Введение к работе
Актуальность темы. Атомко-абсорбционная спектрометрия является здним кз наиболее точных, селективных, н чувствительных методов шределения концентрации микроэлементов в различных веществах и материалах, а также аффективным инструментом исследования высокотемпературных процессов с участием свободных атомов. В ее основе нежит связь между регистрируемой на выходе спектрофотометра абсорбционностью А и числом атомов N определяемого элемента в объеме атомизатора. Эта связь в значительной мере определяет важнейшие метрологические характеристики метода: его правильность, воспроизводимость, пределы обнаружения и чувствительность.
В общем случае эта связь является нелинейной, что обусловлено действием ряда факторов. Прежде всего, это спектральные характеристики аналитических линий - их уширение, сдвиг и сверхтонкая структура, а также пространственные градиенты температуры и концентрации поглощающих атомов в объеме атомизатора. Таким образом, базовое соотношение атомно-абсорбционной спектрометрии в общем случае может быть представлено в следующем виде:
A = f(N; spectral, spatial) (1)
Имеющиеся к настоящему времени многочисленные работы учитывают спектральный фактор только в линейном приближении, справедливом в области малых концентраций поглощающих атомов. Это значительно ограничивает диапазон их применимости. Кроме этого, эксперименты последних лет убедительно показали значительную неоднородность поглощающих слоев з объеме атомизатора, который в свою очередь является пространственно кеизотермичным. Систематический анализ шіияния этой особенности на формирование сигнала атомной абсорбции (фактор spatial) в литературе вообще отсутствует.
Целый настоящей работы является детальный анализ базовой зависимости (1) при строгом учете всех спектральных и пространственных факторов и организация на этой основе оптимальной компьютерно-управляемой регистрации аналитического сигнала.
Для достижения этой цели требовалось решить следующие задачи:
1. Разработать математические модели, описывающие влияние спектральных и пространственных факторов на величину атомной абсорбции; провести расчеты по этим моделям и дать последовательный анализ полученных результатов.
2. Разработать экспериментальную установку для многоканальной регистрации контуров спектральных линий и провести соответствующие измерения.
3. Разработать установку для исследования распределений
поглощающих атомов в объеме атомизатора к зарегистрирорвать типичные
распределения.
-
Проанализировать основные факторы искривления градуировочных зависимостей атомно-абсорбционного анализа и разработать способы учета этой кривизны.
-
Разработать компьютерно-управляемую систему регистрации атомно-абсорбционного спектрофотометра и соответствующее программное обеспечение
Научная новизна работы заключается в том, что в ее рамках впервые:
- Проанализирована зависимость концентрационных кривых от всех
спектральных особенностей аналитической линии без общепринятого
положения о малости числа поглощающих атомов.
Проведен анализ зависимости концентрационных кривых от неоднородностеи распределения в объеме атомизатора поглощающих атомов и температуры.
- Предложен способ атомно-абсорбционного определения концентрации
химического элемента, основанный на линеаризации градуировочных графиков
с.учетом спектральных характеристик аналитических линий.
Разработаны автоматизированные спектральные приборы для исследования контуров спектральных линий и неоднородностеи распределения поглощающих атомов в объеме атомизатора.
Практическая ценность работы заключается в том, что:
выявлены внутренние причины искривления градуировочных зависимостей атомно-абсорбционного анализа и разработаны методы учета их кривизны.
Установлены предельные возможности метода атомной абсорбции.
Полученные результаты составили научную основу для разработки новых автоматизированных атомно - абсорбционных спектрофотометров,
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. Разработанный эшелле-спектрометр на основе интегрирующего
видикона позволяет регистрировать контуры спектральных линий с
разрешением ДХ=0,001нм. Развитая сверхтонкая структура спектральных
линий ведет к значительному искривлению концентрационных кривых; форма
концентрационных кривых линий с близкорасположенными компонентами СТС
определяется их уширением.
2. Разработанная установка для исследования пространственных
неоднородностеи поглощающих слоев позволяет получить в спектральном
интеравле 0,2 км пространственное разрешение 5 мм1 и временное разрешение 0,04 с.
3. Пространственные неоднородности поглощающих слоев ведут к
значительной деформации концентрационных кривых. При этом продольные
градиенты поглощающего слоя обуславливают уменьшение их наклона, а
поперечные - искривление концентрационных кривых.
4. Предложенный способ преобразования градуировочньгх графиков
атомно-абсорбционного анализа позволяет получить менее искривленные
градуировочные зависимости.
Аппробация работы: Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:
1. III Всесоюзная научно-техническая конференция "Фотометрия и ее
метрологическое обеспечение" (Москва, 1979 г.)
2. IX Всесоюзный съезд по спектроскопии (Томск, 1983 г.)
3. VI Всесоюзная научно-конференция "Информационно-измерительные
системы" (Куйбышев, 1983 г.)
-
I отраслевой семинар "Автоматизация оптических измерений" (Ленинград, 1987 г.)
-
XI Международная конференция по аналитической атомной спектроскопии (Москва, 1990 г.)
-
XXVII Международный коллоквиум по спектроскопии (Берген, Норвегия, 1991 г.)
По материалам диссертации опубликовано 7 статей в центральных и зарубежных журналах, тезисы 7 докладов на научных конферециях, получены авторское свидетельство и патент.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех оригинальных глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 'f1 страницах машинописного текста, включающих рисунков и S? таблиц. Список литературы содержит ?6 наименований.
