Спосіб емісійного спектрального аналізу

Винахід відноситься до області аналітичної хімії, а саме, до методів спектрального аналізу, і може бути використаний в різних галузях народного господарства при аналізі речовин на вміст мікродомішок: в технології особливо чистих речовин, аналітичній хімії, захисті навколишнього середовища, медицині, біології, криміналістиці і т.п. Відомий спосіб емісійного спектрального аналізу (1), який включає в себе термічну атомізацію проби, нанесеної на підложку, за допомогою лазерного випромінювання, збудження атомної пари Імпульсним електричним розрядом і реєстрацію емісійного спектра проби. Найближчим технічним рішенням є спосіб емісійного спектрального аналізу (2), який включає атомізацію проби, розміщеної на катоді, в атмосфері інертного газу, збудження атомної пари в електричному полі розряду і реєстрацію емісійного спектра проби. Головним недоліком відомих способів є недостатньо низька межа виявлення елементів, що аналізуються. Це пояснюється тим, що для збудження атомної пари використаний самостійний електричний розряд, у випромінюванні якого завжди присутній, так званий, суцільний або неперервний фон. Відомо, що підтримування самостійного електричного розряду відбувається, в основному, за рахунок ударної іонізації молекул чи а томів газу під дією електронів, утворених в плазмі розряду прискорених електричним полем. Однак, при цьому, в плазмі проходить і зворотний процес - рекомбінація електронів з позитивними іонами, яка супроводжується емісією неперервного фону. Усун ути рекомбінацію без гасіння розряду неможливо. Флуктуації ж неперервного фону на довжині хвилі аналітичної лінії обмежують межу виявлення елементів, що аналізуються, не даючи можливості виявити або зареєструвати аналітичний сигнал, якщо його інтенсивність менша від величини флуктуацій фону. Збудження атомів елементів, що аналізуються, в плазмі розряду також здійснюється, головним чином, електронами. Однак, при цьому необхідно враховувати, що хоча для збудження більшості елементів, що аналізуються, достатня енергія електронів 2-7 еВ, для іонізації газу, наприклад гелію, необхідно понад 24 еВ. Тому для збереження розряду необхідно підтримувати енергію електронів вищою, ніж потенціал іонізації газу, тобто не в оптимальних для збудження елементів, що аналізуються, умовах. В основу винаходу поставлена задача створення способу емісійного спектрального аналізу, в якому збудження атомної пари елементів, що аналізуються, здійснюють електронами, енергія яких достатня для збудження атомів цих елементів, але недостатня для іонізації навколишнього Інертного газу, чим забезпечується значне зниження інтенсивності неперервного фону і, за рахунок цього, зниження межі виявлення елементів, що аналізуються. Поставлена задача розв'язується за рахунок того, що в способі емісійного спектрального аналізу, який включає термічну атомізацію проби, розміщеної на катоді, в атмосфері інертного газу, збудження атомної пари в електричному полі І реєстрацію емісійного спектру проби, по якому проводять аналіз, згідно з винаходом перед атомізацією проби визначають величину напруженості електричного поля, яка відповідає порогові запалювання самостійного розряду в інертному газі, а збудження атомної пари здійснюють термоелектронами, що емітуються катодом, при напруженості електричного поля нижчій порогу запалювання самостійного розряду. Напруженість електричного поля підбирають рівною 1/4-3/4 напруженості поля, при якій виникає самостійний розряд. Збудження атомної пари термоелектронами, що емітуються катодом, при напруженості електричного поля нижчій порогу запалювання самостійного розряду, згідно з заявленим способом, дозволяє усун ути Іонізацію газу, а, як наслідок, і рекомбінацію Іонів з електронами, а також вибрати оптимальний режим збудження елементів, що аналізуються змінюючи енергію електронів шляхом підбору напруженості електричного поля. Здійснення заявленого способу пояснюється за допомогою пристрою, представленого на фіг. 1. На фіг. 2 приведені залежності аналітичного (1) 1 фонового (2) сигналів, а також відношення аналітичного сигналу до фонового (3) від напруженості електричного поля. Пристрій містить прозору герметичну камеру 1, виготовлен у із кварцу, всередині якої розміщений катодвипарник 2 і анод 3. Камера має отвір 4 з корком 5 для вводу речовини, що аналізується, газові вводи 617 для під'єднання вакуумної помпи і джерела гелію відповідно. Катод 2 з'єднаний з джерелом електричного струму 8 через вимикач 9. Додатний полюс джерела постійного електричного струму 10 сполучений з анодом 3, а від'ємний полюс джерела під'єднаний до катода 2. Камера 1 оптично зв'язана із спектральним приладом 11. Заявлений спосіб емісійного спектрального аналізу здійснюється таким чином. Відсмоктують повітря з камери вакуумною помпою І потім заповнюють її Інертним газом, наприклад, гелієм. Визначають величину анодної напруги, при якій починається свічення газу, тобто виникає самостійний електричний розряд. Потім за допомогою дозатора через отвір 4 наносять на нитку катода 2 речовину, що аналізується. Знову відсмоктують повітря з камери і потім заповнюють її гелієм. Подають анодну напругу, величину і якої вибирають нижчою порогу запалювання самостійного розряду. За допомогою вимикача 9 подають електричний струм на катод-випарник. За рахунок високої температури навколо катода утворюється хмарка атомної пари і термічних електронів, емітованих катодом. Енергія термоелектронів недостатня для збудження атомів більшості елементів, що аналізуються, але в електричному полі термоелектрони можуть набувати повну енергію. Якщо енергія прискорених електронів перевищує енергію збудження атомів елементів, що аналізуються, але нижча енергії іонізації атомів інертного газу, що заповнює камеру, то випромінювання складається, в основному, із ліній елементу, що аналізується неперервний фон при цьому незначний і обумовлений, головним чином, домішками, які містяться в гелії. Змінюючи анодну напругу, можна керувати енергією електронів і, цим самим, вибирати оптимальний режим збудження з максимальним відношенням аналітичного сигналу до фону. Приклад. На фіг, 2 приведена залежність аналітичного сигналу (1), фону (2) і відношення сигнал/фон (3) від напруженості електричного поля. Пробою, що аналізується, служили 10 мкл розчину, який містив 1 • 10-4 мас. % кобальту. Точкою Б на графіку позначена напруженість поля, при якій виникає самостійний розряд. Точкою А початок зростання фонового сигналу. Як видно з графіка, відношення аналітичного сигналу до фону в області напруженості електричного поля нижчій порогу запалювання самостійного розряду, значно вище того ж відношення в області самостійного розряду. При цьому максимальне відношення сигналу до фону і, як наслідок, мінімальна межа виявлення кобальту досягається в інтервалі 1/4-3/4 напруженості електричного поля, при якій виникає самостійний розряд.