CCF20110129055

«»» 7.15. Schemat optyczny spektrografu o średniej dyspersji; 1 — szczelina, 2 — kolimator, 3 — pi y/mut, 4 — soczewki i kamery, 5 — płyta fotograficzna

przez ukmu optyczny spcKirograru i jcsi rejcsimwiiiH' mi Kiin/y loiogrniiczne). inu piyi# otrzymuje się widmo w postaci zaczernionych linii, których położenie (długość fali) |tn zwala zidentyfikować substancję jakościowo, a zaczernienie umożliwia ilościową on u* oznaczanego pierwiastka w próbce.

7.3.2.1. Aparatura

Zestaw pomiarowy składa się z dwóch podstawowych części:

•    źródła wzbudzenia,

•    spektrografu.

Źródło wzbudzenia

W klasycznej spektrografii stosowano wiele różnych sposobów wzbudzenia atomem jednak najpowszechniej używano:

•    łuku prądu stałego,

•    łuku prądu zmiennego (nisko- i wysokonapięciowego),

•    iskry elektrycznej (nisko- i wysokonapięciowej).

Wzbudzenie atomów badanej próbki za pomocą łuku lub iskry elektrycznej wy maga stosowania elektrod, między którymi mógłby płonąć łuk lub przeskakiwać iskrn Stosowane są różne układy elektrod:

a)    W przypadku badania metali i stopów stosuje się dwie elektrody z badanego małe riału. Najbardziej powtarzalne wyniki uzyskuje się przy zastosowaniu elektrod w posłań prętów (3-12 mm) o tępych stożkowych zakończeniach.

b)    W przypadku analizy proszków lub roztworów stosuje się dwie elektrody pomni nicze i na jednej z nich umieszcza się analizowaną próbkę. Elektrody pomocnicze są lu najczęściej spektralnie czyste elektrody węglowe, które charakteryzują się tym, że:

•    można łatwo nadawać im dowolny kształt,

•    w czasie palenia łuku lub iskry wytwarzają atmosferę redukującą, przeciwdziała jąc utlenianiu substancji wzbudzonej.

Spektrograf

Spektrografy klasyczne charakteryzują się stosunkowo prostą budową. Schemat opty czny prostego spektrografu przedstawiono na rys. 7.15. Zasadniczymi elementami układu optycznego są: szczelina, kolimator, układ rozszczepiający, soczewki i płyta fotograficzna. Najważniejszą częścią spektrografu jest układ rozszczepiający. Decyduje on o jakości przyrządu. Miarą zdolności rozdzielczej może być tzw. dyspersja odwrotna spektrografu, która wskazuje liczbę nanometrów widma przypadającą na 1 mm płyty fotograficznej. W zależności od wartości dyspersji odwrotnej podzielono spektrografy na 3 grupy:

•    spektrografy o małej dyspersji (ok. 7,5 nm/mm płyty),

•    spektrografy o średniej dyspersji (ok. 2,5 nm/mm płyty),

•    spektrografy o dużej dyspersji (ok. 1 nm/mm płyty).

I )etektorem w spektrografach jest płyta fotograficzna. Jest to z reguły płyta szklana, pokryta emulsją fotograficzną. Pod wpływem naświetlenia zachodzi reakcja fotochemii zna, w wyniku której w miejscu naświetlonym, po obróbce fotograficznej (wywołanie, utrwalenie płyty), wydziela się metaliczne srebro, powodujące zaczernienie płyty. /ucz,ernienie jest proporcjonalne do natężenia promieniowania padającego na płytę w danym miejscu. Obserwację płyt prowadzimy za pomocą urządzeń zwanych spektroprojek-Inrumi, a pomiar zaczernień linii spektralnych wykonuje się za pomocą mikrofotometrów.

! 1.2.2. Analityczne zastosowanie spektrografii

Metoda spektrograficzna umożliwia bezpośrednią analizę substancji w różnych stanach skupienia. Bezpośrednio można analizować: metale i stopy w postaci litej, proszki, mztwory i gazy.

Analiza jakościowa

Spektrograficzna analiza jakościowa opiera się na wykrywaniu obecności pierwiastków na podstawie długości fali linii emitowanych przez badaną próbkę. Linie analityczne oznaczanych pierwiastków winny znajdować się w zakresie widma o długości fali od .’()()—1000 nm. W zakresie tym można znaleźć linie spektralne wszystkich pierwiastków metalicznych oraz wielu niemetali, m.in. Se, Te, Si, B, C, S, P i fluorowców.

W analizie jakościowej najczęściej stawiamy sobie dwa następujące pytania:

a)    Czy w analizowanej próbce znajduje się dany pierwiastek lub pierwiastki?

b)    Jakie pierwiastki znajdują się w badanej próbce?

Na pierwsze pytanie spektrografia odpowiada w prosty sposób. Dogodną metodą Jest sfotografowanie obok widma badanej próbki widma poszukiwanego pierwiastka lub pierwiastków. Następnie należy stwierdzić, czy w widmie badanej próbki znajdują się charakterystyczne linie poszukiwanego pierwiastka.

W celu ustalenia, jakie pierwiastki znajdują się w badanej próbce, należy po wykonaniu spektrogramu zidentyfikować długości fali linii w nim występujących, a następnie odczytać z odpowiednich atlasów lub tablic, jakim pierwiastkom odpowiadają znalezione linie. Atlasy linii widmowych stanowią konieczny element wyposażenia laboratoriów