Cтраница 1
Анализ твердых материалов методом ИСП-МС сопряжен с рядом затруднений: необходимость предварительного растворения образца ухудшает пределы обнаружения в 500 - 1000 раз, приводит к загрязнению пробы, а следовательно, к увеличению поправки в контрольном опыте. По этим причинам при анализе твердых веществ методом ИСП-МС все чаще применяют системы пробоотбора, основанные на использовании лазера и тлеющего разряда. Недостатком этих систем является сложность их функционирования и зависимость получаемого результата от поверхностной структуры образца. [1]
При анализе твердых материалов навеску сжигают в токе кислорода и окислы серы поглощают раствором, электропроводность которого измеряют. [2]
Основная проблема, возникающая при анализе твердых материалов, связана с тщательным смешением исследуемого элемента и добавляемого индикатора. Обычно это осуществляется подбором соответствующего растворителя, к которому добавляются известные весовые количества образца и индикатора. Однако иногда для достижения полного смешивания изотопов необходимы дополнительные операции. Образец элемента ( не обязательно в элементарной форме) выделяется и анализируется при помощи масс-спектрометра. Стадия выделения не всегда необходима; нужно только быть уверенным, что относительная распространенность изотопов элемента может быть измерена с достаточной степенью точности и что на измерения не могут влиять другие присутствующие вещества. [3]
Метод искровой масс-спектрометрии широко применяется для анализа твердых материалов с высокой температурой плавления и низкой упругостью пара; их анализ рассмотрен в соответствующем разделе этой книги. Этим же методом можно анализировать твердые легкоплавкие и химически активные образцы, но для получения приемлемых результатов необходимы специальная подготовка образцов и методика анализа с учетом температуры плавления и парциального давления. Возможно, что твердые легкоплавкие образцы необходимо охлаждать во время обыскривания и особенно в процессе анализа, чтобы избежать их плавления. Локальное плавление или перегрев образца сильно влияют на результаты анализа из-за изменения давления пара, параметров ионизации, эффекта фракционирования пара или перераспределения компонент между твердой и жидкой фазами. Эти неконтролируемые эффекты, несомненно, приводят к разбросу аналитических результатов и значений коэффициентов относительной чувствительности. Однако эти недостатки искровой масс-спектрометрии гораздо чаще проявляются при определении средних содержаний, нежели при идентификации и измерении неоднородности в твердом теле. Примеси или компоненты легкоплавких материалов часто образуют неоднородные включения во второй фазе, а иногда именно об этом желательно иметь информацию. Вопрос о неоднородности состава будет подробно обсужден позже на примере определения углерода в металлическом натрии. Получение количественной информации о распределении изотопов, элементов или соединений в микрообъемах твердого тела в будущем будет, безусловно, главной областью применения искровой масс-спектрометрии. [4]
В наибольшей степени описанный метод пригоден для анализа мелкораздробленных твердых материалов с высоким содержанием влаги. [5]
При некоторых несущественных изменениях, относящихся к фактору системы и единицам концентрации, применяемым для выражения результатов, большинство методов, описанных в разд. III этой главы, легко могут быть также применены для анализа твердых материалов. Эти изменения вытекают из того факта, что количество твердых материалов определяется по весу, а не по объему. [6]
Рентгенофлуоресцентный метод позволяет анализировать пробы с содержанием отдельных элементов ( начиная от элемента с атомной массой 13) от десятитысячных долей процента до десятков процентов. Можно анализировать пробы различного агрегатного состояния - твердые, жидкие и газообразные. При анализе твердых материалов из них готовят таблетки, которые затем подвергают действию излучения рентгеновской трубки. [7]
При этом метод с применением карбида кальция часто дает заниженные результаты. Это объясняется тем, что связанная вода не реагирует с карбидом кальция; при анализе пищевых продуктов происходит к тому же потеря, наряду с водой, и других летучих компонентов. При анализе твердых материалов, имеющих склонность к комкованию, заниженные результаты при реакции с карбидом кальция объясняются, вероятно, отсутствием тесного контакта между компонентами реакции. Хотя при анализе некоторых глин получаются, по-видимому, вполне надежные результаты, иногда, например при анализе бентонита, они на 20 - 30 % ниже, чем при высушивании в сушильном шкафу. Это расхождение обусловлено высоким содержанием связанной воды, которая высвобождается при высушивании. [8]
Улавливание в начальной части колонки удобно при анализе мелкораздробленных твердых материалов, высококипящих жидкостей и термически стабильных веществ. В этих случаях вода и другие летучие продукты могут быть отделены достаточно быстро. Таким способом было определено содержание ацетона, этанола и воды в нитроцеллюлозе. Улавливание летучих продуктов в охлаждаемой ловушке пригодно для определения воды и фенола в фенольных смолах. [9]
Приемник ионов в масс-спектрографе представляет собой фотопластинку. Ионные источники масс-спектрометра должны обеспечивать небольшую расходимость пучка ионов, малый разброс ионов по энергиям, высокую и стабильную во времени их интенсивность и значительную эффективность ионизации. Для анализа газов чаще всего применяют источник с электронной бомбардировкой, обеспечивающей стабильность ионных токов до 0 05 % и малый разброс ионов по энергиям. Для анализа твердых материалов используют преим. Другим распространенным типом является источник с ионной бомбардировкой, в котором используется вторичная ионно-ионная эмиссия. Используется также эмиссия ионов при бомбардировке образца электронным пучком, а также при лазерном облучении. Все твердотельные ионные источники образуют ионы с большим разбросом по энергиям, поэтому в масс-спектрометре с такими источниками применяют либо анализаторы с двойной фокусировкой ( по массам и энергиям), либо квадрупольные и времяпролетные масс-анализаторы. Регистрация ионных токов с помощью усилителей постоянного тока позволяет измерять токи до 10 - - 15 а, а с помощью вторичноэлектронных умножителей - до Ю-19 а. [10]
Несмотря на невозможность полного описания высоковакуумных систем, применяемых в различных масс-спектроскопах, этот вопрос не может быть совершенно обойден в настоящей монографии. Необходимо подчеркнуть, что успешная работа масс-спектрометра в известной степени зависит от правильного понимания факторов, связанных с получением высокого вакуума и с ограничениями, налагаемыми характеристикой оборудования, которые не позволяют получить желаемую степень разряжения. Следует сослаться на ряд ценных книг по высоковакуумной технике [1317, 1677, 2197], где рассмотрены типы форвакуумных и диффузионных насосов, с помощью которых достигается предельное давление, приборы измерения давления и принципиальное устройство охлаждаемых ловушек и вакуумных линий. Выбор материала для построения вакуумной системы связан с областью применения данного прибора и с обеспечением возможности быстрого ремонта и модификации в процессе работы. Сложность системы, используемой для введения образца, зависит от разнообразия проблем, изучаемых на этом приборе. Например, проблемы, связанные с анализом твердых материалов при использовании источников с поверхностной ионизацией, требуют совершенно иной аппаратуры по сравнению с анализом очень малых количеств газовых образцов. Ввиду того что привести детальное рассмотрение всей области применения невозможно, следует сконцентрировать внимание на требованиях, предъявляемых к системам для исследования образцов промышленности органической химии. [11]