Способ определения концентрации химического элемента при атомно-абсорбционном анализе

) Государственный институт прикладнойики) Научно-производственное объединениесударственный институт прикладной оптики") СПОСОБ ОПР ЕДЕЛ ЕНИЯ КОН ЦЕНТЦИИ ХИМИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА ПРИОМНО-АБСОРБЦИОННОМ АНАЛИЗЕ(57) Способ определения концент мического элемента в пробе при а сорбционном анализе, заключа измерении величин абсорбционн чения просвечивающего источни рактеристической длине вол элемента. Регистрируемая величи бционности после каждого измер образуется в число создающих эту поглощающих атомов, а градуи график строится как зависимость глощающих атомов от концентр мента в пробе, 3 ил,(5 СП Предполагаемое изобретени ся к спектральному анализу и м ис ользовано при определении но концентрации химического э ан лизируемой пробе методами а со бционного анализа (ААА),Известен способа ААА определе ко центрации химических элементов в и бе заключающийся в измерении абсорб о ности характеристического излуче определяемого элемента при его прохо нии через поглощающий слой атомны па ов,создаваемых в атомизаторе (пл гр фитовая печь и др.), причем сначала м ряются величины абсорбционности, зд ваемые атомными парами при введе в томизатор эталонных растворов с изв е относит- ожет быть неизвестлемента в томно-абными концентрациями, затем строится графикзависимости величины абсорбционности от концентрации элемента в эталонных растворах (градуировочный график), измеряется абсорбционность при введении в атомизатор пробы с неизвестной концентрацией, значение этой концентрации определяется по графику, Этот способ трудоемок, требует большого числа эталонов, значительного времени на обработку данных и обладает ограниченной точностью,Наиболее близким к заявляемется способ; включающий атомизлизируемой пробы, пр еатомного пара посредством оч ния ро- циждех амя,ому являацию аначивание ника све- тической осв ист нии ста, излучающего на хар тер УДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОДОМСТВО СССРСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИАТЕНТУ рации хитомно-аб" ющийся в ости излука на ханы этого на абсорения превеличину ровочный числа поации эле1838778 сорбционном анализе, включающему атомизацию анализируемой пробы, просвечивание атомного пара посредством источника света излучающего на характери стической длине волны, измерение абсорбционности А поглощающего слоя определяемых искомой концентрации по величине информационного параметра, во время атомизацией измеряют температуру излучающего слоя в просвечивающем источнике Т и температуру поглощающего слоя атомов Тп регистрируют (определяют) контур линии испускания( в ) и контур линии поглощения К ( со ) и в качестве информационного параметра используют число поглощающих атомов М, которое рассчитывают из соотношения 20А-д(2) длине волны, измерение абсорбционного сигнала А поглощающего слоя определяемых атомов, определение искомой концентрации по величине информационного параметра,Способ осуществляется следующим образом: за величину информационного параметра принимается абсорбционный сигнал А, причем сначала последовательно измеряются величины поглощения атомных паров, создаваемых при введении ватомизатор эталонных проб с известной концентрацией "С" определяемого элемента. Значения этих величин фиксируются в памяти ЭВМ спектрометром, которая по соответствующей программе производит аппроксимацию градуировочного графика рациональной функцией; С = (К 1 А+ КЭА ) / (К 2 А - 1) (1) где К 1, Е 2, Кз - константы аппроксимации. Затем производится измерение. величины поглощения А в слое атомных паров при введении в атомизатор пробы с неизвестной концентрацией Сх определяемого элемента и ЭВМ.по соотношению(1) вычисляет эту концентрацию;Этот способ обладает следующими недостатками;1) Из-за кривизны градуировочного графика для их корректной реализации требуется значительное число эталонов.2) Наименьшая относительная погрешность анализа этими способами составляет величину порядка 2-3 ,; тогда как значение абсорбционности измеряется в спектрометре с погрешностью порядка долей процента, т,е. стадия калибровки, основанная на этих, способах, значительно ухудшает метрологические характеристики ААА,3) Градуировочные графики ряда элементов (Ю, РЬ и др.) являются сильно искривленными, что значительно ограничивает диапазон определяемых концентраций.Основная причина указанных недостатков заключается в том, что все известные способы аппроксимаций градуировочного графика являются формальными, никоим образом не связанными со спектральными характеристикамй используемой аналитической линии.Целью изобретения является сокраще-. ние числа эталонов для построения градуировочного графика, увеличения диапазона определяемых концентраций и уменьшение погрешности измерений,Поставленная цель достигается тем, что в способе определения концентрации хими-, ческого элемента в пробе при атомно-аб 25 30 35 40 45 50 55 ХУ(и)ехр-аи к(аэдо00 где а - параметр определяющий оптическую толщину поглощающего слоя.На фиг.1 представлен пример зависи-, мости измеренной на выходе спектрометра абсорбционности от числа поглощающих атомов для аналитической линии свинца; на фиг.2-экспериментально построенный градуировочный график для определения свинца (кривая 1) и преобразованный градуировочный график (кривая 2); на фиг.3 - графическое представление реализации предлагаемого способа в электротермическом атомизаторе.Способ определения концентрации химического элемента в пробе осуществляется следующим образом,Производится атомизация анализируемой пробы, образуемый при этом атомный пар просвечивается посредством источника света излучающего на характеристической длине волны, при этом измеряется величина абсорбционного сигнала, Производится измерение температуры излучающего слоя в просвечивающем источнике и температура поглощающего слоя атомов Т регистрируются (определяются) контур линии испускания(ж) и контур линии поглощения К(щ) . С использоваяием этих данных производится преобразование измеренной величины абсорбционности А (инструментальный параметр) в число поглощающих атомов й (физический параметр), создающих эту абсорбционность и затем построение градуировочного графика в новых переменных М = Р(С) причем преобразование осуществ1838778 10 15 20(в) = Ь )ч) Лол - 2 ЧЬгЛимо Лво - доплеровская ширина линии поглощенияа/и - параметр Фойхта для линии испускания.В=)3контур линии поглощения, состоящий из техже компонент СТС, что и контур линии испускания, но смещенных относительно негона величину ударного сдвига 0,73 а) (ал -параметр Фойхта для линии поглощения).Здесь учтено, что каждая компонентаСТС испытывает ю общем случае доплеравское и лоренцовское уширение й т.о. Опись- вается Фойхтовской функцией: 30 40 45 50: . чаемого способа -определения концентра:ции: хиМического; элемента в пробеприатомйо-абсорбционном анализе, позволяет "сократить .необходимое количество .эталонов- до 2-3 с. соответствующим повышение производительности анализа, уменьшить ляется по формуле (2) строго учитывающейвсе спектральные характеристики используемой аналитической линии., й) - Лйт,тФ- контур линии испускания, в общем случае состоящий из и компонент сверхтонкой структуры (СТС) с относительными интенсивностями Ь и имеющими положение Лв) на шкале нормированных частот Н(в, а) = - ) 4 У- ф а +(и - у) В соотношении (2) параметр а, определяющий оптическую толщину поглощающего слоя имеет вид) 1а=2 чл Ь 2ЬРо где 1 - сила осциллятора используемого спектрального перехода;е,а - соответственно заряд и масса электрона,с - скорость света в вакууме.Параметры Ьь Лм. 1. аи и ап являются фундаментальными характеристикамиспектральной линии и поэтому известны"ап- риОри. Параметры Ти, Тп и ЛИ ЗавиСят От ,условий эксперимента и при выбранных условиях анализа могут быть измерены или вычислены, Таким образом при проведении конкретного ААА в память ЭВМ заносятся все данные, необходимыедля преобразования по выражению (2) измеренной на выходе спектрометра абсорбционности А в число поглощающих атомов Й. Пример такой зависимости построенный для условий воздушно-ацетиленового пламени, представлен на фиг, 1 для аналитической линии ;винца 286,3 нм. состоящий из пяти компонент СТС с параметрамиЭто обстоятельство обусловливает значительное искривлениеэависимости А - Р (Й); а следовательнО и Традуировоцногц граФика, Экспериментально построенный градуировочный график для определейия свинца прй испЬльэовании в качестве атомизатора воздушно-ацетиленового пламе- . ни представлен на фиг,2 кривой 1. Преобразованная на основе выражения (2) (см, также фиг.1) зависимость К (С) представлена на том же рисунке кривой 2. Видно, что эта зависимость (преобразованный, градуировочный график) является значительно менее искривленной, имеет больший диапазон линейности и больший диапазон определяемых концентраций. Соответственно, точность ААА по кривой 2 возрастает, при этом для его построения требуется меньшее число эталОнов.В электротермических атомизаторах, в которых абсорбционность А(1) является пе. ременной величиной, предложенный способ реализуется следующим образом, Текущее значение нестационарного35.Сигнала А 1) с помощью выражения (4) на микро ЭВМ спектрометра преобразуется в меняющееся число поглощающих атомов Й(1) (см. фиг,З), т.е,. инструментальный сигнал пропускается через своеобразный "компьютерный фильтр", преобразующий его в физическую величину,Дальнейшее построение градуировочного графика осуществляется по традиционной схеме либо по пиковому, либо по интегральному значению сигнала с использованием вместо А полученных значений й. Преобразованный градуировочный график й Р (С) вновь является менее искривленным, обладает большим диапазоном линейности, чем исходный градуировочный график А - Е (С). Все преобразования производит микро ЭВМ.Гаким образом; использование предла.2 0.4 О.б О,погрешность и увеличить диапазон определения концентраций.Технико-экономическим преимуществом данного способа является воэможность без изменения в конструкции прибора ограничиться 1-2 эталонами против 5-8 в известном), на порядок уменьшить погрешность аппроксимации, значительно расширить диапазон измеряемых концентрации и таким образом уменьшить. время одного элементо-определения и точность измерений. Формула изобретения Способ определения концентрации химического элемента при атомно-абсорбци- онном анализе, включающий атомизацию анализируемой пробы, просвечиванив атомного пара посредством источника света, излучающего на характеристической длине волны, измерение абсорбционного сигнала А поглощающего слоя определяемых атомов, определение искомой концентрации по величине информационного параметра,отл и чаю щи йся тем,что. с целью сокращения числа эталонов для построения градуировочного графика, увеличения диапазона определяемых 5 концентраций и уменьшения погрешностиизмерений, во время атомизации измеряют температуру излучающего слоя в просвечивающем источнике Тп и температуру поглощающего слоя атомов Т,. регистрируют 10 контур линии испускания 1( в ) и контурлинии поглощения К ( в ), и в качестве информационного параметра используют число поглощающих атомов Й, которое рассчитывают из соотношения 15 юТи/То 41 А= 19Ив)ехр-аи к(иби 20 где а - параметр, определяющий оптическую толщину поглощающего слоя.1838778 УЗ 2 й 7 С, ИГЛ Яй 7 Составитель С,ГорбачевТехред М,Моргентал Корр Т. Вашкови акто каз 2923 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101