Atomov spektrometrie Modernizace vuky technickch a prodovdnch obor

Atomová spektrometrie Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Dělení spektrometrie • Podle vzniku spektra – absorpční spektrum (atomová absorpční spektrometrie AAS) volné atomy stanovovaného prvku absorbují elektromagnetické záření, dochází k zeslabení záření – emisní spektrum (atomová emisní spektrometrie AES, optická emisní spektrometrie OES) sleduje se emise elektromagnetického záření volnými atomy látek v plynném stavu, měří se vznikající záření Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Uspořádání Atomová absorpční spektrometrie • Zdroj záření • Atomizátor • Monochromátor • Detektor • Zpracování signálu Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Zdroje záření v AAS • Výbojka s dutou katodou • Bezelektrodové výbojky • Superlampy • Lasery • Xenonová lampa Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Výbojka s dutou katodou http: //www. heraeus-noblelight. com/en/products_1/optikanalytik_1/hollow_cathodelamps. aspx Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Výbojka s dutou katodou Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Xenonová lampa Analytikjena http: //commons. wikimedia. org/wiki/Category: Xenon_gas_discharge_lamps Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Atomizátor • slouží k přeměně prvku (analytu) na atomovou páru • je generátorem a rezervoárem volných atomů analytu, kde dochází k absorpci těch vlnových délek, které prvky samy vyzařují • plamenový atomizátor – kapalný vzorek je nasáván do zmlžovače, vzniklý aerosol je vysušen, vypařen a atomizován • elektrotermický atomizátor – vytvoří se oblak atomů s jejich větší koncentrací, vzorek se nadávkuje do grafitové trubičky, pomalu suší, spálí a grafit se vyhřeje na vysokou teplotu (až 3000 o. C), dojde k vypaření a atomizaci v Ar atmosféře Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Plamenová atomizace Zdroj: Analytikjena, prezentace firem Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Plamenová atomizace • plamen acetylen – vzduch (2 500 K) • plamen acetylen – oxid dusný (3 000 K) • používá se promíchaná směs plynů, která proudí k ústí hořáku • hořáky štěrbinové – 50 a 100 mm dlouhé • lepší atomizace – pneumatický zmlžovač Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Elektrotermická atomizace • grafitový atomizátor ve tvaru trubičky s dávkovacím otvorem uprostřed • atomizátor je vyhříván na teplotu potřebnou k atomizaci analytu elektrickým proudem • přítomnost vzduchu v kyvetě není žádoucí, atomizátor musí pracovat v Ar atmosféře Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Grafitový atomizátor Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Elektrotermická atomizace Zdroj: Analytikjena prezentace firem Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Elektrotermická atomizace Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany 14

Monochromátory • separace určitého intervalu vlnových délek Δλ ze spektra na mřížce • vymezí se paprsek polychromatického záření – monochromatické paprsky s danými λ • v AAS se běžně pracuje s intervaly od 0, 2 do 2, 0 nm • správná volba šířky intervalu je důležitá • úzký spektrální interval – zvýšení šumu a tím zhoršení detekčních limitů • široký interval – zhoršení linearity kalibrační závislosti Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Detektor - fotonásobič Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Fotonásobič 588 pixel = 588 detectors Zdroj: Analytikjena prezentace firem Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany 17

• evakuovaná skleněná baňka se vstupním okénkem z křemene • uvnitř fotocitlivá katoda, anoda a systém dynod • dopadem fotonu na světlocitlivou vrstvu dojde k vyražení elektronu, který je urychlen v elektrickém poli a přitažen na první z dynod • dopad elektronu na dynodu způsobí vyražení několika sekundárních elektronů (max. 4), které jsou přitahovány k další dynodě (9 až 13) • linearita odezvy fotonásobičů je vysoká (5 až 6 řádů) Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Použití AAS • Stanovení kovů (ochrana ŽP, kontrola výroby – metalurgie, čistota surovin, potraviny, věda) • Vzorek musí být převeden do roztoku • Koncentrace analytu 0, 1 až 100 μg/l pro plamen 1 až 100 ng/l pro kyvetu Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Atomová emisní spektrometrie Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Atomová emisní spektrometrie • Založena na registrování fotonů vzniklých přechody valenčních elektronů z vyšších energetických stavů na stavy nižší • Měří se záření emitované atomy nebo ionty v excitovaném stavu • Emisní spektrum má čárový charakter, to znamená, že při příslušných vlnových délkách zaznamenáváme spektrální čáry odpovídající jednotlivým přechodům • Počet čar ve spektru roste s počtem elektronů ve valenčních hladinách Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Atomová emisní spektrometrie • budící zdroj • analyzátor (disperzní zařízení) • detektor (zpracování signálu) Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Budící zdroje záření • dodávají energii potřebnou pro vyvolání emise záření atomy vzorku • vzorek se převádí z tuhé fáze nebo roztoku do plynné fáze, kde nastává atomizace a excitace elektronů • plamen • jiskrový výboj • obloukový výboj • plazmový výboj Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Jiskrový výboj • opakující se krátkodobý vysokonapěťový elektrický výboj mezi dvěma elektrodami (grafitové, kovové) • teplota vyšší než 12 000 K • bohaté spektrum • vhodné pro analýzu kovů – kvantitativní analýza • rovnoměrný výboj - kvantometry Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Obloukový výboj • • • trvalý elektrický výboj mezi dvěma elektrodami katoda je tvořena kovovým vzorkem spotřeba vzorku je vyšší než u jiskrového výboje teplota výboje 4 000 až 8 000 K spektrum chudší, ale intenzivní stanovení stopových prvků, kvalitativní an. Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Plazmový výboj • působení vysokofrekvenčního elektromagnetického pole pomocí indukční cívky v prostředí argonu • teplota 10 000 K • analýza vzorků v roztoku a nekovových materiálů • nejrozšířenější zdroj Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Plazmový zdroj Zdroj: Analytikjena prezentace firem Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany 28

Zdroj: P. Klouda, Moderní analytické metody Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Analyzátory • rozklad záření na spektrum pomocí hranolů nebo difrakce na mřížce na spektrální čáry • spektroskop – záznam na fotografickou desku • optický spektrometr • hmotnostní spektrometr (kvadrupólový analyzátor) • hmotnostní spektrometr (sektorový separátor) Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Optický spektrometr • rozkládá záření budicího zdroje na jednotlivé spektrální čáry a měří jejich intenzitu • záření se rozkládá pomocí mřížky a dopadá na výstupní štěrbinu • intenzita záření je měřena fotonásobičem za výstupní štěrbinou • V environmentální analýze ICP-OES pro stanovení kovů Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Echelle optický systém Zdroj: www. bas. cz Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

ICP - OES Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Kvadrupólový analyzátor • separace iontů m/z • čtyři rovnoběžné tyčové elektrody • na každou tyč přiváděna stejnosměrná složka napětí a současně složka radiofrekvenčního pole • při daném nastavení mají ionty stabilní trajektorii vedoucí k detektoru • jednoduchá konstrukce, lineární závislost mezi hmotností iontů a časovou osou spektra ICP - MS Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Kvadrupólový analyzátor Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Detektory • fotografická detekce – slouží ke kvalitativnímu a polokvantitativnímu vyhodnocení spektra • křemíková fotodioda • selenový článek • fotoelektrický násobič Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany

Použití AES • Stanovení většiny prvků periodické tabulky • Vzorek musí být převeden do roztoku • Koncentrace analytu pro ICP – OES 0, 5 až 50 μg/l ICP – MS 0, 5 až 2 ng/l Modernizace výuky technických a přírodovědných oborů na UJEP se zaměřením na problematiku ochrany