| Предполагаемое изобретение ртносит- спектральному анализу и может быть использовано при определении неизвестной концентрации химического элемента в анализируемой пробе методами атомно-аб- со эбционного анализа (ААА).
Известен способа ААА определения концентрации химических элементов в пробе
заключающийся в измерении абсорбционности характеристического излучения определяемого элемента при его прохождений через поглощающий слой атомных па юв.создаваемых в атомизаторе (пламя, гр фитовая печь и др.), причем сначала измеряются величины абсорбционности, создаваемые атомными парами при введении в атомизатор эталонных растворов с известными концентрациями, затем строится график зависимости 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 заявляемому является способ, включающий атомизацию анализируемой пробы, просвечивание атомного пара посредством источника света, излучающего на характеристической
00
со
00
VJ 1
00
со
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 в атоми- затор эталонных проб с известной концентрацией С определяемого элемента. Значения этих величин фиксируются в памяти ЭВМ спектрометром, которая несоответствующей программе производит аппроксимацию градуировочного графика рациональной функцией:
сорбционном анализе, включающему ато- мизацию анализируемой пробы, просвечивание атомного пара посредством источника света излучающего на характеристической 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/г и температуру поглощающего слоя атомов Тп регистрируют (определяют) контур линии испускания I ( ш ) и контур линии поглощения К ( ш ) и в качестве информационного параметра используют число поглощающих атомов N, которое рассчитывают из соотношения
Способ определения концентрации химического элемента в пробе при атомно-зб-° сорбционном анализе, заключающийся в измерении величин абсорбционности излучения просвечивающего источника на характеристической длине волны этого, элемента. Регистрируемая величина абсорбционности после каждого измерения преобразуется в число создающих эту величину поглощающих атомов, а градуировочный график строится как зависимость числа поглощающих атомов от концентрации элемента в пробе. 3 ил.
С (KiA + КзА2) / (К2А - 1)
0)
где Ki, Ј2. 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 (Ni, Pb 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 характеристиками используемой аналитической линии.
Целью изобретения является сокращение 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
A-lg
(лгТУ/Тп ) 1/2
00р
jj( О) ) expl - « N К (ft))Vd ft) .00. -1
(2)
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 гра- дуировочный график для определения свинца (кривая 1) и преобразованный градуировочный график (кривая 2); на фиг.З 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 Тп регистрируются (определяются) контур линии испускания (ш) и контур линии поглощения K(w). С использованием этих данных производится преобразование измеренной величины абсорбционности А (инструментальный параметр) в число поглощающих атомов N (физический параметр), создающих эту абсорбционность и затем построение градуировочного графика в новых переменных N F(C) причем преобразование осуществляется по формуле (2) строго учитывающей все спектральные характеристики используемой аналитической линии.
() I
I 1
biNi
f a) - Дал ч ( J , а)
VTM/Tn
- контур линии испускания в общем случае состоящий из п компонент сверхтонкой структуры (СТС) с относительными интен- сивностями bi и имеющими положение До на шкале нормированных частот
.
Дав - доплеровская ширина линии поглощения
а/п - параметр Фойхта для линии испускания.
п , k(tw) 2, bjHj(w-Aw+0.73an;an)
контур линии поглощения, состоящий из тех же компонент СТС, что и контур линии испускания, но смещенных относительно него на величину ударного сдвига 0,73 an (an - параметр Фойхта для линии поглощения).
Здесь учтено, что каждая компонента СТС испытывает § общем случае допяеррв- ское и лоренцовское уширение и т.о. описывается Фойх-товской функцией:;
со
а)| /
Л «о .2
ехр ( - у2 )
az 4- (ш - у ) 2
В соотношении (2) параметр а, определяющий оптическую толщину поглощающего слоя имеет вид
or 2 -In In2
1
me Диэ
iгде f - сила осциллятора используемого i спектрального перехода; е,т - соответственно заряд и масса ;электрона,
с - скорость света в вакууме.
Параметры bi, AVI. f, аи и an являются фундаментальными характеристиками . |спектральной линии и поэтому известны ап- |риори. Параметры Ти, Тп и Avi зависят от |условий эксперимента и при выбранных ус- |ловиях анализа могут быть измерены или вычислены. Таким образом при проведении
45
г
ок
..
конкретного ААА в память ЭВМ заносятся все данные, необходимые для преобразования по выражению (2) измеренной на выходе спектрометра абсорбционности А в число 5 поглощающих атомов N. Пример такой зависимости построенный дл я условий воздушно-ацетиленового пламени, представлен на фиг. 1 для аналитической линии с винца 286.3 нм. состоящий из пяти компонент СТС 10с параметрами
Это обстоятельство обусловливает значительное искривление зависимости А - F (N), а следовательнойградуировочного графика. Экспериментально построенный гра- дуирЗвочный график для определения свинца при использовании в качестве атомизатора воздушно-ацетиленового пламени представлен на фиг.2 кривой 1. Преобразованная на основе выражения (2) 20 (см. также фиг.1) зависимость № (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 A(t) является пе- ременной величиной, предложенный способ реализуется следующим образом.
Текущее значение нестационарного .Сигнала A (t) с помощью выражения (4) на микро ЭВМ спектрометра преобразуется в меняющееся число поглощающих атомов N :(t)(см. фиг.З), т.е. инструментальный сигнал пропускается через своеобразный компью- 40 терный фильтр, преобразующий его в физическую величину.
Дальнейшее построение градуировоч- ного графика осуществляется по традиционной схеме либо по пиковому, либо по 45 интегральному значению сигнала с использованием вместо А полученных значений N. Преобразованный градуировочный график N F (С) вновь является менее искривленным, обладает большим диапазоном линейности, чем исходный градуировочный график А - F (С). Все преобразования производит микро ЭВМ.
Таким образом, Использование предла- гайиогд ёйрсдба; определения концентра- ;1ц.ии. и ичёскргб: элемента в пробе при зтомно абсорбционном анализе, позволяет сократить Необходимое количество эталонов до 2-3 с соответствующим повышение производительности анализа, уменьшить
30
35
погрешность и увеличить диапазон определения концентраций.
Технико-экономическим преимуществом данного способа является возможность 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 элемента-определения и точность измерений.
Формула изобретения Способ определения концентрации химического элемента при атомно-абсорбци,- онном анализе, включающий атомизацию анализируемой пробы, просвечивание атомного пара посредством источника света, излучающего на характеристической длине волны, измерение абсорбционного сигнала А поглощающего слоя определяемых атомов, определение искомой концент- рации по величине информационного
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 /V,WI3cnZ
Фиг. f
параметра, отличающийся тем, что , г. целью сокращения числа эталонов для построения градуировочного графика, увеличения диапазона определяемых
концентраций и уменьшения погрешности измерений, во время атомизации измеряют температуру излучающего слоя в просвечивающем источнике Тп и температуру поглощающего слоя атомов Тп, регистрируют
контур линии испускания 1( ш ) и контур линии поглощения К ( ш ) , и в качестве информационного параметра используют число поглощающих атомов N, которое рассчитывают из соотношения
A lg
(л:Ти/Тп) 4
00.
/5(co.)exp{-orN K(w)Jdw
-00
где а - параметр, определяющий оптическую толщину поглощающего слоя.
1OQ
&Off С,
./
#« я в
f.2 1,6 К10 сМ г
