Атомно-емісійний спектральний аналіз Інтенсивність спектральної лінії Інтенсивність спектральних ліній залежить від
При спектральному аналізі необхідно знати як довжини хвиль відповідних ліній, а й їх інтенсивності (Інтенсивність світла - це кількість світлової енергії, що протікає в одиницю часу через одиничний майданчик у певному напрямі).
За інтенсивністю ліній визначають відносну кількість елемента пробі. Щоб вибрати найбільш сприятливі умови аналізу, важливо з'ясувати, яких чинників залежить інтенсивність спектральних ліній.
Як уже зазначалося, в полум'ї, дузі та іскрі збудження є термічним. У цьому випадку інтенсивність Iспектральної лінії, що випромінюється нейтральним атомом або іоном, виражається наступною формулою: (Ця формула враховує тільки процес випромінювання світла атомами.
де До- Коефіцієнт, зщо залежить від особливостей атома, властивостей спектрального приладу та способу освітлення щілини;
N- загальна кількість незбуджених атомів (нейтральних або іонізованих) даного елемента в одиниці об'єму пари, що світиться;
E n- Енергія збудженого стану атома;
Т- Температура джерела світла;
k- Постійна величина;
е- Постійна величина (основа натурального логарифму), що дорівнює 2,72;
h- Постійна Планка;
υ – частота світлових коливань.
У формулі (5) твір hy є енергія одного кванта світла. Звідси видно, що інтенсивність спектральної лінії (при збудженні у таких джерелах, як дуга, іскра, полум'я) залежить від наступних факторів: енергії верхнього збудженого рівня ( Еп) , числа атомів у хмарі розряду (N) та температури газу (Т).
Розглянемо окремо вплив кожного з цих факторів на інтенсивність спектральних ліній.
Залежність інтенсивності спектральної лінії від енергії збудженого стану
Число атомів, які перебувають у збудженому стані Еппри цьому загальному їх числі Nі температурі газу Т буде тим більше, чим менше Еп. Чим більша енергія верхнього рівня Еп, тим складніше здійснюється збудження.
Лінії, що відповідають нижчому потенціалу збудження, здебільшого є більш інтенсивними.
Лінія, що відповідає випромінюванню під час переходу з резонансного рівня на основний рівень, називається резонансною лінією.Оскільки енергія порушення резонансного рівня найменша, то резонансна лінія є найбільш інтенсивною лінією у спектрі елементаякщо немає особливих причин, що ведуть до її ослаблення.
Залежність інтенсивності спектральної лінії від температури газу
З підвищенням температури газу збільшується швидкість руху всіх частинок, присутніх у газі, зокрема й електронів. Тому підвищення температури створює більш сприятливі умови збудження атомів. Однак інтенсивність спектральної лінії не зростає монотонно зі збільшенням температури газу внаслідок того, що від температури у свою чергу залежить число атомів даного ступеня іонізації в газі, що світиться.
Розглянемо, як впливає температура випромінювання нейтральних атомів. У міру збільшення температури збільшуватиметься також і кількість іонізованих атомів. Це, звісно, призведе до зменшення кількості нейтральних атомів. Тому, хоча збільшення температури покращує умови збудження, інтенсивність лінії спектру нейтрального атома може і не зростати. Наприклад на рис. 9 показано залежність інтенсивності резонансних ліній спектру нейтрального та іонізованого атома кальцію від температури. Крива показує, що зі збільшенням температури інтенсивність спектральної лінії спочатку зростає, а потім зменшується.
Те саме спостерігається і в ліній спектру іонів, оскільки зі збільшенням температури зростає кількість іонів вищого ступеня іонізації (див. рис. 9, крива 2),
Мал. 9. Залежність інтенсивності ліній спектру нейтрального атома (1)
та іона кальцію (2) від температури джерела
Для кожної лінії існує температура Т макс, коли її інтенсивність максимальна. Як видно із рис. 9 найбільша інтенсивність лінії спектру нейтральних атомів кальцію досягається при температурі, близької до 5200° С; найбільша інтенсивність лінії спектру одного разу іонізованих атомів кальцію досягається при температурі, що перевищує 7000° С. Тому співвідношення інтенсивностей ліній нейтральних і іонізованих атомів кальцію буде змінюватися з температурою наступним чином: при низьких температурах лінія нейтральних атомів кальцію інтенсивних , Навпаки, лінія іонізованих атомів стає інтенсивніше лінії нейтральних атомів. Таким чином, виявляється, що тільки підвищення температури джерела світла не завжди призводить до підвищення інтенсивності спектральних ліній. У деяких випадках при переході до гарячих джерел спостерігається зниження інтенсивності ліній.
При зміні температури розрядузмінюється співвідношення концентрації іонів і нейтральних атомів, отже, співвідношення інтенсивностей їх ліній, тобто. змінюється характеру спектра.Це видно з рис. 10, де зіставлені дві однакові області спектрів заліза, отриманих за допомогою іскри та дуги.
Мал. 10. Спектри заліза, отримані за допомогою іскри (а)та дуги (б)
На цьому малюнку видно, що у спектрі іскри інтенсивність ліній іонів зростає проти інтенсивністю ліній нейтральних атомів.
У зв'язку з тим, що в істрі концентрація іонів більша, ніж у дузі, та їх спектр відповідно інтенсивніший, спектральні лінії, що випромінюються іонами, прийнято називати іскровими, а лінії, що випромінюються нейтральними атомами, - дуговими.Слід однак підкреслити, що в спектрах дуги та іскри присутні і дугові, і іскрові лінії.
ФІЗИЧНІ МЕТОДИ АНАЛІЗУ
Структура вольового процесу.
Воля як найвищий рівень регуляції
Довільна та вольова регуляція.
Ознаки вольових явищ.
Поняття волі у психології.
Методи атомної спектроскопії
Атомна спектроскопія включає в себе три методи: атомну абсорбцію, атомну емісію та атомну флуоресценцію. Два різновиди, атомна абсорбція і атомна емісія (АЕ), найчастіше використовуються. Далі йтиметься про ці методи, а також про метод мас-спектрометрії ICP.
Ціль: якісне, напівкількісне та кількісне визначення елементного складу проби.
В основі методів лежать квантові переходи валентних або внутрішніх електронів атома з одного енергетичного стану до іншого.
Головна властивість атомних спектрів – дискретність (лінійчаста структура) та суто індивідуальний характер (специфічний спектр випромінювання з характерними лініями певної довжини хвилі) що дозволяє ідентифікувати атоми даного елемента (якісний аналіз).
Визначення концентрації елемента виробляють шляхом вимірювання інтенсивності окремих спектральних ліній, які називаються аналітичними(Кількісний аналіз).
Межа виявлення 10 -3 - 10 -6%; можливо одночасно визначати ряд елементів, спектральні лінії яких можуть бути зняті на одну фотографічну платівку (до 70 елементів).
Поєднання спектрального аналізу із попереднім хімічним концентруванням елементів (екстракцією) – хіміко-спектральний метод -дозволяє зменшити межу виявлення елементів.
Для отримання спектру емісії частинкам аналізованої речовини надають додаткової енергії. З цією метою пробу вводять у джерело світла, де вона нагрівається і випаровується, а молекули, що потрапили в газову фазу, дисоціюють на атоми, які при зіткненнях з електронами переходять у збуджений стан. У збудженому стані атоми можуть бути дуже недовго (10 -7 - 10 -8 с). Мимоволі повертаючись у нормальний (або проміжний) стан, вони випускають надмірну енергію у вигляді квантів світла hnщо спостерігається у вигляді однієї спектральної лінії з довжиною хвилі l .
Інтенсивність спектральної лінії або потужність випромінювання при переході з одного стану до іншого визначається
I ik = N i A i h n ik
де N i - Число атомів у збудженому стані i;
А i – ймовірність переходу атомів зі стану I стан k;
h-постійна Планка (h = 6,626 * 10 -34 Дж * с);
n ik – частота переходу, що відповідає даній спектральній лінії.
1) Чим більша ймовірність здійснення переходу, тим більша інтенсивність спектральної лінії, що виникає при цьому
2) Число збуджених атомів знижується при переході з вищих енергій збудження
3) Температура джерела визначає співвідношення інтенсивності окремих ліній та весь спектр загалом
4) Енергія верхнього рівня атома є основним фактором, що визначає інтенсивність спектральних ліній.
Чим нижчий рівень і чим менше потрібно енергії для збудження атома, тим більшою буде інтенсивність відповідної спектральної лінії. Найбільш інтенсивними лініями у спектрі кожного елемента є резонансні лінії, що мають найменші енергії збудження та найбільші ймовірності виникнення.
Інтенсивність спектральних ліній залежить від температури плазми джерела світла,тому в АЕСА прийнято вимірювати інтенсивність аналітичної лінії щодо інтенсивності лінії порівняння (внутрішнього стандарту). Найчастіше це лінія основного компонента проби.
Число атомів у плазмі розряду пропорційно концентрації З визначається елемента в пробі
N o = p (Cm) C ;
де p (Cm) – коефіцієнт, що залежить від якісного складу проби та концентрації всіх компонентів у ній. За наявності прямого пропорційного зв'язку N o = k Cі I~KC. (де N o- Концентрація атомів).
Зі збільшенням концентрації елемента в плазмі (джерела збудження) поряд із випромінюванням світла збудженими атомами має місце процес поглинання світла незбудженими атомами того ж елемента (процес самопоглинання чи ресорбція).У результаті змінюється вид залежності
I~C b, де b£1.
Рівняння Ломакіна
I = a C b
Або логарифмічна залежність
lg I = lg a + b lg C
де а - деяка постійна, що поєднує властивості ліній, швидкість випаровування та швидкість дифузії;
b – нахил відповідної ділянки «кривої зростання»
При випромінюванні молекул утворюються смугастіСпектри.
Якісну характеристику можна перетворити на кількісну. Для зірок спектральних класів К, G і F пара ліній виявляється дуже хорошим індикатором абсолютної зіркової величини. Якщо придивитися уважно до чотирьох спектрів класу К0 на рис. 59, легко помітити, що лінія посилюється від верхнього спектру до нижнього; тобто зі зменшенням світності або зі збільшенням абсолютної зоряної величини, тоді як слабшає (відповідно до того, що було сказано вище). Отже, відношення інтенсивностей є функція абсолютної величини, що швидко зростає зі зростанням М.
Якщо знайти зазначене відношення для кількох зірок з відомими М і побудувати на цьому матеріалі калібрувальну криву, її можна буде використовувати для визначення абсолютних зіркових величин тих зірок К0, для яких виміряно в спектрі згадане відношення інтенсивностей. Зрозуміло, описаний критерій – не єдиний. Ставлення інтенсивностей теж служить як критерій абсолютної зоряної величини або світності зірки. В іншому спектральному класі залежність відношення від М буде іншою і може виявитися практично незручною; тоді вона замінюється іншим критерієм.
Мал. 59. Зіставлення спектрів класу К0 різної світності. Абсолютні візуальні величини зірок (позначення яких наведені зліва) відповідно дорівнюють - (згори донизу). У той час як інтенсивність лінії зменшується зверху вниз, лінія посилюється (як і ). Хороший ефект абсолютної зіркової величини показує безперервний спектр по лінії.
У зірок спектрального класу придатними визначення абсолютної зоряної величини виявляються відносини пар інтенсивностей ліній і , а спектрах зірок GO критерієм може бути смуга g (рис. 60).
Для гарячих зірок А і хорошим критерієм абсолютної зоряної величини є водневі лінії бальмерівської серії - вони значно розширюються при переході від зірок великої світності до зірок-карликів (рис. 61). Калібрування еквівалентної ширини цих ліній за абсолютними зірковими величинами зірок і може бути проведено з великою впевненістю (рис. 62). Причина такого розширення заслуговує на спеціальний розгляд.
Одна з причин розширення спектральних ліній була розглянута нами раніше - це ефект Доплера (див. §4). У більшості випадків тепловий рух атомів надає лінії напівширини (КПА 420) не більше 0,5 А для найлегших атомів - водневих.
Наявність турбулентних рухів в атмосферах зірок може в окремих випадках подвоїти цю величину. Тим часом реальна ширина водневих ліній у зірок класу А, таких як Вега, Сіріус може досягати десятка ангстрем і більше. Профіль спектральної лінії зовсім не нагадує при цьому дзвонову криву, властиву доплерівському профілю (4.6) - лінія має дуже широкі крила.
Мал. 60. Зіставлення спектрів зірок типу GO різних класів світності починаючи від 0 (над-надгігант) і закінчуючи звичайним карликом V. Привертає увагу смуга g. яка розбивається на окремі лінії у надгігантів, тоді як ширші ці лінії у спектрах III-V у смузі R зливаються
Мал. 61. Ефект світності у спектрах АТ. Видно значне розширення бальмерівських ліній з переходом від абсолютно яскравих зірок (згори) до рядових (візу). Але лінії SeII і FeII у своїй послаблюються
Теорія говорить у разі, що у освіті спектральної лінії бере участь дуже багато атомів. Атом здатний поглинати як частоту, відповідну центру лінії , а й у сусідніх частотах v; природно, що зі зростанням різниці ймовірність поглинання падає.
Коли атомів над фотосферою зірки (тобто беруть участь у освіті лінії) мало, їх поглинання поза доплерівського профілю мізерно мало, але серед великої кількості атомів, особливо у разі ліній із сприятливими умовами виникнення, завжди знайдуться атоми, здатні поглинати світло в частотах , віддалених від центральної частоти настільки помітно, щоб поглинання виявлялося за межами доплерівського профілю в крилах лінії. Крила будуть розсуватися тим ширше, чим більше число поглинаючих атомів N і чим більша їх здатність до поглинання цієї лінії - так звана сила осцилятора. Джерело такого розширення профілю лінії називається загасанням внаслідок випромінювання.
Мал. 63. Ефект світності в класі В. Лінії і незначно посилюються при переході до карликів (вниз за трьома спектрами), в той же час лінія слабшає
Теорія показує, що у зірок-гігантів твір для ліній серії Бальмера приблизно такий самий, як у карликів, попри всі очікування. Отже, у разі розширення спектральних ліній у карликів має іншу природу, саме - розширення внаслідок зіткнень. У щільній атмосфері зіткнення настільки часті, що збуджений атом нерідко ще не встигає випромінювати свою енергію збудження, як стикається з іншим атомом або електроном. хвиль, що посилається атомом, переривається, спотворюється.
Мал. 62. Крива залежності еквівалентної ширини лінії Ну, від абсолютної зоряної величини М (обсерваторія Вікторія, Канада)
З іншого боку, енергетичні рівні в атомі при близькому проходженні заряджених частинок, іонів і електронів, спотворюються, і переходи між такими рівнями будуть відбуватися при частотах, що сильно відрізняються від . Описуваний процес можна як мікроскопічний ефект Штарка, що виникає внаслідок статистичних флуктуацій електричних полів іонів і електронів. Йому особливо схильні бальмерівські лінії водню та лінії гелію, так як у тих та інших вихідний стан відповідає перебування електрона на сильно збудженому рівні далеко від ядра.
Саме ця причина і викликає таке значне розширення водневих ліній у спектрі карликів класів А і В. Теж спостерігається і у ліній Не, але більш слабкою мірою. Для встановлення таких відмінностей у спектрах В зручніші інші критерії, засновані на наших колишніх міркуваннях про переважання іонізованих іонів (коли важка наступна стадія іонізації) в атмосферах гігантів. У цьому випадку (рис. 63) зручно порівнювати лінії або .
Якісна ідентифікація спектральних ліній у спектрах атомної емісії.
Основою якісного спектрального аналізу є те, що лінійний спектр випромінювання кожного хімічного елемента є характерним. Завдання якісного спектрального аналізу зводиться до пошуку ліній обумовленого елемента у спектрі проби. Приналежність лінії даному елементу встановлюється за довжиною хвилі та інтенсивністю лінії. Спектр проби невідомого складу для розшифровки обов'язково знімають спектрографі, тобто. прилад з фотографічним детектуванням, навіть якщо передбачається в подальшому при аналізі використовувати прилади з візуальним або фотоелектричним детектуванням.
Аналітичні чи останні лінії спектра елемента. Загальна кількість ліній у спектрі багатьох елементів дуже велика (наприклад, Th – 2500 ліній, U – 5000 ліній). Немає необхідності визначати довжини хвиль усіх спектральних ліній у спектрі проби. Для цілей якісного аналізу необхідно встановити наявність чи відсутність у спектрі т.з. аналітичних або останніх ліній, тобто спектральних ліній, які при зменшенні вмісту елемента у пробі зникають останніми. Останні лінії добре вивчені. Їх довжини хвиль та інтенсивності наведені у таблицях та атласах спектрів. Це зазвичай резонансні лінії. У таблицях їх відзначають індексами u1 і u2 і т.д. або v 1 , v 2 і т. д. Підрядковий індекс 1 означає, що лінія зникає останньою, 2 - передостанньою і т.д.
Спектральним аналізом якісно можна визначити близько 80 елементів. Чутливість якісного спектрального аналізу коливається для різних елементів у дуже широких межах - від 10-2% (Нg, 0s, U та ін) ДО 10-5% (Nа, В, Ві та ін). У зв'язку з великою чутливістю спектрального аналізу існує небезпека «перевідкриття» тих чи інших елементів, які потрапили у пробу внаслідок випадкових забруднень.
Фотографічні методи кількісного аналізу При використанні фотографічних методів кількісного аналізу аналізовані спектри мають бути зареєстровані на фотопластинці. При використанні фотографічних детекторів – фотопластинок, фотоплівок – інтенсивність спектральних ліній оцінюється за т.з. почерненню фотоемульсії - логарифму відношення інтенсивності світла, що пройшло через незатемнену (незасвічену) ділянку фотопластинки I о, до інтенсивності світла, що пройшло через засвічену її ділянку I (рис.): S=lg I 0 /I
Почорніння фотоемульсії пов'язане з виділенням при попаданні на неї випромінювання, прояві та закріпленні зображення дрібнодисперсного металевого срібла. Однак між кількістю випромінювання і кількістю срібла, що виділилося, лінійна залежність спостерігається не завжди. ІІ цьому для кожної фотоемульсії будують характеристичну криву в координатах «почорніння S -експозиція Н = Е t, де Е - освітленість, t -час освітлення». lg Н =lg I
Характеристична крива фотоемульсії має типовий вигляд, показаний на рис.
Побудувавши характеристичну криву фотоемульсії за виміряними значеннями почорнінь, спочатку знаходять різницю логарифмів експозицій, що викликали це почорніння, а потім інтенсивність вимірюваних ліній.
Так як почорніння S є функцією інтенсивності спектральної лінії I, використовуючи рівняння Ломакіна-Шейбе можна записати S = b lgC + lga.
аb-область недотримок; bc-лінійна ділянка (ділянка нормальних почорнінь); cd-область перетримок; tgα=γ –коефіцієнт контрастності фотоемульсії, що залежить від її типу, а також від складу проявника та часу прояву.
В основі більшості сучасних методом кількісного аналізу лежить вимір відносної інтенсивностіспектральних ліній обумовленого елемента та елемента порівняння, що знаходиться в тій самій пробі. Це зумовлено тим, що інтенсивність спектральної лінії залежить від низки неконтрольованих процесів - вимірювання умов випаровування проби та коливання у роботі реєструючого пристрою та ін.
Позначимо через I пр інтенсивність лінії обумовленого елемента, через I осн. Інтенсивність лінії порівняння. Якщо концентрація елемента порівняння (елемент основи проби або спеціально введений елемент) може розглядатися як постійна величина, то відносна інтенсивність відповідно до рівняння Ломакіна-Шейбе визначатиметься виразом
I пр / I осн. = аС 1 b / I осн.
або в логарифмічній формі 1g(I пр./I осн.) = b 1g С1 + Ig а/,
де 1g а/=1g (а/I осн.)
При фотографічній реєстрації спектрів почорніння (оптичні щільності) ліній елемента, що визначається, і елемента порівняння рівні
S 1 =γ 1 1g I п p. ; S 2 = γ 2 1g I осн.
S = S 1 - S 2 = γ lg (I пр./I осн.)
S/γ = 1g (Iпр/Iосн.)
Отримуємо S = S 1 - S 2 = γ1g C 1 + γ lg а".
Вимірювання почорнінь аналітичних пар ліній проводять за допомогою спеціального приладу – мікрофотометра. За результатами вимірювань почорніння аналітичних пар ліній еталонів будують градуювальний графік.
Вибір координат при побудові градуювального графіка визначається міркуваннями зручності чи специфічними вимогами аналізу. Градуювальні графіки будують у координатах «різниця оптичних щільностей (почорнінь) S – логарифм концентрації 1g С» або «логарифм відносної інтенсивності 1g I пр./I осн. - Логарифм концентрації 1g С».
Для термічно рівноважної плазми розподіл атомів за ступенями порушення визначається законом Больцмана:
Число атомів, що перебувають у стані при температурі Т;
Число атомів, що знаходяться в основному (незбудженому) стані при температурі Т;
Статистичні ваги збудженого та основного станів, відповідно;
Постійна Больцмана.
З формули (3) відносна заселеність енергетичних рівнів атомів або молекул має вигляд:
де індекси i та j вказують на два рівні.
Інтенсивність випромінювання спектральної лінії приблизно визначається виразом:
ймовірність переходу зі збудженого стану в нижчий стан;
() - Частота (довжина хвилі), що відповідає цьому переходу;
Постійна Планка, = 6,626 10 Дж с.
Відношення інтенсивностей двох ліній виглядає так:
Вимірюючи відносні інтенсивності ліній атомів, котрим відомі параметри g, A, E, і навіть значення їх довжин хвиль, можна розрахувати температуру Т з допомогою методу двох ліній. Якщо ширини ліній значно різняться, слід виміряти інтегральні інтенсивності ліній.
Проте точно вимірювати відносні інтенсивності буває непросто. Для покращення точності вимірювання температури доцільно одночасне використання багатьох ліній та проведення графічного аналізу. Наведемо рівняння (1.4) для інтенсивності випромінювання спектральної лінії до наступного виду:
Це рівняння прямої лінії із нахилом. Отже, якщо побудувати залежність вираження в лівій частині рівняння від Е (енергії верхнього рівня для випадку випромінювання) і якщо виконується розподіл Больцмана, отримаємо пряму лінію. Чим більше різняться значення енергій верхніх рівнів, тим легше визначити нахил лінії.
Мал. 1.4
Для ілюстрації цього висновку на рис. 1.4 показаний ЛІЕС спектр базальту, де лінії заліза, що використовуються для побудови залежності від, відзначені зірочками.
Отриманий графік зображено на рис. 4 . Температура, визначена нахилом лінії на рис. 4, становить 7500 До.
Рис.1.5
Температура, одержувана в плазмі ЛІЕС, звичайно, залежить від енергії, що підводиться, отже, і від щільності потоку і щільності енергії. Для значень густини енергії близько 1010 Вт/см2 температура становить зазвичай 8000-12 000 К за часів 1-2 мкс з моменту утворення плазми. На рис. 5 наведено результати розрахунку температур у ЛІЕС.
Мал. 1.6
Тепер знаючи діапазон температур випромінювання плазми, проаналізуємо залежність інтенсивності спектральних ліній атомів різних елементів від температури випромінювання плазми. Для розрахунку інтенсивності спектральної лінії використовується формула (4)
У таблицях 1.1 - 1.4 наведено дані для спектральних ліній, що мають максимальне значення відносної інтесивності (Rel.Int.)
Таблиця 1.1. Параметри випромінювання спектральних ліній атома Fe
Для зручності розрахунку інтенсивності спектральних ліній наведемо формулу (4) у такий вигляд:
Отримаємо графічне уявлення залежності інтенсивності випромінювання спектральної лінії від температури плазми (рис 1.7 - 1.11)
Рис. 1.7.
Графіки на рис 1.7
Для спектральної лінії = 344,6 нм;
Для спектральної лінії = 349,05 нм;
Для спектральної лінії = 370,55 нм;
Для спектральної лінії = 374,55 нм;
Для спектральної лінії = 387,85 нм;
Таблиця 1.2. Параметри випромінювання спектральних ліній атома Na
Рис. 1.8.
Графіки на рис 1.8
Для спектральної лінії = 313,55 нм;
Для спектральної лінії = 314,93 нм;
Для спектральної лінії = 316,37 нм;
Для спектральної лінії = 588,99 нм;
Для спектральної лінії = 589,59 нм;
Таблиця 1.3. Параметри випромінювання спектральних ліній атома Mg
Рис. 1.9.
Графіки на рис 1.9
Для спектральної лінії = 285,21 нм;
Для спектральної лінії = 516,21 нм;
Для спектральної лінії = 517,26 нм;
Для спектральної лінії = 518,36 нм;
Для спектральної лінії = 880,67 нм;
Таблиця 1.4. Параметри випромінювання спектральних ліній атома Al
Рис. 1.10.
Графіки на рис 1.10
Для спектральної лінії = 281,61 нм;
Для спектральної лінії = 308,85 нм;
Для спектральної лінії = 466,31 нм;
Для спектральної лінії = 559,33 нм;
Таблиця 1.5. Параметри випромінювання спектральних ліній атома Be
Рис. 1.11.
Графіки на рис 1.11
Для спектральної лінії = 313,04 нм;
Для спектральної лінії = 313,10 нм;
Для спектральної лінії = 436,1 нм;
Для спектральної лінії = 467,34 нм;
Для спектральної лінії = 527,08 нм;
При постійній температурі та інших умовах збудження рівняння (4) для інтенсивності випромінювання перетворюється на:
Тут поєднує всі співмножники у рівнянні (4), крім.
Якщо режим роботи джерела збудження досить стабільний і швидкість подачі речовини в плазму постійна, настає деякий стаціонарний стан, при якому число атомів елемента в плазмі виявляється пропорційним концентрації цього елемента в пробі:
Концентрація речовини у пробі; - Коефіцієнт пропорційності.
Підставляючи співвідношення (1.8) до (1.7) отримуємо:
Якщо умови розряду не змінюються при зміні концентрації, коефіцієнт залишається постійним і рівняння (9) і виконується досить добре. Коефіцієнт залежить від параметрів розряду, умов надходження речовини в плазму та констант, що характеризують збудження та наступні переходи.
При логарифмуванні рівняння (1.9) отримуємо:
Лінійна залежність від дуже зручна для побудови градуювального графіка.
Однак не всі кванти, що випускаються збудженими частинками, досягають приймача світла. Квант світла може бути поглинений незбудженим атомом і таким чином не буде зафіксований приймачем випромінювання. Це так зване самопоглинання. Зі збільшенням концентрації речовини самопоглинання зростає.
Самопоглинання враховується в рівнянні Ломакіна-Шайбе, яке добре описує концентраційну залежність інтенсивності спектральної лінії:
де коефіцієнт залежить від режиму роботи джерела збудження, його стабільності, температури тощо; - Коефіцієнт самопоглинання, що враховує поглинання квантів світла незбудженими атомами.
Таким чином, внаслідок самопоглинання пряма пропорційна залежність інтенсивності від концентрації замінюється статечною залежністю (11) с.
