Дуговой и искровой атомно-эмиссионный спектральный анализ. Основы метода. Оборудование. Применение

Введение

Атомно-эмиссионный спектральный анализ (АЭС) является одним из старейших и, тем не менее, до сих пор востребованных инструментальных методов определения элементного состава веществ. Его актуальность обусловлена сочетанием таких качеств, как экспрессность, достаточно высокая чувствительность для многих элементов, возможность одновременного многоэлементного анализа и относительная экономичность. Среди различных способов возбуждения атомов особое место занимают дуговой и искровой электрические разряды. Эти высокотемпературные источники позволяют эффективно испарять и возбуждать атомы анализируемой пробы, преимущественно в твердом состоянии, что делает их незаменимыми в металлургии, геологии, материаловедении и других областях.
Дуговой разряд, характеризующийся высокой температурой и способностью к полному испарению пробы, обеспечивает высокую чувствительность анализа, особенно для порошковых и непроводящих материалов. Искровой разряд, отличающийся еще более высокими мгновенными температурами и лучшей стабильностью, является основным методом экспресс-контроля состава металлов и сплавов непосредственно в производственных условиях. Несмотря на развитие новых аналитических методов, дуговой и искровой АЭС продолжают совершенствоваться за счет применения современных спектральных приборов с многоканальными детекторами и мощного программного обеспечения для обработки данных.Целью данного реферата является систематическое рассмотрение основ, оборудования и областей применения дугового и искрового атомноэмиссионного спектрального анализа.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
Изучить теоретические основы явления атомной эмиссии и принципы качественного и количественного спектрального анализа.
Рассмотреть физические основы, характеристики, оборудование и применение дугового разряда в АЭС.
Исследовать физические основы, характеристики, оборудование и применение искрового разряда в АЭС.
Провести сравнительный анализ дугового и искрового методов АЭС.Структура работы включает введение, пять глав, заключение и список использованных источников. В первой главе излагаются теоретические основы АЭС. Вторая и третья главы посвящены детальному рассмотрению дугового и искрового разрядов соответственно. Четвертая глава описывает основное оборудование, используемое в данных методах. Пятая глава освещает ключевые области применения дугового и искрового АЭС и содержит их сравнительную характеристику.

Список использованных источников

1. Пупышев А.А. Атомно-эмиссионный спектральный анализ. Основы метода, аппаратура и применение в анализе вещества: учебное пособие. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2009. – 312 с.
2. Русанов А.К. Основы количественного спектрального анализа руд и минералов. – М.: Недра, 1978. – 399 с.
3. Кузяков Ю.Я., Семененко К.А., Зоров Н.Б. Методы спектрального анализа: Учеб. пособие для вузов / Под ред. Ю.Я. Кузякова. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990. – 224 с.
4. Дорофеев В.С., Чулков А.М., Гришко В.И. Атомно-эмиссионный спектральный анализ с неселективной регистрацией спектра. – Новосибирск: Наука, 2008. – 248 с.
5. Отто М. Современные методы аналитической химии: В 2 т. / Пер. с нем. – М.: Техносфера. – Т. 1. – 2016. – 416 с.
6. Нольте Й. Атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой: основы, аппаратура, применение / Пер. с англ. А. А. Пупышева. – М.: Техносфера, 2022. – 448 с.
7. Лабусов В.А., Путьмаков А.Н., Зарубин И.А. и др. Современные атомно-эмиссионные спектрометры с фотоэлектрической регистрацией спектров // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2012. – Т. 78. – № 1. Ч. II. – С. 125-133.
8. Беляев, А. А. Атомно-эмиссионная спектроскопия: основы, приборы, применения. — М.: Академкнига, 2011. — 336 с.
9. Коротков, В. М. Спектральный анализ. — М.: Химия, 2004. — 312 с.
10. Федорова, Е. И., Мельников, А. А. Физико-химические методы анализа: учебник для вузов. — М.: Академия, 2017. — 432 с.
11. Аткинс, П., Джонс, Л. Физическая химия. — М.: Бином, 2019. — 1056 с.
12. Massmann, H., Zander, H. Emission Spectrochemical Analysis. — Berlin: Springer, 1992. — 482 p. 
13. Thompson, M., Walsh, J. N. Handbook of Inductively Coupled Plasma Spectrometry. — London: Blackie Academic & Professional, 1989. — 320 p.
14. Справочник по аналитической химии / под ред. В. И. Михайлова. — М.: Химия, 2001. — 752 с.
15. Зорин, А. Г. Аналитическая химия: Методы инструментального анализа. — СПб.: Лань, 2020. — 448 с.
16. Ганзен, В. А. Атомная спектроскопия. — Л.: Наука, 1985. — 288 с.
17. Лейфер, И. В. Приборы аналитической химии. — М.: Высшая школа, 2003. — 295 с.
18. Burakov V.S., Kiris V.I., Nedelko M.I., Tarasenko N.V. Application of combined laser-spark discharge for elemental analysis of conductive and nonconductive materials // Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy. – 2013. – Vol. 88. – P. 57-63.
19. ГОСТ 18895-97 Сталь. Фотоэлектрический метод спектрального анализа.
20. ГОСТ Р 54153-2010 Сталь. Метод атомно-эмиссионного спектрального анализа.
21. ГОСТ 28033-89 Сталь. Метод рентгенофлуоресцентного анализа.
22. ГОСТ Р 8.563-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений.
23. Аношин Г.Н., Заякина С.Б. Современный атомно-эмиссионный спектральный анализ в геологии и геохимии. — Новосибирск: Новосибирский государственный университет, 2011. — 200 с.
24. Васильева Н.Л., Лисиенко Д.Г., Домбровская М.А., Кубрина Е.Д. Атомно-эмиссионный и масс-спектральный элементный анализ с индуктивно связанной плазмой: учебно-методическое пособие. — Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2024. — 88 с.
25. Кускова И.С. Оптимизация условий проведения элементного анализа биологических объектов методами дуговой и пламенной атомно-эмиссионной спектрометрии: автореферат дис. ... кандидата химических наук: 02.00.02. — Томск, 2017. — 24 с.
26. Комиссарова Л.Н., Моисеенко Е.П., Заксас Н.П., Сапрыкин А.И. Прямой атомно-эмиссионный спектральный анализ оксида вольфрама с использованием дуги постоянного тока и двухструйной дуговой плазмы. // Аналитика и контроль. — 2010. — № 2. — С. 73–81.
27. Кошель Е.С., Архипенко А.А., Барановская В.Б. Дуговой атомноэмиссионный анализ оксида лютеция. // Аналитика и контроль. — 2021. — Т. 25, № 2. — С. 70–83.
28. Arc/Spark Optical Emission Spectrometry: Principles, Instrumentation, and Recent Applications Applied Spectroscopy Reviews. — 2005. — Vol. 40, No. 2.
29. Васильева И.Е., Шабанова Е.В. Этапы развития дуговой атомноэмиссионной спектрометрии в приложении к анализу твердых геологических образцов. // Аналитика и контроль. — 2021. — Т. 25, № 4. — С. 280–296.
30. Орешкин В.Н., Цизин Г.И., Власов И.И. Электротермическая атомно-абсорбционная спектрометрия с прямой многоэлементной регистрацией спектров: достижения и перспективы // Журнал аналитической химии. – 2010. – Т. 65, № 11. – С. 1124-1137.
31. Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2 кн. Кн. 2. Физикохимические методы анализа: Учеб. для студ. вузов. – М.: Дрофа, 2003. – 384 с.
32. Кельнер Р., Мерме Ж.-М., Отто М., Видмер Г.М. (ред.) Аналитическая химия. Проблемы и подходы: В 2-х томах. Т. 2 / Пер. с англ. – М.: Мир, АСТ, 2004. – 728 с.
33. Ищенко А.А. Атомный спектральный анализ: учебное пособие. – М.: МИФИ, 2009. – 248 с.
34. Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. – М.: Физматгиз, 1962. – 892 с.
35. Отмахов В.И., Петрова Е.В., Шилова И.В., Батанина А.А., Кускова И.С., Рабцевич Е.С. Дуговой атомно-эмиссионный спектральный анализ лекарственных растений // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. — 2021. — Т. 87, № 1. — С. 29–35.
36. Заякина С.Б., Аношин Г.Н., Лабусов В.А., Веряскин А.Ф. Исследование геохимических объектов на новой универсальной установке с двумя способами регистрации эмиссионного спектра: сцинтилляционным и интегральным // Заводская лаборатория. — 2007. — Т. 73, спец. вып. — С. 100–106.
37. Марукович Е.И., Непокойчицкий А.Г. Эмиссионный спектральный анализ. — Минск: Беларуская навука, 2013. — 307 с.
38. Райхбаум Я.Д. Эмиссионный спектральный анализ в геохимии. — Новосибирск: Наука, 1976. — 320 с.
39. Калинин С.К., Кузнецов В.И. Эмиссионный спектральный анализ минерального сырья. — Москва: Недра, 1969. — 256 с.
40. Страшко А.Н. Атомно-эмиссионный анализ: учебное пособие. — Томск: Томский политехнический университет, 2014. — 112 с.
41. Зайдель А.Н. Основы спектрального анализа. – М.: Наука, 1965. – 324 с.
42. Карпов Ю.А., Орлова В.А., Петрухин О.М. Актуальные проблемы аналитической химии // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2005. – Т. 71, № 1. – С. 5-15.
43. Пупышев А.А., Эпова Е.Н. Методологические аспекты атомноэмиссионного спектрального анализа с индуктивно связанной плазмой // Аналитика и контроль. – 2003. – Т. 7, № 3. – С. 214-239.
44. Баранов С.В., Рябухина М.В., Золотов Ю.А. Пробоподготовка в элементном анализе: современные тенденции // Журнал аналитической химии. – 2007. – Т. 62, № 6. – С. 564-578.
45. Савинов С.С., Дробышев А.И. Возможности атомно-эмиссионной цифровой спектрографии с дуговым возбуждением спектра в анализе жидких объектов // Вестник Санкт-Петербургского университета. Физика. Химия. — 2013. — № 4. — С. 73–81.
46. Пискарева С.К. Аналитическая химия: учебник для средних специальных учебных заведений. — Москва: Высшая школа, 1994. — 192 с.
47. Дроздов В.А., Кузнецов В.В., Рогатинская С.Л. Введение в физикохимические методы анализа. — Москва: Химия, 1980. — 41 с.
48. Беляцкий В.Н. Основы методов атомно-абсорбционной и атомноэмиссионной спектроскопии: учебно-методическое пособие. — Минск: Белорусский государственный медицинский университет, 2015. — 88 с.
49. Яковлев М. Линейчатые спектры. — Москва: Наука, 1985. — 256 с.
50. Фриш С.Э. Техника спектроскопии. — Ленинград: Наука, 1963. — 320 с.