Атомно-эмиссионный спектральный анализ

АТОМНО-ЭМИССИОННЫЙ СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ (АЭСА), физический метод качественного и количественного элементного анализа, основанный на использовании спектров испускания свободных атомов и одноатомных ионов в газовой фазе. При качественном АЭСА элементный состав анализируемого вещества устанавливают путём сравнения спектров проб и спектров химических элементов, приведённых в атласах и таблицах спектральных линий. При количественном АЭСА концентрацию или содержание элемента определяют по зависимости величины аналитического сигнала (световой поток на фотоэлектрический или фотоэлектронный приёмник, плотность почернения или оптическая плотность линии на фотопластинке) искомого элемента от его содержания в пробе. В основе качественного АЭСА лежит индивидуальность спектров испускания химических элементов, установленная в 1859 году Г. Кирхгофом и Р. Бунзеном. Начало количественному АЭСА положил в 1926 году немецкий физик В.Герлах, разработавший метод гомологических пар линий или внутреннего стандарта.

АЭСА позволяет определять большинство химических элементов в широком диапазоне содержаний - от 10^-7% (нг/мл) до десятков процентов (мг/мл). Достоинства метода - возможность определять одновременно более 40 элементов в малой пробе с относительной погрешностью 1-20%, универсальность методических приёмов при анализе различных веществ, экспрессность, а также сравнительная простота, доступность и низкая стоимость аппаратуры. При анализе веществ высокой чистоты, токсичных и радиоактивных материалов используют так называемые химико-спектральные методы анализа с предварительным разделением компонентов пробы или концентрированием определяемого элемента. При анализе твёрдых (порошковых), жидких (растворов) и газообразных веществ методы АЭСА существенно различаются по методическим подходам, типам источников возбуждения спектров, по способам введения вещества в зону возбуждения спектров и по метрологическим параметрам результатов анализа.

Определяющее влияние на чувствительность и точность АЭСА оказывают физические характеристики источников возбуждения спектров (температура разряда, концентрация электронов, время пребывания атомов в зоне возбуждения, стабильность источника и др.). Наиболее часто используют ВЧ- и СВЧ-плазмотроны, дуговые и искровые разряды, источники с тлеющим разрядом, лазерные устройства, высокотемпературное пламя; применяют также комбинированные источники. Спектры регистрируют с помощью спектрометров (квантометров) и спектрографов, которые отличаются характеристиками, существенными для АЭСА: светосилой, дисперсией, разрешающей способностью, рабочей областью спектра.

АЭСА применяют в научных исследованиях — с его помощью открыты новые химические элементы, проводятся геологические, археологические, астрофизические и прочие исследования. Это один из основных аналитических методов; он используется для контроля исходного сырья, промежуточных и готовых продуктов практически во всех отраслях промышленности, для исследования объектов окружающей среды. Достигнутый уровень автоматизации АЭСА позволяет включать этот метод в автоматизированные системы аналитического контроля и управления технологией производства.

Лит.: Зайдель А Н. Основы спектрального анализа. М., 1965; Русанов А. К. Основы количественного анализа руд и минералов. 2-е изд. М., 1978; Терек Т., Мика Й., Гегуш Э. Эмиссионный спектральный анализ: В 2 часть М., 1982; Кузяков Ю.Я., Семененко К. А., Зоров Н. Б. Методы спектрального анализа. М., 1990; Спектральный анализ чистых веществ. 2-е изд. СПб., 1994.