Атомно-абсорбционные спектрометры

Передовым и часто используемым аналитическим методом современной науки для проведения количественного элементного анализа является атомно-абсорбционная спектрометрия (ААС). Ряд существующих методик ААС позволяет достоверно точно определять около 70 элементов периодической системы Д.И. Менделеева.

Действие указанного метода основано на работе атомно-абсорбционного спектрометра. Этот прибор включает в себя основные элементы: источник света, атомизатор, спектральный прибор и электронную систему. Основное назначение – элементный анализ различных веществ.

Спектрометр определяет наличие элемента в пробе благодаря использованию функциональной зависимости между аналитическим сигналом и наличием элемента в градуировочном растворе.

Для проведения анализа необходимы пробы разного происхождения в жидком состоянии.

Прибор является прецизионным устройством и создает условия измерений, автоматически вводит пробы, проводит их анализ и регистрирует полученные результаты.

ААС основана на элементно-количественном анализе атомного спектра поглощения. В теории метод можно изложить просто: атомы элементов воспринимают волну света заданной длины, после чего переходят в возбужденное состояние. Масса поглощенной световой энергии прямо пропорционально количеству атомов вещества на пути излучения.

Этот популярный в химии метод возник более полувека назад, и в последние годы только набирает свое применение в аналитический химии. Открытие спектральных линий поглощения атомов выявлены изучавшим спектр Солнца еще в начале XIX века врачом и химиком У. Волластоном из Англии, а после и немецким физиком И. Фраунгофером.

Впоследствии была установлена связь между видом спектра атомного поглощения и испусканием химическим составом нагретого газа. Это важное наблюдение сделали ученые из Германии Р. Бунзен и Г. Кирхгоф в 1859-1861 годах. С тех пор, эмиссии (спектры испускания) атомов повсеместно применяются в качественном и количественном определении элементов в пробах различного состава и агрегатного состояния.

Абсорбции атомов (спектры поглощения) в аналитической химии начали применять с 1930-1940-х годов, что позволило астрономам идентифицировать ряд элементов, содержащихся в составе звезд. Широкое применение метод получил при решении проблемы определения содержания ртути в различных пробах веществ и атмосфере помещений. Но, в силу тогдашнего отсутствия удобной и точной схемы измерения, метод не получил широкого распространения.

Наконец, в 1955 году британско-австралийский физик А. Уолш нашел гениальный по простоте способ количественного определения содержащихся в растворах элементов, распыляя в пламя ацетилен-воздух, по поглощению излучения атомных линий от специальных селективных ламп. Это предопределило будущее развитие метода.

И вот, в 1962 году фирма Techtron (основанная Уолшем) наладила первое в мире серийное производство атомно-абсорбционных спектрометров АА-2. Атомизатором в них сперва было пламя, но уже в 60-х годах Борис Львов и Ганс Массман усовершенствовали устройство, предложив применять возможности графитовой печи. Впоследствии такие печи заняли основное место в ААС и стали производиться промышленно.

Как уже было отмечено, приборы для атомно-абсорбционного анализа являются прецизионными высокоавтоматизированными устройствами, которые обеспечивают воспроизводимость условий измерений, автоматически вводят пробы и регистрируют результаты измерений.