1.8 Види люмінесцентного аналізу і характеристика його особливостей

Люмінесцентним аналізом називається виявлення і дослідження різних об'єктів за допомогою явищ люмінесценції. Найбільш важливим завданням люмінесцентного аналізу є визначення хімічного складу досліджуваних речовин і встановлення процентного вмісту в них окремих компонентів. Аналіз такого виду носить відповідно назва якісного і кількісного хімічного люмінесцентного аналізу.

Якісний хімічний люмінесцентний аналіз заснований на тому, що люмінесцентні властивості є характерною ознакою випромінює речовини, тісно пов'язаним з його складом, загальним станом і структурою його молекул.

Кількісний хімічний люмінесцентний аналіз заснований на використанні певної залежності між інтенсивністю люмінесценції і концентрацією люмінесцентної речовини. У більшості випадків умови аналізу підбираються так, щоб здійснювалася пропорційність між інтенсивністю світіння і концентрацією речовини. Однак така залежність має місце лише у випадках, коли концентрації невеликі. При високих концентраціях визначається речовини для здійснення аналізу доводиться тим або іншим способом враховувати складну залежність інтенсивності світіння від концентрації.

До люмінесцентному аналізу відноситься також вивчення структури і коливальних частот молекул за спектрами випромінювання, що створює фундамент для якісного люмінесцентного аналізу.

Чисто хімічні задачі не вичерпують можливостей люмінесцентного аналізу. З його допомогою можна виявляти і виявляти різні об'єкти і їх деталі, вивчення яких виявляється неможливим при звичайних умовах спостереження і освітлення. Люмінесцентний аналіз такого роду отримав назву люмінесцентного аналізу виявлення або сортового люмінесцентного аналізу.

У той час як при хімічному і емісійному спектральному аналізі аналізовані речовини розкладаються, при люмінесцентному аналізі вони, як правило, не піддаються змінам і їх можна використовувати в подальшій роботі. Ця перевага люмінесцентного аналізу особливо істотно при дослідженні важко синтезованих унікальних речовин, одержуваних в незначних кількостях. В окремих випадках порушення люмінесценції короткохвильовими ультрафіолетовими променями в речовині можуть відбуватися фотохімічні перетворення. Однак відповідним підбором умов досвіду ці труднощі зазвичай можуть бути обійдені.

Перераховані властивості люмінесцентного аналізу дають уявлення про його виняткові можливості, в певних відносинах значно перевершують можливості інших видів аналізу. Однак слід зазначити, що надзвичайно висока чутливість люмінесцентного аналізу одночасно створює і серйозні труднощі його проведення, істотно обмежуючи області його застосування. Присутність в зразку навіть незначних кількостей люминесцирующих домішок зумовлює появу нового світіння, яке накладається на люмінесценцію основної речовини, спотворюючи як спектральний склад, так і інтенсивність його випромінювання. Тому значні успіхи в застосуванні люмінесцентного аналізу могли бути досягнуті лише на основі всебічного розвитку вчення про люмінесценції в цілому, після того як були встановлені загальні закони світіння і накопичений великий матеріал про люмінесцентних властивостях різних класів сполук.

Найбільш поширеним і добре розробленим є люмінесцентний аналіз, заснований на порушенні фотолюмінесценції. При аналізі кристалічних неорганічних речовин (мінералів, алмазів та інших.) Застосовують катод і рентгенівське збудження. В окремих випадках в аналітичних цілях використовують явища хемілюмінесценції і радіолюмінесценції.

1.9 Рентгенофлуоресцентний метод

Метод заснований на залежності інтенсивності рентгенівської флуоресценції від концентрації елемента в зразку. При опроміненні зразка потужним потоком випромінювання рентгенівської трубки виникає характеристичне флуоресцентне випромінювання атомів, яке пропорційно їх концентрації в зразку. Випромінювання розкладається в спектр за допомогою кристал-аналізаторів, далі за допомогою детекторів і лічильної електроніки вимірюється його інтенсивність. Математична обробка спектра дозволяє проводити кількісний і якісний аналіз.

1.10 Рентгенівська флуоресценція

Коли атоми зразка опромінюються фотонами з високою енергією - збудливим первинним випромінюванням рентгенівської трубки, це викликає випускання електронів. Електрони залишають атом. Як наслідок, в одній або більше електронних орбіталях утворюються "дірки" - вакансії, завдяки чому атоми переходять в збуджений стан, тобто стають нестабільні. Через мільйонні частки секунди атоми повертаються до стабільного стану коли вакансії у внутрішніх орбиталях заповнюються електронами із зовнішніх орбіталей. Такий перехід супроводжується випусканням енергії у вигляді вторинного фотона - цей феномен і називається "флуоресценція ''. Енергія вторинного фотона знаходиться в діапазоні енергій рентгенівського випромінювання, яке розташовується в спектрі електромагнітних коливань між ультрафіолетом і гамма-випромінюванням.

Різні електронні орбіталі позначаються K, L, M і т.д., де К - орбіталь, найближча до ядра. Кожній орбіталі електрона в атомі кожного елемента відповідає власний енергетичний рівень. Енергія випускається вторинного фотона визначається різницею між енергією початковою і кінцевою орбіталей, між якими відбувся перехід електрона.

Довжина хвилі випускається фотона пов'язана з енергією формулою E = E1-E2 = hc / l, де E1 і E2 - енергії орбіталей, між якими відбувся перехід електрона, h - постійна Планка, с - швидкість світла, l - довжина хвилі випускається (вторинного) фотона. Таким чином, довжина хвилі флуоресценції є індивідуальною характеристикою кожного елемента і називається характеристичною флуоресценцией. У той же час інтенсивність (число фотонів, що надходять за одиницю часу) пропорційна концентрації (кількості атомів) відповідного елемента. Це дає можливість елементного аналізу речовини: визначення кількості атомів кожного елемента, що входить до складу зразка.

ГЛАВА 2. Області застосування флуометр В АНАЛІЗІ ОБ'ЄКТІВ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

Сьогодні люмінесцентний метод аналізу охоплює широке коло методів визначення різноманітних об'єктів від простих іонів і молекул до високомолекулярних сполук і біологічних об'єктів. Детектується люмінесценція самого об'єкта або його похідних, можливо також використання зміни люмінесценції специфічних агентів. Для складних проб люмінесцентне детектування поєднується з хімічним поділом (хроматографія, електрофорез) або з біологічним виділенням (іммуноаналіз, метод полімеразної ланцюгової реакції - ПЛР).

2.1 Важливі для хімічного аналізу якості люмінесценції

1. Можливість розрізнення об'єктів за способами збудження люмінесценції і його параметрами, наприклад:

§ фотолюмінісценція (спектр збудження)

§ хемілюмінесценція (параметри реакції)

§ перенесення енергії (характер донорно-акцепторної взаємодії і умови збудження донора).

2. Можливість розрізнення об'єктів за параметрами випромінювання:

§ спектр випромінювання

§ кінетика висвітлювання (при імпульсному збудженні фотолюмінесценції або при імпульсному змішуванні хемілюмінесцентних реагентів)

3. Можливість реєстрації люмінесценції в відсутності інших світінь в спектральному діапазоні реєстрації.

4. Інтенсивність люмінесценції прямо пропорційна інтенсивності збудження.

5. Параметри люмінесценції молекул і іонів в конденсованому середовищі, як правило, сильно залежать від властивостей матриці і, в першу чергу, найближчого оточення.

Завдяки цим особливостям, досягнуті дуже низькі межі визначення (до 1 ppt і нижче) і висока селективність (наприклад, поділ ПАУ).

Вибір оптимальних умов градуювання методик рентгенофлуоресцентного аналізу (РФА) фільтрів, навантажених атмосферними аерозолями

Для визначення важких металів в атмосферних аерозолях, зібраних на фільтр, метод РФА є одним з найбільш перспективних. Однак градуювання методик РФА і контроль правильності результатів аналізу утруднений через відсутність вітчизняних стандартних зразків (СО) складу аерозолів. Вирішення цієї проблеми вбачається в створенні синтетичних СО і вишукування способів обліку відмінності фізико-хімічних властивостей СО і реальних проб.

Випробувано два прийоми приготування СО: осадження порошкового препарату на фільтр; введення порошку в розчин полімеру і з суміші тонкої плівки. В якості носія частинок аерозолю використаний матеріал ДСО грунтів з добавками сполук важких металів. Перший прийом виявився мало придатним через втрати визначених компонентів і неоднорідності розподілу порошку по фільтру: при навантаженні менше 5 мкг / см2 (відповідає пробам аерозолів) похибка отримання СО характеризується відносним стандартним відхиленням, рівним 0,3. Для плівкових СО ця похибка, обумовлена ​​неоднорідністю плівки за складом і товщині, не перевищує 0,07.

Вивчено вплив крупності D частинок порошкового препарату в плівковому зразку на інтенсивність Ii флуоресценції в області середніх і коротких довжин хвиль. Встановлено, що для плівок на основі мономинеральной фракції при зменшенні D від 60 до 5 мкм Ii зростає на 60%. Для суміші мінералів ця зміна не перевищує 30%, для ДСО грунтів залежність Ii = f (D) виражена слабо. Рекомендовано порошок, який використовується при виготовленні СО доізмельчать зі спиртом в агатової ступці протягом 3 ч.

Для обліку відмінності фізико-хімічних властивостей плівкових СО і реальних проб аерозолів випробувані способи РФА, що використовують в якості коригувальних параметрів інтенсивність I розсіяного випромінювання, виміряного на різних ділянках рентгенівського спектра і інтенсивність Iп флуоресценції атомів підкладки, вміщеній під аналізований зразок. Дано рекомендації по вибору оптимальних умов градуювання методики РФА аерозолів.

розділ: Екологія
Кількість знаків з пробілами: 56639
Кількість таблиць: 3
Кількість зображень: 6