http://uozchemistry87.blogfa.com

طیف بینی نشری مبتنی بر منابع پلاسما:

پلاسما: یک مخلوط گازی حاوی غلظت بالایی از کاتیون ها و الکترونهاست که رسانای الکتریسیته می باشد، غلظت آنیون و کاتیونها به نحوی است که بار کلی صفر است. بطور مثال پلاسمای آرگون حاوی یونهای آرگون و الکترونها است.

مکانیسم عمل پلاسما: به محض تشکیل یونهای آرگون در پلاسما، این یونها با جذب توان کافی از یک منبع بیرونی قادرند دما را در حدی که یونشهای یعدی سبب حفظ دائمی پلاسما شوند حفظ کنند.

·       سه منبع توان در طیف بینی پلاسما آرگون بکاربرده شده است:

1-   پلاسمای جفت شده القایی(ICP)

2-  پلاسمای جریان مستقیم(DCP)

3-  پلاسمای القایی ریز موج(MIP)

4-  نکته: منبع پلاسمای القایی ریز موج برای تجزیه عنصری عمومی کاربرد گسترده ای ندارد. و بعنوان آشکارساز عنصری برای کروماتوگرافی گازی استفاده می شود.

v   منبع پلاسمای جفت شده القایی:

مشعل یک منبع پلاسمای جفت شده القایی است که متشکل از سه لوله کوارتزی متحدالمرکز می باشد که از درون آنها جریانهایی از آرگون عبور می کند. در بزرگترین لوله، یک پیچک القایی سرد شده با آب است که از یک ژنراتور با فرکانس رادیویی نیرو می گیرد.

مکانیسم کار مشعل: یونش آرگون با جرقه از یک پیچک تسلا آغاز می شود. سپس یونهای حاصل و الکترونهای همراه با آنها، با میدان مغناطیسی تولید شده بوسیله پیچک القایی برهمکنش می کنند. این برهمکنش باعث می شود تا یونها و الکترون های درون پیچک در مسیرهای حلقه وار بسته به حرکت درآیند. که نتیجه مقاومت آنها در مقابل این حرکت ایجاد گرمای اهمی است. دمای پلاسمای تشکیل شده به قدری بالا است که برای خنک کردن  دیواره های داخلی لوله مرکزی از جاری سازی آرگون بصورت مماسی استفاده می کنیم. که این کار موجب تمرکز شعاعی پلاسما می شود.( به این کار جداسازی گرمایی از استوانه کوارتزی بیرونی نامیده می شود.)با چرخاندن مشعل به 90 درجه، به نحوی که مشعل بطور افقی با سیستم طیف سنج همسو شود. حدود آشکارسازی با ضریب چهار تا ده بهبود بخشیده می شود.

·       وارد کردن نمونه:  

اغلب بزرگترین منبع نوفه در روش Icp، در مرحله هدایت نمونه نهفته است.

Ø    روش های وارد کردن نمونه در طیف بینی اتمی:

Ø   انواع روش های وارد کردن نمونه به مشعل:

1-   مهپاشی نمونه با جریان آرگون

2-   تبخیرالکتروگرمایی: نمونه در داخل یک کوره تبخیر می شود.

vظاهر پلاسما و طیف ها:

پلاسما تشکیل شده از یک پلاسمای نوعی،هسته ای پرنور، سفید براق و غیرشفاف با دنیاله ای شعله مانند  می باشد.

هسته که از چند میلی متر بالاتر از لوله ادامه دارد، از یک پیوستار تشکیل شده که طیف اتمی آرگون روی آن افتاده است. منشا پیوستار ظاهرا ترکیب مجدد آرگون و سایر یونها با الکترونهاست. در ناحیه 10 تا 30mm بالاتر از هسته، پیوستار رو به کاهش می رود و پلاسما از نطر نوری شفاف می شود.

مشاهدات طیفی عموما در ارتفاع 15  تا20mm  بالاتر از پیچک القا انجام می شود. در اینجا، تابش زمینه به نحو قابل توجهی عاری از خطوط آرگون و برای تجزیه بسیار مناسب است. بسیاری از حساسترین خطوط تجزیه ای در این ناحیه از پلاسما، مربوط به یونهایی مانند  ca²⁺، ca⁺، cd⁺،cr²⁺ و Mn²⁺ است.

Ø    اتمی شدن و یونش آنالیت:

هر چه دما بالاتر باشد،اتمی شدن کاملتر است و تداخل شیمیایی کمتری حاصل می شود.

به نحو تعجب آوری آثار تداخل یونشی یا کوچک اند و یا اطلا وجود ندارند. دلیل این امر احتمالا این است که غلظت الکترونهای حاصل از یونش آرگون در مقایسه با غلظت الکترونهای حاصل از یونش اجزای نمونه بالاتر است.

چند مزیت دیگر پلاسما:

1-   چون که اتمی شدن در یک محیط شیمیایی خنثی انجام می شود و به دلیل ممانعت از تشکیل اکسید، سبب افزایش طول عمر آنالیت می شود.

2-   برخلاف قوس، جرقه و شعله ، سطح مقطع دمایی پلاسما نسبتا یکنواخت است.در نتیجه آثار خودجذی و خود وارونی بروز نمی کنند. بنابراین، منحنیهای درجه بندی خطی با چند مرتبه بزرگی غلظت معمولا مشاهده می شود.

Ø   منبع پلاسما با جریان مستقیم:

جتهای پلاسما با جریان مستقیم در دهه 1920 شرح داده شده. این منبع جت مانند پلاسما متشکل از سه الکترود مرتب شده با یک پیکربندی Y وارونه است که یک آند گرافیکی در هر بازو Y و یک کاتد تننگستنی در پایه وارونه قرار دارد. آرگون از دو بلوک آند به طرف کاتد جریان دارد. در اثر تماس لحظه ای کاتد با آندها، جت پلاسما تشکیل می شود. یونش آرگون به وقوع می پیوندد و جریانی بوجود می آید که یونهای اضافی را برای حفظ دائم جریان تولید می کند. نمونه به درون ناحیه بین دو بازوی Y پاشیده می شود و در آنجا اتمی ، برانگیخته و مشاهده می شود.

v   تفاوت های پلاسمای جریان مستقیم با پلاسمای جفت شده القایی:

1-   طیف حاصل از جت پلاسما، خطوط کمتری در مقایسه با طیفهای تولید شده با پلاسمای جفت شده القایی دارد و خطوط موجود در آن به جای یونها، عمدتا از اتمها حاصل می شوند..

2-   در پلاسمای DC، آرگون کمتر مصرف می شود.

3-   منبع توان کمکی ساده تر و ارزانتر است.

4-   الکترودهای گرافیکی هر چند ساعت یک بار باید تعویض شوند، در حالی که منبع پلاسمای جفت شده القایی به مراقبت نیازی ندارد و یا نیاز اندکی دارد.

نکته: شباهت این دو سیستم این است که تکرارپذیری آنها مشابه است.

طیف سنجی های با منبع پلاسما:

خواص ایده آل یک طیف سنج نشری:

نکته: برخی از طیف سنجهای نشری پلاسمایی، کل طیف فرابنفش\ مرئی از 170 تا 800nm را در بر می گیرند و بعضی از آنها بخشی از ناحیه فرابنفش را در برمی گیرند.

Ø    دستگاه های طیف بینی نشری به سه نوع اصلی تقسیم می شوند:

1-  متوالی           2- چندکانالی همزمان                3- تبدیل فوریه

دستگاههای متوالی معمولا برنامه ریزی می شوند تا ز خط برای یک عنصر به خط عنصر دوم حرکت کنند و در هر خط توقف کافی ( چند ثانیه) داشته باشند تا نسبت علامت به نوفه رضایت بخشی به دست دهند. در مقابل، دستگاههای چند کانالی طوری طراحی شده اند تا شدت خطوط نشری تعداد زیادی از عناصر ( گاهی 50 تا 60) را همزمان یا تقریبا همزمان اندازه گیری میکنند.

زمان برانگیختگی با دستگاههای متوالی در مقایسه با دو تای دیگر به مراتب طولانی تر است.

Ø   دستگاههای متوالی:

اکثر دستگاههای متوالی یک تکفامساز نوری دارد و یک آشکارساز فوتوتکثیرکننده دارند.

پویش: شامل چرخاندن توری با یک موتور گام زن کنترل شده رقمی به نحوی است که طول موج های مختلف بطور متوالی و دقیقا روی شکاف خروجی متمرکز می شوند.