Atomspektroskopie

Atomspektroskopie ist die Untersuchung der von Atomen absorbierten und emittierten elektromagnetischen Strahlung. Da einzigartige Elemente charakteristische (Signatur-) Spektren, Atomspektroskopie, insbesondere die elektromagnetisches Spektrum oder Massenspektrum, wird zur Bestimmung von Elementarzusammensetzungen angewendet. Es kann durch geteilt werden durch Zerstäubung Quelle oder nach der Art der verwendeten Spektroskopie. Im letzteren Fall liegt die Hauptteilung zwischen optischer und Massenspektrometrie. Massenspektrometrie liefert im Allgemeinen eine signifikant bessere analytische Leistung, ist aber auch signifikant komplexer. Diese Komplexität führt zu höheren Kaufkosten, höheren Betriebskosten, mehr Betreiberschulungen und einer größeren Anzahl von Komponenten, die möglicherweise scheitern können. Da die optische Spektroskopie oft günstiger ist und für viele Aufgaben eine Leistung aufweist, sind sie weitaus häufigerer Atomabsorptionsspektrometer eines der am häufigsten verkauften und verwendeten Analysegeräte.

Atomspektroskopie

Elektronen existieren in Energieniveaus (d. H. atomare Orbitale) innerhalb eines Atoms. Atomarbitale werden quantisiert, was bedeutet, dass sie als definierte Werte existieren, anstatt kontinuierlich zu sein (siehe: atomare Orbitale). Elektronen können sich zwischen den Orbitalen bewegen, dadurch müssen sie jedoch Energie aufnehmen oder absenden, die der Energiedifferenz zwischen den spezifischen quantisierten Umlaufleistungspegeln ihres Atoms entspricht. In der optischen Spektroskopie, die Energie absorbiert, um ein Elektron auf ein höheres Energieniveau (höheres Orbital) zu bewegen, und/oder die Energie, die beim Elektron emittiert wird, wird in Form von von absorbiert oder emittiert Photonen (Lichtpartikel). Da jedes Element eine eindeutige Anzahl von Elektronen hat, absorbiert/freisetzt ein Atom Energie in einem Muster, das für seine elementare Identität (z. B. Ca, Na usw.) eindeutig ist und so Photonen in einem entsprechend eindeutigen Muster absorbiert/emittiert. Die Art der in einer Probe vorhandenen Atome oder die Menge der in einer Probe vorhandenen Atome kann durch Messung dieser Änderungen der Lichtwellenlänge und der Lichtintensität abgeleitet werden.

Atomspektroskopie wird weiter unterteilt in Atomabsorptionsspektroskopie und Atomemissionsspektroskopie. In der Atomabsorptionsspektroskopie wird das Licht einer vorgegebenen Wellenlänge durch eine Ansammlung von Atomen geleitet. Wenn die Wellenlänge des Quelllichts Energie aufweist, die der Energiedifferenz zwischen zwei Energieniveaus in den Atomen entspricht, wird ein Teil des Lichts absorbiert. Die Differenz zwischen der Intensität des Lichts, das aus der Quelle (z. B. Lampe) und dem vom Detektor gesammelten Licht ausgestattet ist, ergibt einen Absorptionswert. Dieser Absorptionswert kann dann verwendet werden, um die Konzentration eines bestimmten Elements (oder Atome) innerhalb der Probe zu bestimmen. Die Beziehung zwischen der Atomekonzentration, der Entfernung, die das Licht durch die Ansammlung von Atomen bewegt, und der Teil des absorbierten Lichts wird durch die gegeben Bier -Lambert -Gesetz. Im AtomemissionsspektroskopieDie Intensität des emittierten Lichts ist direkt proportional zur Konzentration von Atomen.

Ionen- und Atomquellen

Quellen können in vielerlei Hinsicht angepasst werden, aber die folgenden Listen geben die allgemeine Verwendungszwecke einer Reihe von Quellen an. Von diesen sind Flammen aufgrund ihrer niedrigen Kosten und ihrer Einfachheit am häufigsten. Obwohl signifikant seltener, sind induktiv gekoppelte Plasmen, insbesondere bei Verwendung mit Massenspektrometern, für ihre herausragende analytische Leistung und ihre Vielseitigkeit erkannt.

Für alle Atomspektroskopie muss eine Probe verdampft und atomisiert werden. Für die Atommassenspektrometrie muss auch eine Probe ionisiert werden. Verdampfung, Zerstörung und Ionisierung werden oft, aber nicht immer, mit einer einzigen Quelle durchgeführt. Alternativ kann eine Quelle verwendet werden, um eine Probe zu verdampfen, während eine andere zum Atomisieren (und möglicherweise ionisieren) wird. Ein Beispiel hierfür ist die induktiv gekoppelte Laserablations-Atomemissionsspektrometrie, bei der ein Laser verwendet wird, um eine feste Probe zu verdampfen, und ein induktiv gekoppeltes Plasma zum Atomisieren des Dampfs verwendet.

Mit Ausnahme von Flammen und Graphitöfen, die am häufigsten für die Atomabsorptionsspektroskopie verwendet werden, werden die meisten Quellen für die Atomemissionsspektroskopie verwendet.

Flüssigabtastungsquellen umfassen Flammen und Sparks (Atomquelle), induktiv gekoppeltes Plasma (Atom- und Ionenquelle), Graphitofen (Atomquelle), Mikrowellenplasma (Atom- und Ionenquelle) und Direktstromplasma (Atom- und Ionenquelle). Solid-Sampling-Quellen umfassen Laser (Atom- und Dampfquelle), Glühentladung (Atom- und Ionenquelle), ARC (Atom- und Ionenquelle), Spark (Atom- und Ionenquelle) sowie Graphitofen (Atom- und Dampfquelle). Zu den Gasabtastquellen gehören Flamme (Atomquelle), induktiv gekoppeltes Plasma (Atom- und Ionenquelle), Mikrowellenplasma (Atom- und Ionenquelle), Direktstromplasma (Atom- und Ionenquelle) sowie Leuchtenentladung (Atom- und Ionenquelle ).

Siehe auch

Externe Links