Spektroskoopia (0)

5 . Spektroskoopia
5.1 Spektroskoopia teoreetilised alused
Spektroskoopia on meetod aatomite ja molekulide iseloomustamiseks nende poolt neelatud , hajutatud ja kiirgunud elektromagnetilise kiirguse pôhjal
Kvandi energia, sagedus ja lainepikkus , kiirguse vôimsus: sagedus on ajühikus fikseeritud punkti labinud lainepikkuste arv
Elektromagnetilise kiirguse spekter

Ergastus molekulis

Sisekihi elektronid

Valentselektronid

Võnkumised

Pöörlemised

Tuumade spinnid

Nimetus

gamma

X-kiirgus

UV-vis

infrapunane

mikrolained

raadiolained

Lainepikkus [m]

10-13…10-11

10-11…10-8

10-8…10-6

10-6…10-4

10-4…10-1

10-1…101

Aatomite energianivood Kvantarvud

n=1,2,3,... peakvantarv
l=0,...n-1; tähistus s,p,d,f, orbitaalne kvantarv
m=-l,...,l; magnetkvantarv
s=-1/2, 1/2; spinn
spektraalsed seeriad 1s, 2s, 3s,... S
2p, 3p,...P
3d,...D
Molekulide energianivood Molekulide energiad esitatakse sôltuvusena aatomitevahelisestkaugusest molekulis

• Molekul ergastatakse madalamalt nivoolt kôrgemale, nii, et aatomitevaheline kaugus ei muutu. Kôrgemal nivool toimub kiirgusvaba relaksatsioon potentsiaali miinimumini, kust edasine energia antakse ära fluerestsentsina. Fluerestsentsspekter on neeldumisspektri peegelpilt . (üleminek singlesete olekute vahel)
  
• Osa molekule läheb tripletssesse olekusse, kust toimub fosforestsents (aeglane üleminek). fosforestsentsiga konkureerib kiirguseta relaksatsioon. Fosforestsents on intensiivne madalatel temperatuuridel
  

Molekulide vônkenivood

• Aatomite vônkumised molekulis on suurusjärk väiksema energiaga kui elektronkatte muutused.
  
• Kui molekulil on dipoolmoment, saab tema vônkumisi ergastada elektromagnetilise kiirgusega
  

Vônkenivood:
Raylegh ja Ramani hajumine :

• Molekulide elektronkate vôngub pealelangeva elektromagnetilise kiirguse taktis, mis produtseerib hajunud kiirguse. Hajunud kiirguse lainepikkus on vôrdne pealelangeva kiirguse omaga. ( Rayleigh hajumine).
  
• Kui molekuli polarisatsioon muutub siis 10-6 osa footoneid aga ergastab molekuli teatud vônkumisi ja see avaldub hajunud kiirguse spektris nôrkade spektrijoontena, mis on nihutatud ergastava sageduse suhtes (Ramani effekt ).
  

Tuumade magnetiline resonants (NMR)

• Umbes pooled tuumad pöörlevad ja laengu tôttu on neil magnetmoment. Tugevas magnetväljas orienteeruvad kôik magnetmomendid magnetväljasihis, kuid mitte täpselt paralleelselt. Tekib pretsessioon telje pöörlemine ümber magnetvälja suuna.
  
• Kui magnetväljas olevale tuumale suunata elektromagnetiline kiirgus, mis on sama sagedusega kui pretsessioon, siis "pöörab" see kiirgus tuuma magnetmomendi vektori vastupidiselt välja suunale. Tuum neelab energiat. See on NMR fenomen . Tuuma asukoht molekulis (keemiline "ümbrus") môjutab resonantssagedust teatud määral ja see on aluseks NMR spektrite môôtmisele. NMR on ülitähtis orgaanilise keemia meetod. Populaarsed tuumad: 1H, 13C, 31P, 19F, sagedused 60-200MHz
  
• Elektron spinn resonants: analoogne nähtus, elektronkatte resonants magnetväljas. Ergastatakse mikrolainega 10000MHz
  

5.2 Spektroskoopia aparatuur
Tüüpilise spektraal instrumendi skeem
Valgusallikad :

• valgusallikas peab olema intensiivne ja stabiilne (päike 10-16 W/(m sr Hz), impulsslaser 1014 W/(m sr Hz) ).
  
• vesiniku vôi deuteeriumi gaaslahendus lamp
  
• hôôglamp wolframist filamendiga (sisaldab joodiauru, mis puhastab lambi sisepinda)
  
• laser (monokromaatne valgusallikas, kus täiteaine ergastatakse metastabiilsele nivoole ("negatiivne temperatuur") ja footoni spontaanne emissioon käivitab teiste footonite kiirguse, mida vôimendatakse peeglitega laseri otstes)
  

Protsessid laseris (vasakul) ja laseri ehitus (all)

Kindla lainepikkusega kiirguse valimine

Filtrid

• Absorbtsioonfitrid lasevad läbi kiirgust kuni kindla ("äralôike") lainepikkuseni vôi alates mingist kindlast lainepikkusest. Filtri materjal varieerub .
  
• Interferentsfilter on dielektriku (CaF2) sobiva laiusega plaat, mille pinnad on kaetud hôbedakihiga. Laseb läbi kiirgust üheainsa lainepikkuse ümber, kitsas ribas (). Ülejäänud läbilaskeriba osad blokeeritakse absorbtsioonfiltritega.
  

Monokromaator koosneb sisendpilust, kollimaatorist, mis teeb kiirguse paralleelseks, dispergeerivast elemendist (vôre vôi prisma ), mis jaotab kiirguse lainepikkiste järgi, kollimaatorist, mis koondab paralleelse kiirguse fokaaltasandisse pilu kujutistena ja väljundpilust, mis selekteerib tarviliku lainepikkusega kiirguse.
dispersioon:
lahutusvôime:
spektrijoone laius:
;
Pilu laius w, määrab ära signaal /müra suhte aga ka lahutusvôime (töötavad üksteisele vastu)
Prismad valmistatakse eri sorti kaasidest vastavalt spektriosale. Filintklaasil on suur dispersioon ja kvartsil väike. Prismat valgustatakse paralleelse kiirgusega.
Prisma lahutusvôime:
Vôred valmistatakse poleeritud pinnale teemandiga vagude kraapimise teel. Saadud pind peegeldab valgust ainult kindlates suundades. Kôigepealt valmistatakse nn. "meistervôre", mille pealt saadakse koopiaid . Vôresid valmistatakse ka holograafilisel meetodil tekitadas fototundlikkule pinnale laseri interferentspildi. IP spektroskoopias 20 vagu /mm; UV-VIS spektroskoopias 3600 vagu/mm
Valguse diffraktsioon toimub suunda r:
+ valitakse siis, kui pealelangev ja peegeldunud valgus on samal pool normaali
Diffraktsioonil on mitu järku, vastavalt m väärtusele, mis kattuvad. Nôgus (i.k. blaze) vôre suunab kogu energia esimesse järku
Vôre dispersioon:
ei sôltu lainepikkusest ja skaala on lainepikkuste suhtes lineaarne. See on eelis prisma ees.
Vôre lahutusvôime:
Küvetid: proovi lahuste anumad. Küvetid peavad olema vôrreldavad, ühesuguse pikkusega. Nad ei tohi neelata kiirgust. Pestakse lämmastikhappe vôi kuningveega, loputatakse ja kuivatatakse toatemperatuuril. Ei tohi jätta peale sôrmejälgi. Optilisi kiude kasutatakse valguse transportimisel raskesti ligipääsetava proovi juurde

Detektorid

Detektor on seade, mis muudab elektromagnetilise kiirguse elektrivooluks.
Fotoemissioonlamp sisaldab fototundlikku katoodi, millest footonid löövad välja elektrone. Kui katoodi ja anoodi vahele on rakendatud pinge tekib elektrivool , mida vôimendatakse ja registreeritakse. Katoodi effektiivsus sôltub lainepikkusest. On teada 11 erinevat katoodi materjali.
Elektrofotokordisti (i.k. PMT, v.k. FEU) koosneb fototundlikkust katoodist, ünoodidest ja anoodist. Dünoodidele on rakendatud pinge, mis kiirendab elektrone ja iga elektron, pôrkudes dünoodi pinnaga vabastab mitu elektroni. Vool kasvab laviinina. PMT on môeldud nôrga kiirguse môôtmiseks. On vôimalik detekteerida üksikuid footoneid.
tundlikkusele paneb piiri haavelmüra ja pimevool.
Fotodiood on silikoonplaat, kus neeldunud footonid ergastavad valentstsooni elektrone juhtivustsooni ja toimides laengukandjatena tekitavad need elektrivoolu. Dioodid ühendatakse maatriksisse,(kuni 4096 elementi), mis registreerib kogu spektri üheaegselt (analoogselt fotoplaadile)

Absorbtsioonfotomeetria insrumendid

On teada ühe ja kahekiire fotomeetrid.
Absorbtsioonfotomeetrid:

• filterfotomeetrid (piiratud lainepikkuste arv, odavad, suure valgusjôuga)
  
• spektrofotomeetrid (sobiv lainepikkuste valik monokromaatoriga, kallid, väike valgusjôud)
  

Ühekiire spektrofotomeeteri kasutamise prodseduur: môôdetakse eraldi proovi ja kontroll-lahust ( reference ). 100% neeldumine seatakse blokeeritud kiiega, 0% neeldumine - solvendi järgi. ehitatakse standardite järgi kalibreesimissirge ja proov moodetakse samadel tingimustel.
Ühekiire spektrofotomeetri näide (Spectronic 1001). kasutab kahte detektorit ja kahte valgusallikat.
Kahe kiirega instrumendid:

• Monokromaatne kiir jagatakse kahte ossa , üks läbib proovi, teine kontroll-lahust
  
• Kontrollkiir kompenseerib valgusallika vôimsuse vôi detektori tundlikkuse sôltuvust lainepikkusest (elektroonselt, väljundpilu laiuse muutmisega vôi optilise kiiluga)
  
• Valgusallika müra (intensiivsuse kôikumine) kompenseerub, kuna proovi ja kontrolllahust môjutatakse ühtemoodi.
  
• On instrumente, mis môôdavad korraga neeldumist kahel lainepikkusel, saab môôta spektri tuletist)
  
• Pööratud optikaga süsteemis neeldub dispergeerimata valgus küvetis, mida analüüsib monokromaator.
  

5.3 Beeri seadus ja absorptsioonspektroskoopia
Absorptsioon tähendab seda, et footon põrkudes proovi aatomiga ergastab seda ja neeldub. Pealelangeva kiirguse intensiivsus väheneb.
Lambert - Beer 'i seadus:

• avastas : Bouguer 1729 a.
  
• Lambert sõltuvus b -st
  
• Beer Sõltuvus C –st
  

A -absorptsioon
e - molaarne absorptsioon (neelduvustegur) (C=1 [ mool ], b=1 [cm])
T - läbipaistvus

Kōrvalekalded Lambert - Beeri seadusest

• Kehtib lahjades lahustes. C Cproov
  
• " Skaala laiendamine
  maksimaalse täpsuse meetod" T=0% Cref > Cproov; T=100% Cref proov. Kontsentratsiooni määramise viga: . Viga saab vähendada vähendamisega. tavalises absorbtsioonfotomeetrias on see vahe 100%, kui =40-30=10%, siis väheneb viga 10 korda. See prodseduur nōuab fotomeetri suurt stabiilsust. Mürad hakkavad lōpuks domineerima.
  

Absortsioonfotomeetria erimeetodid

• Differents-spekromeetria: skaneeritakse spektrit nii,et proovi ja kontroll-lahuse küvetis on lähedaste omadustega ained. Spekter on individuaalainete spektrite vahe. Kasutatakse biokeemias kineetika uurimiseks: ühesugused proovid , kuid katsetingimused on küvettides erinevad.
  
• Derivatiivne spektroskoopia: mōōdetakse spektri tuletist. kasutatakse kattuvate piikide lahutamiseks ja detailide avastamiseks spektris. Tuletise arvutab arvuti, vōi, spektrit skaneeritakse kahekiire seadmel väikese lainepikkuse vahega kummagi kiire vahel.
  
• Fotoakustiline spektroskoopia. Neeldunud kiirgusenergia muutub soojuseks, mis soojendab proovi ümbritsevat keskkonda. PASs moduleeritakse pealelangevat kiirgust akustilise lainega. Proov on küvetis, mis on CO2 ja H2O – vaba ja neeldumise korral genereerib proov termilise laine, mis levib gaasis helina ja mida detekteeritakse mikrofoniga. Proovi eeltöötlus pole tarvilik. kasutatakse söe, pooljuhtide , plastmasside, toidu jms. analüüsil.
  
• UV-Vedelikkromatograafi detektor
  
• Voogsisestus analüüs (flow injection analysis - FIA). Reagendi voogu süstitakse proov, mis voo poolt kantuna reageerib ja annab signaali spektrofotomeetris.
  

Neeldumisspektrite seos struktuuriga. Elektronspektrid ei ole eriti spetsiifilised , et neid kasutada identifitseerimiseks. Näit. kui proov on läbipaistev 200 - 800 nm vahemikus, siis ei sisalda ta konjugeeritud küllastamata sidemeid , benseeni tuma, aldehüüde, keto-rühma, nitro -rühma, bromiidi vōi jodiidi.

Fotomeetriline tiitrimine Eelis: saab määrata värvituid komplekse. Fotomeetriline tiitrimine sobib lahjade lahuste määramiseks , kus ekvivalentsuspunkti on raske määrata.

a) - titrant neelab kiirgust (iga lisatud titrandi kogus reageerib ja abtsorbtsioon ei hakka kasvama enne kui analüüt on ära reageerinud).
b) - reaktsiooniprodukt absorbeerib ( absorbtsioon saavutab maksimumi ja jääb konstantseks, kui analüüt on ära reageerinud).
c) - analüüt reageerub aineks, mis ei neela (kuna tiitrimise jooksul analüüt kahaneb, siis kahaneb ka absortsioon).
d) - on kaks analüüti, milledel on erinev neeldumine, vōi pärast esimese kompleksi moodustumist moodustub uus kompleks ligandi ja eelmise kompleksiga.
e) - absorbeeriv analüüt muutub värvituks absorbeeriva titrandi poolt.
f) - vōimalk selgitus sama mis d)-l
Tuleb arvestada parandit lahjendusele:

Turbidimeetria ja nefelomeetria

• Turbidimeetria ja nefelomeetria on hajutatud kiirguse mōōtmine. Hajunud kiirgusel on sama lainepikkus, mis ergastaval kiirgusel. Hajumine tekkib optilistel mittehomogeensustel ( aatomid , molekulid, kolloidosakesed , tiheduse fluktuatsioonid). Seos kontsentratsiooni ja hajunud kiirguse intensiivsuse vahel on empiiriline.
  
• turbidimeetria mōōdab läbinud valguse intensiivsust, nefelomeetria mōōdab hajunud kiirgust 900 nurga all pealelangevale kiirgusele.
  

Nefelomeetrid
Kui lahuse hägusus on suur, siis muutuvad nefelomeetrid tundetuks. Kasutataks kvaliteedi kontrollil toiduainetetööstuses (jookide puhtus) ja vee analüüsil
5.4 Fluorestsents ja fosforestsents spektroskoopia

• Luminestsents: terminit kasutatakse tähistamaks fosforestsentsi ja fluorestsentsi koosvōetuna
  
• Fluorestsents. Kvandide neeldumise tulemusena ergastatakse molekulid kōigidele vōimalikele ergastatud singlettolekute vōnkenivoodele, kust toimub kiirguseta üleminek ergastatud singletse oleku pōhinivoole (10-12 s jooksul). Sellest olekust kiirgavad molekulid kvante laskudes kōikide ergastamata olekute vōnkenivoodele (10-9 s jooksul). Edasi lähevad molekulid pōhinivoo esimesele vōnkenivoole kiirguseta ülemineku kaudu. Seega, flurestsents- spekter on absorbtsioonispektri peegelpilt.
  

• Fosforestsents. Osa Ergastatud molekule läheb üle triplettolekusse (elektronide spini muutumine ­¯ ® ­­). Potentsiaalsete energiate kōverad peavad lōikuma mingis punktis. Molekuli pöördumine pōhinivoole toob uuesti kaasa spinni muutuse, mille tōttu on protsess aeglane (10-4 - 10 s).
  
• Ergastus (absorbtsioon) spektrid on lühematel lainepikkustel, kui luminestsentsi spektrid, sest vōnkerelaksatsiooni tōttu läheb energiat kaduma. Fosforestsentsi spektrid on suurematel lainepikkustel kui fluorestsentsispektrid.
  

Fluorestsents spektroskoopia on ülitundlik, sest signaali mōōdetakse "pimeda" tausta suhtes. Vähesed molekulid fluorestseeruvad, kuid proovi molekule saab tihti derivatiseerida ("märgistada") fluorestseeruvate funktsionaalsete rühmadega.
Fluorestsentsi mōōtmisel varieeritakse ergastavat kiirgust, kuni tekib fluorestsents. Siis mōōdetakse teise monokromaatori abil fluorestsentsi spekter ja maksimaalse emisiooni lainepikkuse jaogs mōōdetakse ergastusspekter. Kolmandal korral mōōdetakse emissiooni maksimaalsel ergastusel.
Luminestsentsi pōhjustavad struktuursed faktorid .

• Molekul peab sisaldama konjugeeritud kaksiksidemeid, millega kaasneb p-elektronide delokalisatsioon ja nende vōime ergastuda.
  
• p-elektrone delokaliseerivad rühmad: -NH2, -OH, -F, -OCH3, -NHCH3, -N(CH3)2. Neid gruppe sisaldavad molekulid fluorestseeruvad.
  
• p-elektrone lokaliseerivad rühmad: -Cl, -Br, -I, -NHCOCH3, - NO2, -COOH. Neid gruppe sisaldavad molekulid ei fluorestseeru. Aniliin fluorestseerub, nitrobenseen mitte.
  
• Molekuli jäikus suurendab fluorestsentsi, kuna energiat ei ole nii lihtne enam vōnkumistele ja keskonna soojusele anda (pōrkumised teiste molekulidega). Viskoosus suurendab fluorestsentsi.
  
• Lahusti mōju. Lahustid millede molekulid sisaldavad -Br, -I, - NO2, -NºN-, kustutavad proovi molekulide fluorestsentsi, kuid vōivad suurendada fosforestsentsi. Antud funktsionaalsed rühmad indutseerivad magnetvälju, mis soodustavad tripletsesse olekusse üleminekuid (spinn pöördub kergemini) üleminekusse.
  
• Paramagnetiliste metallidega kompleksid fosforestseeruvad, diamagnetilistega fluorestseeruvad.
  
• Eksisteerib sōltuvus pHst
  
• Hapnik kustutab fluorestsentsi.
  

Fluerestsentsi intensiivsuse sōltuvus kontsentratsioonist

Fluerestsentsi intensiivsus on proportsionaalne ergastatud molekulide arvuga, mis omakorda sōltub neeldunud kiirguse vōimsusest
Detektori signaal
"küveti pikkus" omandab sisend - ja väljundpilu poolt “kujundatud” ruumala tähenduse.
Sōltuvus kontsentratsioonist on mittelineaarne
Aparatuur: on vaja kahte optilist süsteemi. Flurestsentsi mōōdetakse risti ergastuse suunale, nii et küveti fluorestsent ei sattu detektorisse. Väheläbipaistvaid aineid mōōdetakse 370 nurga all.

• Valgusallikad: ksenoon kaarlambid vahemikus 300-1300 nm, elavhōbedalambid
  

Filterfluorimeetrid: kasutatakse HPLC detekteerimisel. Sisaldavad interferentsfiltreid (ergastav filter on kitsasriba filter ja emissioonfilter on äralōike filter, mis ei lase läbi ergastavat kiirgust. Lambi intensiivsuse fluktuatsioone stabiliseeritakse osa valguse suunamisega kontroll FEK peale.
Metoodika: mōōdetakse küveti + solvendi signaali, et reguleerida selle järgi aparaadi nulli näit.
SpektrofluorimeetridValgusallika intensiivsus sōltub lainepikkusest, nagu ka detektori reaktsioon . Mōlemad parameetrid varieeruvad ka ajas. Kahe kiire süsteemides saab sōltuvusi kōrvaldada valgusallika moduleerimise ja valguskiire ühe osa suunamisele kontrol-llahusele.

• Modulaator on ühendatud peegliga nii, et kui modulaator on avatud esimenst korda läheb kiir läbi kontrollproovi. Kui modulaator on avatud teist korda läheb kiir läbi proovi.
  
• Kontroll-lahus on tuntud kvantsaagisega aine (quantum counter ), mille spekter säilitatakse arvutis ja selle abil saab korrigeerida tundmatuid spektreid.
  

2D spektroskoopia: emissioonspekreid mōōdetakse väga paljudel ergastuse lainepikkuse väärtustel.
Fosforestsentsi mōōtmine: kasutatakse sama aparatuuri, mida fluerestsentsi mōōtmisel, kuid proov on Dewari anumas, vedela lämmastiku vōi heeliumi temperatuuril.
Kasutatakse modulaatoreid, mis lubavad ergastada, nii et emissiooni registreerimise ajal ergastus ei sega mōōtmist. Luminestsentsi kasutus on vähene, kuna vähe ühendeid luminestseerub
5.5 Aatomspektroskoopia meetodid

• Mõõdetakse vabade aatomite poolt neelatud või kiiratud elektromagnetilist kiirgust
  
• kasutatakse metallide määramiseks
  
• mittemetallide määramiseks ei sobi
  
• erinevatele aatomi oksidatsiooniatetele ei reageeri
  

Leegi osa aatomspektroskoopias:

• vabastab aatomid keemilisest ümbrusest
  
• leekemissioonspektroskoopia (FES): leek viib aatomid ergastatud olekusse (aatomite omavahelised põrked)
  
• aatomabsorbtsioonspekroskoopia (AAS): leek on “küvetiks” kus vabad aatomid neelavad välise allika energiat
  
• aatomfluorestsentsspektroskoopia (AFS): aatomid leegis ergastatakse välise kiirgusallika poolt ja registreeritakse ristsuunalist fluerestsentsi
  

Detekteerimispiirid (Ca, Mn, Zn, Cd) : 0.1 ppb (1 ng/l)
Proovi eeltöötlus: proovi viimine lahusesse
Instrumendi funktsioonid

• proovi transport leeki
  
• spektraalüleminekute indutseerimine
  
• vajaliku spektrijoone isoleerimine
  
• kiirguse kasvu/kahanemise detekteerimine
  
• tulemuse esitamine
  

Proovi transport leeki pihusti abil
Atomiseerimine leegiga (FAAS).Leegi temperatuur:

• peab võimaldama atomiseerimist
  
• ei tohi aatomeid ioniseerida
  
• l Soola MX atomiseerimise protsessid leegis
  eegi asukoht spektromeetri optilise telje sihis on tähtis
  

E Grafiitküvett
lektrotermiline atomiseerimine (ETAAS)
Kuumutamise astmed :

• Kuivatamine 100 C
  
• Orgaanilise aine pürolüüs 600 C
  
• Atomiseerimine 2400 C
  

Detetori signaal ETAASis
Elektrotermilise atomiseerimise võrdlus leekatomiseerimisega:

• Väike proovi kogus
  
• Väike müra
  
• Lühike signaali kestvus
  
• Küveti “mälu”
  
• Väike eluiga
  

Atomiseerimine “keemilise aurustamise” meetodil määratav metall muudetakse lenduvaks hüdriidiks, mille aurud juhitakse leeki, ja mis omakorda lagunevad leegis.
Elavhobeda atomiseerimine “külma auru” meetodil: (Joonis puudub)
Aatomabsorptsioon spektromeetri funktsioonid

• Spektromeeter atomiseerib proovi
  
• Proov neelab välise kiirgusallika kiirgust reonantsjoonel (metallidel > 200 nm, mittemetallidel
• Kiirgusallikas on lamp mille katood on valmistatud samast metallist, mis on ka analüüsitavas proovis
  

S
pektromeetri ehitus
Õõneskatoodlambi ehitus:
Segavad faktoeid aatomspektroskoopias

• Leegis olevate oksiidide, solvendi jms neeldumine (taustneeldumise vähendaminse võtted (Zeemani effekti , deuteeriumlambi, puhta lahusti ja eneseneeldumisekasutamine)
  
• Interferentid proovis
  
• Keemilised reaktsioonid leegis
  
• Ionisatsioon
  

Plasma -allikatega aatomemissioon spektroskoopia (AES)
AES proov aurustatakse ja ergastatakse plasmas termiliselt (omavaheliste põrgetega)
plasma: segu kiirelt liikuvatest elektronidest ja ioonidest
ergastusallikad (peale leegi):

• elektrikaarlahendus ( tahked proovid)
  
• elektrisäde (tahked proovid)
  
• induktiivselt seotud plasma (proov on gaas või vedelik)
  
• alalis -voolu plasma (proov on gaas või vedelik)
  
• laserkiir
  

Elektrikaar : alalis- või vahelduvvoolu kaar tekitatakse kahe elektroodi vahele ( 5 - 30 A, 10 - 25 V, 6000 - 10000 oK)
elektroodid metalli proovidel on metall ise elektroodiks
vahelduvvoolu kaarega saab (statistiliselt) õigema tulemuse.
Laser mikroanalüsaator (laser mikroprobe): laserkiirguse impulssidega aurutatakse 50 m  kraatri proovi pinda. Sobib ka elusorganismide analüüsiks
Induktiivselt seotud plasma (inductively coupled plasma (ICP)

• Kvartstoru otsa ümber on mähitud pool, läbi mille voolab vahelduvvool.
  
• Kvartstoru on kolmekordsete seintega, läbi toru suunatakse argooni voog
  
• Argooni voos olevad ioonid ja elektronid, mis liikudes läbi magnetvälja, hakkavad tiirlema ringikujulistel orbiitidel kuumutavad plasmat kuni 10000 oK.
  
• Proovi aatomid, sattudes koos argooni vooga plasmasse, ergastuvad ja kvartstoru osa tekib kiirgav “tõrvik”, mille kiirgust analüüsitakse monokromaatoriga
  

ICP iseärasused:

• termini päritolu: ICP kiirgusallikas meenutab oma põhimõttelt transformaatorit
  
• Ar voo kiirused 1L/min kandegaas, 15 L/min jahutusgaas
  
• fooni spekter on lihtne (-OH, Ar, -NH ja -CN jooned)
  
• maatriksefektid on minimaalsed
  

Alalisvoolu plasma kiirgusallikana:

• “Y” tähe kujuline elektroodide konfiguratsioon on vajalik plasma piiritlemiseks jahutamise teel ja voolutugevuse suurendamiseks
  
• elektroodide eluiga 2 h.
  
• madalam detekteerimise piir, kui ICP-l
  

Proovi sisestamine plasma kiirgusallikatesse: määratava elemendi iooni lahus pihustatakse ja tekkinud aerosoolid imetakse plasmasse

• e Alalisvoolu plasma kiirgusallikas ja proovi sisestus ICPsse
  lektrotermiline atomiseerimine produtseerib lühiaegse signaali, mis kantakse argooni voo poolt plasmatõrvikusse
  

Aatomemissioonspektromeetrid:

Nõgusa võrega spektromeetrid. Dispergeeriv element on nõgus võre. Võre ja pilud koos detektoritega (iga määratava elemendi jaoks) paiknevad Rowlandi ringjoonel (), määatakse kuni 60 elementi korraga vastava spektrijoone eraldamise teel
liikuvad detailid puuduvad

Tasapinnalise võrega spektromeetrid koosnevad ICP (vms) allikast, monokromaatorist ja PMT detektorist

Echelle spektromeetrid: prismaga lahutatakse spekter komponentideka ja madala lahutusvõimega võre lahutab spektrid horisontaalsuunas järkudeks (Joonis)
ICP-MS induktiivselt seotud plasma on ioonide allikaks massispektromeetris

• üle 50 elemendi ioniseerub plasmas kuni 90%
  
• ühendus ICP ja massianalüsaatori vahel realiseeritakse veega jahutatavate kahe koonuse abil, mis on asetatud plasmaleeki ja milledes on 1 mm  ava
  

AES rakendused :

• sulamite analüüs metallurgias
  
• metallijälgede analüüs geoloogilistes- ja keskkonnaproovides, lahustitas ja biomaterjalides
  
• vee analüüs
  

Aatomspektroskoopia meetodite omavaheline võrdlus
Parameeter
FAAS
GFAAS
ICP
AFS
ICP-MS
detekteerimispiir
kesk-mine
ülikõrge (100X FAAS)
keskmine (sama kui FAAS)
suur
ülikõrge
vrdl.
GFAAS
täpsus
0.5%
3-5%
1.5%
3%
2-3%
analüüsitavate kontsentratsioonide vahemik
kesk-mine
kesk-mine
suur (105)
suur
ühekorraga analüüsitavate ainete hulk
üks-kaks
üks-kaks
suur
(kuni 60)
suur
analüüsi kiirus
väike
50 prv 35 min
aeglane
iga elem . 5 min
suur
45-50 elem.min.
aparatuuri hind
madal(20K$)
madal (20K$)
kõrge
(100K$)
ülikõrge
automatiseerituse aste
suur
keskmine
keskmine
väike
nõutav operaatori oskuste tase
madal
kõrge
kõrge
interferentside mõju
väike oksiidid
keemiline oksiidid
spektraalneoksiidid ei sega
aparatuuri reostumisega seotud raskused
Väikesed
suht. suured
suht. suured
kasutamise otstarbekus
Palju proove ja vähe elemente
Uuri-mistöö
22