Атомно-ионизационная спектрометрия пламени с лазерным пробоотбором

Содержание

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I АТОМНО-ИОНИЗАЦИОННЫЙ МЕТОД АНАЛИЗА С АТОМИЗАЦИЕЙ ПРОБЫ ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ

1.1. Атомизаторы атмосферного давления, используемые в атомноионизационном МЕТОДЕ АНАЛИЗА

1.1.1. Пламенные атомизаторы

1.1.2. Плазменные атомизаторы

1.1.2. Электротермические атомизаторы

1.1.4. Комбинированные атомизаторы типа ".электротермический атомизатор - пламя"

1.1.5. Пламенный атомизатор с лазерным пробоотбором

1.2. Селективное возбуждение атомов и их последующая ионизация

1.2.1. Селективное возбуждение атомов

1.2.2. Столкновителъная ионизация

1.	2.2. Фотоионизация

I.2.4. Сравнение столкновительного и оптического механизмов ионизации

1.3. Детектирование и обработка атомно-ионизационного сигнала

ГЛАВА II ЛАЗЕРНЫЙ ПРОБООТБОР, ОСНОВЫ И ПРИМЕНЕНИЕ

11.1. Физические основы лазерного пробоотбора

II. 1.1. Процессы, протекающие при лазерном пробоотборе

II.	1.2. Факторы, влияюгцие на процессы взаимодействия лазерного излучения с веществом

11.2. Особенности использования лазерного пробоотбора в спектральных методах анализа

11.2.1. Атомно-эмиссионная спектрометрия

11.2.2. Атомно-абсорбционная спектрометрия

11.2.3. Атомно-флуоресцентная спектрометрия

ГЛАВА III ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

III.	1. Система лазерного отбора и атомизации пробы

111.2. Система оптического возбуждения

111.3. Система регистрации

ГЛАВА IV ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

IV. 1. Неселективный сигнал в атомно-ионизационном методе с лазерным

пробоотбором в пламя

IV.2. Изучение распространения продуктов лазерного пробоотбора в

пламени

IV.3. Изучение влияния углубления кратера на протекание лазерного испарения твердых образцов

IV3.1. Определение геометрических параметров кратеров и массы

вещества, выносимого с поверхности образца

IV.	3.2. Изменение поглощенной энергии и количества испаренного вещества при повторяющемся воздействии лазерного излучения на одну область

поверхности образца

IV.4. Использование атомно-ионизационной спектрометрии пламени с лазерным пробоотбором для изучения послойного распределения Иа и Ы в

ОБРАЗЦАХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

IV.	5. Выбор оптимальных условий детектирования аналитического

СИГНАЛА лития

IV.	6. Электрические шумы атомно-ионизационного спектрометра с

ЛАЗЕРНЫМ ПРОБООТБОРОМ В ПЛАМЯ

IV.7. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АТОМНО-ИОНИЗАЦИОННОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ ПЛАМЕНИ С ЛАЗЕРНЫМ ПРОБООТБОРОМ ДЛЯ ЛОКАЛЬНОГО АНАЛИЗА ОБРАЗЦОВ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА

ВЫВОДЫ

Литература



Список используемых сокращений и обозначений

АА - атомно-абсорбционный	ИСП	- индуктивно-связанная плазма

АИ - атомно-ионизационный	ЛП - лазерный пробоотбор

АФ - атомно-флуоресцентный	ОА - оптоакустический

АЭ - атомно-эмиссионный	ЭТА	- электротермический атомизатор

Ь -нижняя граница диапазона N Си, Сча - концентрация лития и натрия в анализируемых твердых образцах [%] б - апертура пучков возбуждающего излучения [мм]

Д - временная задержка между импульсами лазеров оптического возбуждения и испаряющего лазера [мс]

/ТД/ь/г) - значение критерия Фишера /- число степеней свободы е - верхняя граница диапазона N Е - энергия импульса излучения [Дж]

Е* - энергия возбужденного уровня [эВ]

Е, - потенциал ионизации [эВ]

АЕ=Е]-Е* - энергетический дефект [эВ] ЕЕ - общая энергия излучения, сообщаемая атому [эВ]

Е03=ХЕ-Е1 - превышение общей сообщаемой атому энергии над потенциалом ионизации [эВ]

Ь - высота наблюдения АИ сигнала [мм]

hc - высота расположения катода относительно поверхности образца [мм] h v - энергия квантов лазерного излучения [эВ]

I - интенсивность возбуждающего/ионизирующего лазерного излучения [Вт/см2]

К - коэффициент усиления предусилителя

Lip - атомы лития, испаряющиеся из крупнодисперсных частиц Lis - атомы лития, испаренные непосредственно с поверхности образца X - длина волны излучения [нм] п - 1) число нейтральных атомов (Гл.1) 2) номер импульса испаряющего излучения (Гл.IV) п* - число возбужденных атомов п+ - число ионов

N - число импульсов испаряющего излучения, последовательно воздействующих на одну и ту же область поверхности образца



вочных графиков, полученных для образцов с различным матричным составом (матричный эффект). Это обусловлено как изменением количества и фазового состава вещества, выносимого с поверхности различных образцов, так и трансформацией условий в лазерном факеле. В случае образцов неоднородного состава, влияние локальных свойств образца на величину аналитического сигнала будет проявляться в виде ухудшения воспроизводимости анализа.

Для исключения влияния матричных эффектов на величину аналитического сигнала необходимо использовать стандартные образцы с составом, идентичным составу анализируемого образца и высокой степенью пространственной однородности. Другой путь заключается в использовании при проведении измерений аналитического сигнала внутреннего стандарта [118-122]. К сожалению, практическое осуществление данных подходов не всегда представляется возможным в связи с малочисленностью государственных и отраслевых стандартных образцов, удовлетворяющих требованиям анализа с использованием ЛП [123]. Поэтому, часто анализируемый образец физически модифицируют путем прессования, сплавления, спекания с большим количеством какого-либо материала, идущего на изготовление образцов сравнения [119,120,123]. Это позволяет добиться идентичного матричного состава анализируемого образца и образцов сравнения. Кроме того, в процессе изготовления образцов легко дозировать количество элемента, используемого затем при анализе в качестве внутреннего стандарта. Однако, использование этого подхода связано с неизбежным разбавлением пробы и возможностью внесения загрязнений, а главное сводит на нет одно из основных достоинств ЛП - возможность проведения анализа без предварительной пробоподготовки.

В последнее время интенсивно разрабатывается альтернативный подход, в котором наряду с измерением аналитического сигнала проводится измерение независимым методом какой-либо дополнительной величины, характеризующей протекание процессов лазерной абляции и затем значение аналитического сигнала нормируется на значение данной величины. При этом, физическая природа данной величины должна быть такой, что нормированное значение анали-