011108 https://doi.org/10.1063/1.5012001
  3. ^ Hieftje, Гэри; и другие. (2006). «Влияние рабочей частоты плазмы на добротность времяпролетного масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой» . Журнал аналитической атомной спектрометрии . 21 (2): 160–167. DOI : 10.1039 / B515719F . Проверено 5 апреля 2015 года .
  4. ^ Хаунг, Мао; Hieftje, Гэри (1989). «Одновременное измерение температуры электронов с пространственным разрешением, плотности электронов и температуры газа с помощью рассеяния лазерного света от ICP» . Spectrochimica Acta Часть B: Атомная спектроскопия . 44 (8): 739–749. Bibcode : 1989AcSpe..44..739H . DOI : 10.1016 / 0584-8547 (89) 80072-2 .
  5. ^ Ачето М, Abollino О, Bruzzoniti МС, Mentasti Е, Sarzanini С, Malandrino М (2002). «Определение металлов в вине с помощью атомной спектроскопии (пламя-AAS, GF-AAS и ICP-AES); обзор». Пищевые добавки и загрязнители . 19 (2): 126–33. DOI : 10.1080 / 02652030110071336 . PMID 11820494 . S2CID 28850410 .  
  6. ^ Benramdane L, Bressolle F, Валлон JJ (1999). «Видообразование мышьяка в организме человека и пищевых продуктов: обзор» . Журнал хроматографической науки . 37 (9): 330–44. DOI : 10.1093 / chromsci / 37.9.330 . PMID 10497786 . 
  7. Перейти ↑ Ma R, McLeod CW, Tomlinson K, Poole RK (2004). «Определение микроэлементов, связанных с белками, с помощью гель-электрофореза и атомной спектрометрии». Электрофорез . 25 (15): 2469–77. DOI : 10.1002 / elps.200405999 . PMID 15300764 . S2CID 11012108 .  
  8. ^ Лич, Питер (1991). Шептон Маллет: романо-бритты и ранние христиане в Сомерсете . Бирмингем: Отдел полевой археологии Бирмингемского университета. ISBN 978-0-7044-1129-6.
  9. ^ Сэвилл, Ричард (2008-09-18). « „ Древний“христианский амулет объявлен подделкой» . Daily Telegraph . Лондон . Проверено 18 сентября 2008 .
  10. ^ "Новые испытания бросают вызов возрасту амулета" . BBC News . BBC. 2008-09-18 . Проверено 18 сентября 2008 .
  11. ^ де Брюссель, Саймон (2008-09-16). «Романо-британский серебряный христианский крест может быть подделкой» . Times Online . Лондон: The Times . Проверено 18 сентября 2008 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Индуктивно-связанная плазма / оптическая эмиссионная спектрометрия в Энциклопедии аналитической химии
  • Источник возбуждения с индуктивно-связанной плазмой (ИСП) [Требуются имя пользователя и пароль]