Все современные методы спектрального анализа можно разделить на эмиссионные и абсорбционные. Эмиссионные методы основаны на измерении длины волны излучения и его интенсивности. Атомно-эмиссионный спектральный анализ (АЭСА) является методом элементного исследования, в основе которого лежит термическое возбуждение свободных атомов или ионов и исследование спектра излучения возбужденных атомов в области длин волн 120-1100 нм.
В настоящее время метод АЭСА – один из наиболее информативных многоэлементных методов анализа. Применение метода весьма разнообразно: его широко используют для контроля технологических процессов и готовой продукции на предприятиях цветной и черной металлургии, в машиностроении, в атомной, автомобильной, авиационной промышленности, в геологии, при обогащении руд полезных ископаемых, в судебно-медицинской экспертизе и в других областях народного хозяйстваОтличие эмиссионных анализаторов
Цель практического эмиссионного спектрального анализа состоит в качественном обнаружении или точном количественном определении элементов в исследуемом веществе. Вообще говоря, любое вещество может быть проанализировано на содержание в нем металлических компонентов.
В зависимости от физического состояния, электрической проводимости и неорганической или органической природы все вещества могут быть разделены на следующие группы:
- Твердые проводники (продукция металлургического производства).
- Твердые диэлектрические вещества (почвы, горные породы, минералы, сырье, продукция неорганической химической промышленности)
- Твердые диэлектрические вещества в основном органической природы (вещества растительного и животного происхождения, продукция органической химической промышленности)
- Жидкие вещества неорганической и органической природы
- Газы
- Специальные вещества
Преимущества метода
Методы АЭСА, как правило, просты, оперативны, легко поддаются механизации и автоматизации, т. е. они подходят для рутинных массовых измерений. При использовании специальных методик пределы обнаружения отдельных элементов, включая некоторые неметаллы, чрезвычайно низки, что делает эти методики пригодными для определения примесей в малых количествах. Эти методы являются практически неразрушающими, так как для измерения необходимы только небольшие количества материала объектов.
Точность спектрального анализа, удовлетворяет практическим требованиям определения примесей и компонентов, а его стоимость низкая, хотя первоначальные затраты весьма высоки. Однако они быстро окупаются вследствие высокой производительности метода и низких требований к материалам и обслуживающему персоналу.
Классификация методов АЭСА
Анализ сплавов и металлов проводится следующим образом: проба исследуемого изделия вводится в источник излучения, где происходят его испарение, диссоциация молекул и возбуждение образовавшихся атомов (ионов), испускающих характерное излучение, для регистрации которого конструируется специальный спектральный прибор. Способы оценки спектров могут быть разделены на три группы:- Спектрометрический способ (при помощи спектрометра)
- Спектрографический способ (при помощи спектрографа)
- Визуальный способ (при помощи спектроскопа)
Качественный анализ
При проведении качественного АЭСА можно выделить три типа задач:- Общий качественный анализ, позволяющий определить компонентный состав пробы;
- Частный качественный анализ, с помощью которого устанавливается присутствие или отсутствие одного или нескольких искомых элементов в данной пробе;
- Определение наличия в малых концентрациях загрязняющих или примесных элементов в пробе анализируемого материала.
Количественный анализ
При количественном анализе определяют количество искомого элемента в анализируемом сплаве по зависимости величины аналитического сигнала (плотность почернения или оптический плотность аналитической линии на фотопластинке; световой поток на фотоэлектрический приемник) искомого элемента от его содержания в пробе. Эта зависимость сложным образом определяется многими трудно контролируемыми факторами (валовой состав проб, их структура, дисперсность, параметры источника возбуждения спектров, нестабильность регистрирующих устройств, свойства фотопластинок и т.д.)
Поэтому, как правило, для ее установления используют набор образцов для градуировки, которые по валовому составу и структуре возможно более близки к анализируемому веществу и содержат известные количества определяемых элементов.
Конструкция
Конструктивно, любой спектрометр можно условно разделить на 3 основные части:- Система возбуждения оптического излучения;
- Система разложения и фокусировки полученного спектра;
- Система детектирования и обработки спектра.
Заключение
Итак, АЭСА является самым распространённым экспрессным высокочувствительным методом обнаружения и количественного определения химических элементов в любых агрегатных состояниях вещества. Возможности бесконтактного, экспрессного, одновременного количественного определения большого числа элементов в широком интервале концентраций с высокой точностью при использовании малой массы пробы делают метод широко используемым в различных областях науки и техники.
Контроль промышленного производства, поиск и переработка полезных ископаемых, биологические, медицинские и экологические исследования – ряд всего лишь небольших сфер деятельности, где невозможно обойтись без применения методов АЭСА.
