Способ атомно-флуоресцентногоАНАлизА и уСТРОйСТВО для ЕгООСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01N21/64 

(54) СПОСОБ АТОМНО-ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ соединения восстанавливаемого металла отдельные атомы щелочного металла р агируют с отдельными молекулами соединения восстанавливаемого металла. Конечным результатом реакции восстанрвления являются отдельные атомы определяемого элемента и молекулы соеаинения щелочного металла. Избыток щелочного металла не мешает определению так как линии резонансной флуоресценции определяемого элемента и щелочного металла лежат в разных областях спектра. Атомы определяемого соединения находятся в продуктах реакции восстайовления в состоянии холодного пара - метаЬтабяль ном состоянии в определенном смысле аналогичном состоянию пересьпденного пара. Концентрация атомов определяегмого элемента в газовой фазе во много раз превосходит равновесную концентрацию для данной температуры. Благодаря этому фактору количество атомов определяемого элемента, способных флуоресцироват под действием возбуждаюшеГо излучения, оказывается весьма значительным, что обеспечивает высокую чувствительность определения. Исключительно высокие восстановитель ные свойства щелочных металлов позволяют получать атомы определяемого элемен та путем восстановления любых соедине.ний - галогенидов, нитратов, сульфатов, комплексных и металлоорганических соединений. Температура испарения выбирает ся в соответствии с температурой кипени срединения определяемого элемента, используемого для анализа - она должна быть на 30-50.С выше температуры квпзния, чтобы избежать конденсации при случайных охлаждениях аппаратуры. В to же время температура испарения должна быть ниже температуры разложения используемого соединения. -. Температура паров щелочного металла - восстановителя должн1а быть выше температуры кипения, чтобы обеспечить необходимую концентрацию щелочного ме талла в-реакторе, где происходит восста новление. Температура в зоне восстановления и в измерительной кювете долхсна быть выше температур кипения всех продуктов реакции за исключением определя емого элемента. Таким образом, температурные условия определения подбирают ся для каждого конкретного случая на ос нове свойств определяемого Элемента, его соединений и свойств используемого щелочного металла. В известных способах атомизацию o6t азца проводят, как правило, при темпе атурах выше 2ООО С. Высокая температура обуславливает высокий уровень теплоого И31:учения| очень высокий уровень онового излучения создается при этих температурах также за счет свечения углеродных соединений: СМ, С2, СО и т.д. Для измерения флуоресцентного излучения определяемого элемента требуется обяза тельная монохроматизация, чтобы отстроиться от помех, вызываемых фоновым тепловым излучением. Бездисперсионные измерения в этих способах можно провести с точностью только в виде исключения, как правило, ошибка измерения оказывается при атом слишком большой. В предлагаемом способе температура атомизации и измерения атомной флуорес- це1шии существенно ниже. Она определяется температурами кипения используемого щелочного металла и соединения определяемого элемента. Она не превосходит 1500 С, благодаря чему резко снижает- ся уровень теплового излучения, улучшаются условия регистрации флуоресценции, появляется возможность без дисперсионного определешя многих элементов. .Соответственно существенно снижается стоимость, аппаратуры для анализа. На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство для осуществления способа} на фиг. 2 - калибровочный график для определения циркония. Устройство содержит испаритель 1, снабженный лодочкой 2 для помещения пробы соединения анализируемого элемента и нагревателем 3. Образующиеся в испарителе пары соединения определяемого элемента потоком инертного газа, нагретого до требуемой температуры в камере 4 с насадкой 5 из огнеупорного материала и нагревательной спиралью 6, по трубке 7 подают в камеру-атомизатор 8, температуру которой регулируют нагревателем 9. Одновременно в камеру по трубке Ю из парообразователя 11, снабженного нагревательной спиралью 12, подают пары щелочного металла. Подачу паров щелочного металла производят инерт- ным газом, нагретым до требуемой температуры в нагревателе 13, снабженном огнеупорной насадкой 14 и нагревательной спиралью 15. В камере-атомизаторе происходит реакция восстановления, продукты реакции и избыток паров щелочного металла поступают в измерительную кювету 16, где производят возбуждение и измерение атомной флуоресценции.

Данное устройство устанавливают вместо блока атомизатора в любом серийном приборе для измере)П1Я атомной фпуоресце1здии или в соответствующей установке кустарного изготовления.

Пример. Для определения циркония в силикатных породах измельченную пробу анализируемого вещества прокали-. saidT при 1000 С в течение 1 ч, затем охлажденную пробу растирают в халцедо новой ступке до тонины помола-200 меш. Навеску (100 мг растертого вещества) помещают во фторопластовый автоклав емкостью 10 мл, сжлаждают жидким азотом и приливают 2 мл трехфтористого хлора. Закрывают автоклав, устанавливают в титановой обойме, нагревают в сушильном шкафу до 200 С и выдерживают при этой температуре в течение 45 мин. Оставляют охлаждаться до комнатной температуры, вновь охлаждают жидким азотом вскрывают автоклав и при нагревании до комнатной температуры отгоняют избыток трехфтористого хлора в тетрафторид кремшш. Твердый оста.ток из автоклава перё«. носят в платиновую лодочку| которую с веществом устанавливают в испарителе устройства для атомизации, смонтированного вместо блока атомизатора в установке для измерения атомной фяуоресцеодии.

Включают поток инертного газа через испаритель, поднимают температуру испарителя и инертного газа до 500°С, одновременно через камеру - атомизатор подают пары металлического натрия при тем пературе 17ОО С. Скорость подачи инертного газа через испаритель составляет 50 мл/мин, скорость газа - носителя щеIпечного металла составляет 150 мл/мин. В качестве инертного газа используют гелий.

В камере - атомизаторе происходит реакция восстановления паров смеси тетрафторияа и тетрахлорида циркония, об-, разуюшихся при разложении пробы действием трехфтористого хлора и возгоняющихся при нагревании твердого остатка в испарителе. Получающиеся атомы циркония в фазе холодного пара поступают вместе с продуктом реакции восстановления в измерительную кювету, где производят возбуждение и измерение атомной флуоресценции. В качестве аналитического сигнала испо11ьзуют ..интегральное значение интенсивности флуоресценции, определяемое интегрированием тока фотоумножителя за время измерения фщ оресценции.

Источником возбуждения атомной фтгуоресценции. ксеноновая лампа ДКоШ мощностью 1000 Вт. Регистрацию атомной флуоресценции проводят при длине волны 360,12 нм, приемником излучения служит фотоумножитель ФЭУ-52. Ток фотоумножителя усиливают импульсным усилителем УИС-1, снабженным амплитудно-дифференциальным дискриминатором АЛД-З и линейным измерителем скорости счета импульсов, выход которого согласован с самописцем ЛКС СО 2.

Калибрование прибора для измерения атомной флуоресценции производят по чистым материалам с известным содержанием циркония.

Результаты определения циркония в силикатных породах представлены в таблице.

-3

0,О9

8,16 10

-3 3,75 1О 0,08

-3 0,11 2,46 10

-3 0,08 7,88 10

-2 0,06 1,19 10

-3

0,21

7 10

-3 0,15

4 10

-5 0,25

-3 0,2 5

8 1О

-2

,5 10 0,18 Параллельно те же образцы горных пород анализируют на содержание циркония нейтронным активационным анализом путем облучения образца в течение Юсут в ядерном реакторе, выдерживания в течение 20 сут экстракционного разделения полученных изотопов и определения активности на многоканальном анализаторе. Пот ученные результаты принимают за эталонные. Из данных таблицы видно, что предлагаемый способ дает результаты, хорошо, согласующиеся с данными нейтронного активационного анализа, точность предлагаемого способа выше. Затраты времени иа проведение единичного анализа по предлагаемому способу составляют 3 ч, на определение нейтронным ак.тивационным анализом свыше ЗО сут. Формула изобретения 1. Способ атомно-4|луоресцеитного анализа, включающий возбуждение вещества, содержащего определяемый элемент и регистрацию его атомной флуоресценции, отлича ющи йся тем, что.

JE2V; с целью повышения чувствительности и точности анализа, а также расширения его фу1ишиональных возможностей, определяемый элемент переводят в соединение, испаряющееся без разложения, подают пары этого соединения в реактор, вводимого одновременно с парами щелочного металла, после чего образовавшиеся свободные атомы определяемого элемента вместе с другими продуктами реакции я избытком паров щелочного металла вводят в измерительную кювету. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что оно состоит из камеры-атомизатора с нагревателем, имеющим два входа, один из которых соединен с испарителем для инертного газа с нагревательной спиралью, вход которого соединен с нагревателем, снабженным огнеупорной насадкой и нагревательной спиралью, а другой - с испарителем, снабженным лодочкой для анализируемого вещества, вход KOTopioro соединен с нагревательной камерой с огнеупорной насадкой и нагревательной спиралью, выход камеры - атомизатора соединен с измерительной кюветой.

f S

««.f

J,

1100 1000

600 tfOO

zoo

wo 800 lioo 1600 woo Содержание Vwa.z