Пупышев А.А.
Атомно-абсорбционный спектральный анализ.
М.: Техносфера, 2009, 784 с.
ISBN 978-5-94836-231-1
Рассмотрены теоретические основы атомно-абсорбционного спектрального анализа, основные схемы измерений с использованием селективных источников света и ламп с непрерывным спектром, принципы действия и характеристики главных блоков атомно-абсорбционных приборов, различные способы реализации метода, включая пламенную и электротермическую атомизацию элементов, техники «холодного пара» и гидридов, атомизацию в тлеющем разряде, проточно-инжекционный анализ. Основное внимание при этом уделено термохимическим процессам, протекающим в атомизаторах с участием аналитов, матрицы пробы и химических модификаторов, оптимальным условиям измерений, помехам проведению анализа и способам их устранения. Приведены систематизированные данные по получению градуировочных функций, подготовке проб и растворов сравнения, текущему уходу за прибором.
Изложены теоретические представления по термодинамическому моделированию термохимических процессов в пламенных и электротермических атомизаторах. Проиллюстрированы возможности этого теоретического метода исследования и подробно изложен алгоритм моделирования для решения практических аналитических задач в области атомно-абсорбционного спектрального анализа.
Для инженерно-технических и научных работников, студентов, аспирантов, преподавателей вузов.
Библиогр.: 647 назв. Рис. 278. Табл. 57.
Содержание
От автора
Введение
Глава 1. Основные принципы атомно-абсорбционной спектрометрии
1.1. Общая схема аналитического процесса при атомно-абсорбционном анализе
1.2. Поглощение и излучение энергии свободными атомами
1.3. Измерение поглощения света атомами
Глава 2. Принципиальные схемы измерений
2.1. Однолучевая схема переменного тока с селективным источником света
2.2. Двухлучевая схема переменного тока с селективным источником света
2.3. Атомно-абсорбционные спектрометры высокого разрешения с непрерывным источником света
2.4. Многоэлементные схемы атомно-абсорбционных измерений
Глава 3. Источники света
3.1. Лампы с полым катодом.
3.2. Высокочастотные безэлектродные лампы.
3.3. Двухразрядные лампы
3.4. Диодные лазеры
3.6. Лампы с непрерывным спектром
Глава 4. Пламенная атомизация
4.1. Пламена
4.2. Изучение высокотемпературных термохимических процессов с использованием термодинамики
4.2.1. Различные уровни термодинамических подходов
4.2.2. Программный комплекс TERRA (ACTPA)
4.2.3. Состояние термодинамического равновесия
4.3. Изучение характеристик пламен с использованием термодинамики
4.3.1. Оценка равновесности спектрального источника
4.3.2. Использование I уровня термодинамического подхода
4.3.3. Использование II уровня термодинамического подхода
4.3.4. Использование III уровня термодинамического подхода
4.3.5. Использование IV уровня термодинамического подхода
4.3.5.1. Пламя ацетилен-динитрооксид
4.3.5.2. Пламя ацетилен-воздух
4.3.5.3. Образование пленки пироуглерода на частичках аэрозоля
4.3.5.4. Пламена метилацетилен-воздух и (пропан-бутан)-динитрооксид
4.3.5.5. Пламена с монооксидом азота
4.4. Горелки
4.5. Распылители и распылительные камеры
4.5.1. Концентрический распылитель
4.5.2. Распылитель на скрещенных потоках
4.5.3. Распылительная камера
4.6. Физико-химические процессы в пламенах с участием аналита
4.7. Термодинамическое моделирование атомизации элементов в различных пламенах
4.7.1. Атомизация элементов в пламени ацетилен-динитрооксид
4.7.2. Атомизация элементов в пламени ацетилен-воздух
4.7.3. Атомизация элементов в пламенах метилацетилен-воздух и (пропан-бутан)-динитрооксид
4.7.4. Атомизация элементов в пламенах с монооксидом азота
4.8. Помехи проведению анализа
4.8.1. Помехи при получении и переносе аэрозоля
4.8.2. Помехи в конденсированной фазе при испарении частиц
4.8.2.1. Тепловая блокировка
4.8.2.2. Химические помехи
4.8.2.3. Структурные помехи.
4.8.2.4. Косвенные помехи
4.8.3. Помехи в парогазовой фазе
4.9. Способы снижения, учета и устранения неспектральных помех
4.10. Спектральные помехи
4.10.1. Селективные спектральные помехи
4.10.2. Неселективные спектральные помехи
4.10.2.1. Молекулярное поглощение света
4.10.2.2. Рассеяние света
4.11. Снижение помех фонового поглощения света
4.12. Заключение
4.12.1. Аналитические характеристики пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии
4.12.2. Аппаратурные способы повышения чувствительности измерений
Глава 5. Атомизация способом «холодного пара»
5.1. Основные приемы измерения
5.1.1. Химическая атомизация ртути
5.1.2. Оптимизация химической атомизации ртути
5.1.3. Термическая атомизация ртути
5.2. Выполнение анализов
5.3. Атомно-флуоресцентное определение ртути
Глава 6. Атомизация гидридов
6.1. Получение гидридов
6.1.1. Химическое получение гидридов
6.1.2. Электрохимическое генерирование гидридов
6.2. Атомизация гидридов
6.2.1. Пламенная атомизация
6.2.2. Термическая атомизация
6.3. Подготовка проб для анализа
Глава 7. Электротермическая атомизация
7.1. Основные принципы
7.2. Графитовая печь
7.2.1. Конструкция и принципы работы атомизатора
7.2.2. Защитная атмосфера печи
7.2.3. Охлаждение атомизатора
7.2.4. Формирование сигнала поглощения и его измерение
7.2.5. Характеристики нагрева
7.2.6. Материал атомизатора
7.3. Процедура работы с графитовой печью
7.3.1. Дозирование раствора пробы
7.3.2. Стадия высушивания пробы
7.3.3. Стадия пиролиза
7.3.4. Стадия атомизации
7.3.6. Стадия очистки
7.3.7. Стадия промежуточного охлаждения
7.3.8. Общие замечания по температурно-временной программе атомизации
7.4. Физико-химические процессы в электротермических атомизаторах
7.4.1. Стадия высушивания пробы
7.4.2. Стадия пиролиза
7.4.3. Стадия атомизации
7.5. Влияния и помехи
7.5.1. Физические помехи
7.5.2. Химические и ионизационные помехи
7.5.3. Спектральные помехи
7.5.4. Устранение влияний и помех. Концепция STPF
7.5.5. Загрязнения электротермических атомизаторов
7.6. Химическая модификация
7.6.1. Основные принципы химической модификации.
7.6.1.1. Положительные эффекты действия химических модификаторов
7.6.1.2. Классификации химических модификаторов
7.6.2. Органические химические модификаторы
7.6.3. Неорганические химические модификаторы
7.6.3.1. Общие особенности действия неорганических химических модификаторов
7.6.3.2. Химическая модификация при определении As, Se и Te
7.6.3.3. Рекомендации по выбору химических модификаторов
7.6.3.4. Предполагаемые механизмы действия химических модификаторов
7.6.3.4.1. Реакции обмена
7.6.3.4.2. Адсорбция и окклюзия
7.6.3.4.3. Катализ
7.6.3.4.4. Образование химически активных мест на поверхности атомизатора
7.6.3.4.5. Образование индивидуальных химических соединений
7.6.3.4.6. Образование твердых растворов на условиях изоморфизма
7.6.3.5. Модельные представления механизма действия неорганических химических модификаторов
7.6.3.5.1. Общий подход…
7.6.3.5.2. Создание модели
7.6.3.5.3. Компьютерный эксперимент
7.6.3.5.4. Выводы по модельным представлениям
7.6.4. Некоторые примеры применения модификаторов
7.6.5. Ограничения, недостатки и побочные эффекты применения химических модификаторов
7.6.6. Способы введения химических модификаторов
7.6.7. Непрерывная модификация
7.6.8. Термодинамическое моделирование термохимических процессов в графитовой печи
7.6.8.1. Стадия высушивания
7.6.8.2. Стадия пиролиза
7.6.8.3. Стадия атомизации
7.6.8.4. Заметки и рекомендации
7.7. Конструкции графитовых электротермических атомизаторов
7.7.1. Атомизаторы продольного нагрева
7.7.2. Трубки с измененным профилем сечения
7.7.3. Платформы и зонды
7.7.4. Трубки с графитовыми фильтрами
7.7.5. Атомизаторы поперечного нагрева
7.7.6. Атомизатор с «концевыми крышками»
7.8. Металлические электротермические атомизаторы
7.9. Заключение
Глава 8. Атомизация в тлеющем разряде
8.1. Горячий тонкостенный металлический полый катод
8.2. Тлеющий разряд по Гримму
Глава 9. Осветительные системы и спектральные приборы
9.1. Осветительная оптика
9.2. Спектральные приборы с селективными источниками света
9.3. Приборы высокого разрешения с непрерывным источником спектра
Глава 10. Приемники излучения
10.1. Фотоэлектронные умножители
10.2. Полупроводниковые детекторы
Глава 11. Электронные системы регистрации
11.1. Спектрометры с селективными источниками света
11.2. Спектрометры высокого разрешения с непрерывным источником спектра
Глава 12. Коррекция фонового поглощения света
12.1. Использование дополнительной спектральной линии
12.2. Использование дополнительных ламп с непрерывным спектром
12.3. Использование эффекта самообращения спектральных линий
12.4. Использование эффекта Зеемана
12.4.1. Прямой эффект Зеемана
12.4.1.1. Наложение на источник света постоянного поперечного магнитного поля.
12.4.1.2. Наложение на источник света постоянного продольного магнитного поля
12.4.2. Обратный эффект Зеемана
12.4.2.1. Атомизатор в поперечном постоянном магнитном поле
12.4.2.2. Атомизатор в продольном постоянном магнитном поле
12.4.2.3. Атомизатор в поперечном переменном магнитном поле
12.4.2.4. Атомизатор в продольном переменном магнитном поле
12.4.3. Заключение по способу коррекции фона с использованием эффекта Зеемана
12.5. Учет фона в атомно-абсорбционных приборах высокого разрешения с непрерывным источником спектра
12.6. Сопоставление способов коррекции фонового поглощения
Глава 13. Проточно-инжекционный анализ
Глава 14. Техника и методология работы
14.1. Подготовка спектрометра к работе
14.1.1. Пламенная атомизация
14.1.2. Электротермическая атомизация
14.1.3. Ртутно-гидридная техника
14.2. Получение градуировочных характеристик
14.2.1. Способ градуировочного графика
14.2.1.1. Искривление градуировочных графиков
14.2.1.2. Проверка стабильности градуировочной характеристики
14.2.1.3. Особенности получения градуировочных функций для приборов с эффектом Зеемана
14.2.2. Способ стандартных добавок
14.2.3. Способ дополнительного градуирования
14.2.4. Способ ограничивающих растворов
14.2.5. Приготовление растворов для градуировки
14.2.5.1. Неорганические градуировочные растворы
14.2.5.2. Органические градуировочные растворы
14.2.5.3. Введение в растворы матричных компонентов проб
14.3. Пробоподготовка
14.3.1. Жидкости
14.3.2. Нефтяные продукты
14.3.3. Твердые органические материалы
14.3.3.1. Сухая минерализация
14.3.3.2. Мокрая минерализация
14.3.3.3. Экстракция
14.3.4. Неорганические твердые материалы
14.3.5. Автоклавное разложение проб
14.3.6. Микроволновая пробоподготовка
14.3.6.1. Общие положения
14.3.6.2. Техника безопасности при работе с микроволновыми печами
14.3.7. Озолители высокого давления
14.4. Разработка методик анализа
14.4.1. Общие положения
14.4.2. Режим быстрого нагрева графитовой печи
14.4.3. Анализ образцов с высоким солевым содержанием
14.4.4. Анализ суспензий
14.4.5. Анализ твердых проб
14.4.6. Определение содержания основных компонентов
14.4.7. Молекулярно-абсорбционный анализ
14.4.8. Изотопный анализ
14.5. Постоянная эксплуатация приборов
14.5.1. Условия размещения и эксплуатации приборов
14.5.2. Проведение анализов
14.5.3. «Чистые» комнаты
14.5.4. Рабочие газы
14.5.4.1. Воздух
14.5.4.2. Ацетилен
14.5.4.3. Динитрооксид.
14.5.4.4. Аргон
14.5.5. Очистка воды и химических реагентов
14.5.5.1. Вода
14.5.5.2. Химические реагенты
14.5.6. Подготовка химической посуды.
14.5.7. Микропипетки
14.5.8. Анализ в автоматическом режиме
14.6. Техника безопасности
Глава 15. Аналитические характеристики метода
15.1. Определяемые элементы
15.2. Характеристическая концентрация и характеристическая масса элемента
15.3. Предел обнаружения
15.4. Динамический диапазон градуировочного графика
15.5. Сходимость и повторяемость результатов определений
15.6. Правильность результатов анализа
15.7. Производительность анализа
Глава 16. Эмиссионная фотометрия пламени
Литература
Список сокращений и обозначений