Аппаратура применяющаяся в спектрографическом методе
Основным (наиболее массовым) спектральным прибором, применяющимся в аналитической практике, является спектрограф — прибор, позволяющий фотографировать спектры.
Спектральные приборы с кварцевой призмой позволяют регистрировать область 2000—7000 А, со стеклянной призмой — область 4000—10000 А, а с дифракционной решеткой можно регистрировать обе указанные области.
Основными характеристиками спектральных приборов являются дисперсия и светосила.
Дисперсия спектрального прибора характеризует его способность пространственно разделять пучки лучей близких длин волн. Это качество спектрального прибора оценивают обратной величиной отношения (λ2 — λ1):(l2 — l1), где λ1 и λ2 — близкие длины волн в спектре, l1 и l2 — границы линейной протяженности спектра между линиями указанных длин волн. Обратная линейная дисперсия выражается числом ангстремов, приходящихся на 1 мм протяженности спектра.
Под светосилой прибора понимают величину, пропорциональную отношению (d/F)2, где d — диаметр камерного объектива и F — его фокусное расстояние. Светосила прибора определяет яркость спектра и экспозицию.
Наиболее широкое распространение получили спектрографы средней дисперсии ИСП-28 и ИСП-30, их используют при работе в ультрафиолетовой и коротковолновой видимой областях спектра.
Спектрографы ДФС-8 и ДФС-13 относятся к дифракционным спектральным приборам, они имеют дифракционные решетки с 600 и 1200 штрих/мм. Приборы обладают большой дисперсией, практически постоянной по всему спектру, и позволяют работать в интервале 2000—10000 А. Фотографирование спектра производится по частям.
Спектрографы с большой дисперсией обеспечивают значительное повышение чувствительности определения элементов, аналитические линии которых расположены в области интенсивного фона. Это объясняется преимущественным ослаблением фона и лучшим отделением аналитических линий определяемого элемента от других близких линий.
Спектральный прибор ДФС-10 является многоканальным прибором с большой дисперсией и фотоэлектрической регистрацией спектра. Входная щель и штрихи решетки (1200 штрих/мм) расположены горизонтально, а выходные щели расположены в вертикальной плоскости. Прибор имеет 36 выходных щелей, после прохождения которых выделенные монохроматические пучки света направляются на фотоэлементы. Прибор позволяет составить ряд аналитических программ. Каждый измерительный канал имеет накопительный конденсатор, и оценка интенсивности спектральной линии производится по величине накопленного на нем заряда. Измерение зарядов автоматизировано. Прибор чувствителен к температурным колебаниям, приводящим к смещению световых пучков с выходных щелей. Это обстоятельство вынуждает обеспечивать стабилизацию температуры в помещении спектральной квантометрической лаборатории. Опыт применения квантометров к определению химического состава почв еще очень мал.
Правильное освещение щели спектрографа является важной частью спектрально-аналитической техники. Наибольшее распространение имеет трехлинзовая конденсорная система, обеспечивающая равномерное освещение щели светом, идущим от любого участка источника, и равномерное распределение интенсивности вдоль спектральной линии.
В качестве источника света для спектрального анализа интересующих нас объектов следует в первую очередь указать дуговой разряд. Благодаря высокой температуре в дуге испаряются тугоплавкие непроводящие ток вещества, такими являются почвы, породы и другие биологические объекты. Широкое распространение имеют активизированные дуги переменного тока, поджигаемые маломощными искровыми разрядами. В другом источнике света — конденсированной искре — возбуждается больше линий, чем в дуге, главным образом за счет спектров ионизованных атомов. Поэтому искра создает большие возможности для выбора аналитических линий. Однако применение искрового разряда к анализу непроводящих ток материалов, в том числе почв и растений, имеет существенные ограничения. Искру применяют при анализе почв и растений в тех случаях, когда пробы целесообразно предварительно переводить в раствор.
Раствор анализируют, вводя в разряд посредством пористого электрода или вращающегося диска.
Среди приемов введения пробы в источник возбуждения спектра наибольшее распространение имеют следующие:
- набивка порошка пробы в кратер электрода или в специально приготовленную камеру;
- сжигание в разряде предварительно приготовленных брикетов;
- нанесение порошка пробы на торец нижнего стержневого электрода или на поверхность вращающегося дискового электрода;
- просыпка порошка пробы через источник света и вдувание порошка пробы или аэрозоля анализируемого раствора в источник.
Для решения большинства аналитических задач применяют угольные электроды различной степени чистоты:
- спектральные угли С-1, С-2, С-3, С-4; наиболее чистые и не содержащие бора — C-1; следующими по чистоте являются угли С-2.
Форму фасонных электродов выбирают с учетом характера аналитической задачи.
