Способ лазерного атомно-ионизационного анализа

СОЮЗ СОВЕТСКИХСйВВЪПП НЕВИРЕСПУБЛИК 4(5 цС 01 И 21/39 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОЛИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕ ВТО ЛЬСТВУ.С. Йедцсс 1 оп оГпгегйегепсе ьп Ьазгаг 1 он Яресггошет.81, ч. 53, 9 8,.р. гтошегС 11 ет.,атг 1 хгУ1187. з(21) 366720 (22) 24.11.8 (46) 15.05.8 (72) Н.Б. Зо О.А. Новодво и И.В. Волчк (71) МГУ им (53) 543.42 (56) 1. Тиг 1 с Эе Чое Х.К. Ьааег. ЕпЬапс гу п Апа 1 уг 1979, ч. 51,2. ТигЕ С Зопяагоп 3 Епйапсей Лоп Апа 8. Салем, 19(54)(57) СПОСОБ ЛАЗЕРНОГО АТОМНО-ИОНИЗАЦИОННОГО АНАЛИЗА, включающий распыление в пламя анализируемого раствора, просвечивание пламени излучением одного или нескольких лазеров с частотами, соответствующими определенным атомным переходам, регистрацию ионов определяемых элементов помещенным в пламя зондом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения пределов обнаружения и чувствительности анализа элементов в труднолетучих и плохо проводящих электрический ток матрицах пробы путем предохранения зонда от образования на его поверхности плохо проводящей электрический ток пленки, дополнительно нагревают онд электрическим током до температуры улетучивания матрицы пробы,11559Изобретение относится к спектральному анализу с применением лазеровкак источников возбуждения и можетбыть использовано в лазерном атомноионизационном способе анализа. 5Известен способ лазерного атомноионизационного анализа, основанныйна регистрации ионов, селективнообразующихся в результатевоздействиялазерного излучения на опредечяемые 10атомы, возникающие в результате распыпения в пламя анализируемых растворов. При этом излучение лазеров накрасителях настраивают на частотусоответствующео атомного перехода 15и селективно возбуждают определяемыеатомы. Возбужденные атомы в дальнейшем за счет столкновений в пламени с частицами окружающего ихгаза иониэуются, Причем в зависи Омости от потенциала ионизации атомадля перевода его в высоколежащеевозбужденное состояние используютизлучение одного или несколькихлазеров на красителях, настроенных 25на соответствующие переходы в атоме.Образующиеся в результате лазерноговоздействия ионы детектируютс помощью зонда, сигнал с которогоподают на усилитель, а затем на регистрирующее устройство. Зонд представляет собой Ц -образный катодв виде двух пластин или проволок,расположенных параллельно друг другуи параллельно распространениюлазерного луча. Катод находится вне35пламени, но в электрическом контакте с периферийной зоной пламени,На катод подают отрицательный потенциал относительно щелевой насадки на горелку, которая являетсяанодом 13.Недостатками данного способаявляются большое влияние элементовс нйзкими потенциалами иойиэациина сигнал определяемого элемента,а также невысокая чувствительностьопределения, обусловленная удаленностью аналитической зоны, просвечиваемой лазером, от поверхностикатода,Наиболее близким к предлагаемому является способ атомно-ионизационного анализа, включающий распыление в пламя анализируемого раствора, про"55 свечивание пламени излучением одного или нескольких лазеров с частотами, соответствующими определенным атомным переходам, регистрацию образующихся в результате воздействия лазерного излучения ионов определяемыхэлементов с помощью зонда, помещенного непосредственно в пламени,Зонд представляет собой охлаждаемуюводой трубку из нержавеющей стали,на которую подают отрицательный потенциал относительно насадки на горелку. Лазерный луч проходит в непосредственной блиэос-и от зонда и .параллельно ему. Данный способ восновном использовался для определения следов металлов в пробах, матрица которых сравнительно легко атомизуется 23.Недостатком данного способаявляется невозможность определенияэлементов в труднолетучих матрицахиз-за разрыва электрической цепидетектирования атомно-ионизационногосигнала за счет осаждения на катодетруднолетучих и плохо проводящихэлектрический ток компонентов матрицы (например 30, АУ 03), что приводит к уменьшению сигнала вплотьдо его исчезнования в зависимостиот концентрации труднолетучей матрицы. К тому же применение такогоохлаждаемого водой катода приводитк ухудшению предела обнаружения элементов в пламени, поскольку температура просвечиваемой лазером зоныпламени вблизи поверхности зондаснижается, что приводит к уменьшениювероятности столкновений возбужденных атомов определяемых элементов сокружающими их частицами пламении, в свою очередь, к уменьшениюстолкновительной ионизации.Цель изобретения - улучшение пределов обнаружения и чувствительностианализа элементов в труднолетучихи плохо проводящих электрическийток матрицах пробы путем предохранения зонда от образования на егоповерхности плохо проводящей электрический ток пленки,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу лазерного атомно-ионизационного анализа, включающему распыление в пламя анализируемого раствора, просвечивание пламени излучением одного или нескольких лазеров с частотами, соответствующими определенным атомным пере- ходам, регистрацию ионов определяеьши ,элементов помещенным в пламя зондом,1155919 атомно-ионизационного сигналакалия с нагревом зонда составляет5020 отн. ед, со 100-кратным ослаблением сигнала на усилителе, величина же сигнала без дополнительного нагрева зонда - всего 30 отн.ед.Следует отметиъь, что сигнал калияс тем же содержанием его при определении в растворах проб, не содержа щих труднолетучих матриц, был5 100 отн.ед. со 100-кратным ослаблением сигнала на усилителе, что свидетельствует о правильности определения.15 П р и м е р 2. Определение литияв присутствии алюминия.Излучение первого лазера на красителях настраивают на длину волны670,8 нм, а второго - на длину волны 610,4 г нм, что соответствуетопределенным переходам в атоме лития. Излучение двух лазеров сводятв пятно диаметром1 мм и направляютв пламя пропан - бутан - воздух, гдерасположен зонд из иридиевой проволо"ки. В пламя распыляют водный раствор,содержащий 210 " 2 лития и 8 Х алюминия. Ионы лития детектируют аналогично примеру 1. Для предотвращения осаждения на зонде плохо проводя- щего покрытия из матрицы А О, осуществляют нагрев его электрическимтоком аналогично примеру 1, но до2350-2400 К. Величина атомно-ионизационного сигнала н этом случае равна3650 отн.ед. со 100-кратным ослаблением сигнала на усилителе, величина же сигнала без дополнительногонагрева зонда - 33 отн. ед. Сигнал Ораствора лития с той же концентрацией, но при отсутствии алюминияравен 3800 отн. ед. со 100-кратнымослаблением на усилителе. ФВНИИПИ Заказ 3131/38 Тираж 897 Подписное Филиал НПП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 дополнительно нагревают зонд электрическим током до температуры улетучивания 1 атрицы пробы.Сущность предлагаемого способа заключается в том, что если через зонд пропустить электрический ток, то можно существенно повысить температуру зонда, детектирующего ионы в пламени, и на его поверхности не будет осаждаться труднолетучая и пло хо проводящая электрический ток ма.трица анализируемого образца, т.е. электрический нагрев предохраняет зонд от образования плохо проводящей электрический ток пленки на поверхности зонда.Поскольку зонд находится в пламени и уже нагрет, то расход электроэнергии для дополнительного нагрева зонда не столь велик.П р и м е р 1. Определение калия в образцах кремнийорганических олигомеров лазерным атомно-ионизационным способом с дополнительным нагревом зонда электрическим током.Лазер на красителях настраивают на аналитическую линию калия .(404,4 мм). Излучение лазера (диаметр пятна составляет - 1 мм) направляют в пламя нропан - бутан - воздух, где расположен зонд, изготовленный из иридиевой проволоки диаметром 0,5 мм. Напряжение на зонде 600 В. Анализируемый раствор олигомера в метилизобутилкетоне, содержащий 5 10 3 калия, распыляют в пламя и иовы калия, образующиеся в результате воздействия лазерного излучения, детектируют с помощью зонда, усиливают сигнал широкополосным4 усилителем и регистрируют в цифровом виде на частотомере Ч-34. Для предотвращения осаждения образующейся в пламени плохо проводящей матри 1 цы из Зд 0на зонде, последний дополнительно нагревают электрическим током, С этой целью используют до полнительно аккумуляторную батарею 6 ИТСна 12 В. Температура зонда с дополнительным нагревом электрическим током, определенная по пирометру ОППИР, составляет 1950- 2010 К, без нагрева зонда электрическим током - 1450-1500 К. Величина 45 Таким образом, предлагаемое изобретение расширяет возможности ла-,зерного атомно-ионизационного способа анализа - позволяет проводитьопределение элементов в труднолетучих матрицах, которые могут образовывать не проводящие элек 1 рический ток покрытия на зонде, улучшитьчувствительность и пределы обнаружения определения элементов.