Мобильные атомно-эмиссионные спектрометры

Большая часть современных спектрометров представляет собой громоздкие и тяжелые устройства, стоимостью от 75 до 100 тысяч долларов США, которые проблематично использовать вне лаборатории в полевых условиях, даже специально для таких условий созданных.

Для проведения элементного анализа в жестких полевых условиях разработаны мобильные атомно-эмиссионные спектрометры, рис. 3.22, Оптическая система расположена в переносном датчике, что позволяет сохранять высокую точность измерений даже при удалении от основного блока прибора. Однако эти спектрометры пока способны анализировать в полевых условиях только металлы и сплавы, что не является объектом химического анализа в экологии.

Рис.3.22. Мобильный атомно-эмиссионный спектрометр ARC-MET 8000

Вероятно, в скором времени для полевых условий будут разработаны дешевые Мини-АЭС (10 – 25 тысяч долларов США) с макро возможностями, о которых сообщено в научном журнале [Bradley Jones, Anal. Chem., DOI: 10.1021/ac1027897], рис.3.23.

Рис.3.23. Внешний вид Мини АЭС

[http://mchuprynin.wordpress.com/2011/03/18/мини-атомно-эмиссионный-спектрометр]

Вес спектрометра не превышает килограмма, он смонтирован на прочной керамической основе с габаритами 6 × 30 × 1 см. Мини АЭС состоит из трех блоков: небольшого по размеру спектрометра с детектором CCD, линзы и полой ячейки из алюминия, в которой размещена вольфрамовая спираль. Каплю анализируемого раствора помещают на вольфрамовую нить, далее её нагревают, пропуская через нить электрический ток (источник питания – аккумулятор автомобиля). При высокой температуре проба испаряется, молекулы распадаются на атомы, атомы возбуждаются и излучают свет. Излучение с помощью линзы фокусируется и направляется на CCD спектрометр; сигналы, полученные с помощью CCD спектрометра, передаются на ноутбук и с помощью программного обеспечения выполняется обработка спектров и на экран выдаются результаты элементного анализа.

Мини-АЭС позволяет определять 15 металлов (Cs, Li, Rb, Sr, Mg, Ba, Al, Ga Cr, Mn, Fe, Cu, V, Yb, Eu). Точность определения элементов, испускающих излучение с длиной волны более 400 нм, сравнима с точностью определения обычных стационарных атомно-эмиссионных спектрометров, однако значительно снижается при определения элементов, излучающих свет в интервале 250 – 400 нм. Для проведения элементного анализа в портативном мини исполнении требуется всего лишь 20 мкл раствора пробы анализируемого вещества.