optick metody
Download
Skip this Video
Download Presentation
Optické metody

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 36

Optické metody - PowerPoint PPT Presentation


  • 327 Views
  • Uploaded on

Optické metody. Optické metody Obsah přednášky. Základy Elektromagnetické vlnění Základy instrumentace AES, AAS Luminiscenční metody XRFS. Optické metody Základy. Spektrální metody Měření jevů, ke kterým dochází při interakci látky s elektromagnetickým vlněním (zářením).

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Optické metody' - eddy


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
optick metody obsah p edn ky
Optické metodyObsah přednášky
  • Základy
      • Elektromagnetické vlnění
      • Základy instrumentace
  • AES, AAS
  • Luminiscenční metody
  • XRFS
optick metody z klady
Optické metodyZáklady
  • Spektrální metody
  • Měření jevů, ke kterým dochází při interakci látky s elektromagnetickým vlněním (zářením)
optick metody z klady1
Optické metodyZáklady

I0, I – intenzity

I0 = I nedošlo k interakci

Snížení intenzity (I < I0) – absorpce, odraz, rozptyl

optick metody z klady2
Optické metodyZáklady

Elektromagnetické vlnění

optick metody z klady3
Optické metodyZáklady

E = h.n n – kmitočet (frekvence)

h – Planckova konstanta

optick metody z klady interakce z en
Optické metodyZáklady – interakce záření

DE = E2 – E1 = hn

E1< E2 – absorpce

E1 > E2 – emise

optick metody interakce z en s hmotou
Optické metodyInterakce záření s hmotou
  • Absorpce
  • Emise
  • Fotoluminiscence
  • Rozptyl
  • Lom
  • Polarizace
optick metody spektrum
Optické metodySpektrum
  • Závislost intenzity měřené veličiny na vlnové délce, vlnočtu nebo energii záření.
  • Intenzita ovlivněna absorpcí, odrazem, rozptylem…
  • Čím nižší vlnová délka, tím vyšší energie
optick metody prvky monochrom toru
Optické metodyPrvky monochromátoru
  • Mřížka
  • Hranol
  • Littrowův hranol
  • Interferometry
optick metody rozd len
Optické metodyRozdělení
  • Zkoumaná látka pouze ovlivňuje procházející záření (nedochází k výměně energie)
      • Změna rychlosti – index lomu – refraktometrie
      • Změna otáčení roviny polarizovaného světla – polarimetrie
      • Rozptyl světla částicemi – turbidimetrie, nefelometrie
  • Optické metody spektrální – dochází k výměně energie
      • Absorpce – absorpční metody
      • Emise – emisní metody
optick metody rozd len1
Optické metodyRozdělení
  • Molekulová spektroskopie
      • Interakce molekul se zářením
      • IR – interakce vazeb
      • UV-VIS – interakce elektronů v molekulách
  • Atomové spektroskopie
      • Interakce atomů se zářením
      • AAS – atomová absorpční spektroskopie
      • AES – atomová emisní spektrometrie
atomov emisn spetrometrie aes
Atomová emisní spetrometrie (AES)
  • Analyt musí být atomizován (převeden do atomárního stavu)
  • Měření intenzity na určitých vlnových délkách
  • Čárová spektra
  • Nejintenzivnější čáry
  • Princip:

Převedení vzorku do atomárního stavu, excitace valenčních elektronů  návrat na nižší energetickou hladinu  Emisní spektrum

aes spektrum
AESSpektrum
  • Spektrální čáry
      • Vlnová délka – přítomnost prvku
      • Intenzita – kvantitativní zastoupení prvku
      • Počet čar závisí na počtu valenčních elektronů
      • Desítky až tisíce čar
  • Rezonanční čáry – nejintenzivnější
      • Použití k analýzám
      • Při AAS vykazují nejvyšší absorbanci
aes zdroje bud c energie
AESZdroje budící energie
  • Chemický plamen – 3000-4000 K
  • Elektrické zdroje
      • Oblouk – 5000-7000 K
      • Jiskra – 30 000 K
      • ICP – indukčně vázaná plasma – x0 000 K
          • Rychlé, energeticky náročné, i pro velmi nízké koncentrace
      • GD – Doutnavý výboj – kovy – Ar plasma
aes detekce
AESDetekce
  • Fotografická deska – spektrogram
  • Fotoelektrický detektor
  • CCD
  • Fotonásobič
aes metodika anal zy
AESMetodika analýzy
  • Lomakinův vztah

Il = a.b.c

  • Kalibrace
  • Standardy
      • Srovnání intenzit čar
      • Podobné a známé složení a fyzický stav – matrice
      • Kvalita – nejméně 3 čáry se musejí shodovat

Il – intenzita spektrální čáry

a – zahrnuje složení vzorku, rovnováha mezi koncentrací ve vzorku a v plasmatu

b – souvisí s absorpcí záření v plasmatu

aes vyu it
AESVyužití
  • Stanovení všech prvků s různou mezí detekce
  • Kovy v ocelích, slitinách a rudách
  • Stopová analýza v životním prostředí
  • Výhoda: nepatrná spotřeba vzorku
  • Nevýhoda: meze detekce závisí na způsobu buzení spekter a na matrici vzorku
atomov absorp n spektrometrie aas
Atomová absorpční spektrometrie - AAS
  • Analýza v oblasti rezonančních čar
  • Princip

Atomizace vzorku  specifická absorpce monochromatického rezonančního záření  excitace valenčních elektronů

  • Rezonanční čáry kovů: 190 – 850 nm
  • Stanovení – hodnota absorbance
aas instrumentace
AASInstrumentace
  • Zdroj záření – katodová výbojka, váleček z analyzovaného kovu, multiprvkové výbojky
  • Absorpční prostředí – látka v atomárním stavu
  • Monochromátor – disperzní prvek
  • Detektor – fotonásobič, polovodičový detektor
aas absorp n prost ed
AASAbsorpční prostředí
  • Plamenová technika
      • Prostorově vymezený plyn – plamen
      • Aerosol vnesen do plamene - atomizace
      • 2000 – 3000 K
      • Acetylén + vzduch
      • Acetylén + oxid dusný
      • Nevhodné pro těkavé prvky (Hg)
  • ETA – elektrotermická atomizace
      • Tyčinka s prohlubní z grafitu
      • Vzorek se vnese do prohlubně
      • Žhavení grafitu – atomizace
      • V malém prostoru – lze analyzovat i těkavé látky
aas vyu it
AASVyužití
  • Výhody
      • Vysoká citlivost
      • Rychlost a jednoduchost měření
      • Sériové analýzy kovů
  • Nevýhody
      • Nedává informace o vazbě kovu
      • Správnost závisí na správnosti kalibrace
aas vyu it1
AASVyužití
  • Kovové prvky v nízkých koncentracích
  • Vysoká specifičnost pro 60 prvků
  • Analýzy pitných vod
  • Lékařství – kovy v krvi, moči
  • Potravinářství – kovy v nápojích
  • Geologie, metalurgie
  • Toxikologie a analýza ŽP
  • Hg – těkavá, nelze v plameni
luminiscen n metody
Luminiscenční metody
  • Fotoluminiscence
  • Chemiluminiscence
  • Bioluminiscence
  • Termoluminiscence
  • Elektroluminiscence
fotoluminiscen n metody z klady
Fotoluminiscenční metodyZáklady
  • Emise záření látkou, která předtím záření absorbovala.
  • Ozáření vzorku nejčastěji UV zářením, viditelným zářením, RTG zářením
  • Za vhodných podmínek zpětná emise – luminiscence (stejná nebo delší vlnová délka oproti excitačnímu záření)
  • Návrat látky z excitovaného stavu do základního - relaxace
fotoluminiscen n metody z klady1
Fotoluminiscenční metodyZáklady
  • Způsoby relaxace
      • Vibrační deaktivace – přeměna energie na teplo
      • Emise – energie vyzářená jako foton (luminiscence)
      • Relaxace pomocí fotochemické reakce
  • Preferovaný je přechod, který minimalizuje dobu života excitovaného stavu
    • Nezářivé deaktivace – vibrační relaxace a vnitřní konverze, vnější konverze
    • Zářivé deaktivace – luminiscence
fotoluminiscen n metody
Fotoluminiscenční metody
  • Dělení (foto)luminiscence
      • Fluorescence (10-8 – 10-5 s)
      • Fosforescence (10-2 s – dny)
  • Výtěžek luminiscence

k = Eemit/Eabs ≤ 1

  • Zhášení luminiscence – k < 1
      • Intramolekulární a intermolekulární pochody
      • Vnitřní konverze
      • Vznik fotosloučenin
      • Intermolekulární pochody – neelastické srážky, vliv rozpouštědla
fotoluminiscen n metody1
Fotoluminiscenční metody
  • Luminiscenční spektrum i intenzita luminiscence závisí na rozpouštědle a hodnotě pH
  • K analytickým účelům se používá především luminiscenční spektrum a intenzita luminiscence
  • Luminiscenční spektra:
      • Zředěné plyny - čárová spektra
      • Molekuly sloučenin – pásová spektra
fotoluminiscen n metody2
Fotoluminiscenční metody
  • Luminiscenci poskytuje jen málo anorganických sloučenin
  • Fluoreskují především organické sloučeniny a komplexy s kovy
      • Chromoforové skupiny: -N=N-, -CN, aromatické kruhy
fotoluminiscen n metody aplikace
Fotoluminiscenční metodyAplikace
  • Kvalitativní analýza
      • Menší využití
      • Např. polycyklické aromáty a velmi podobné molekuly – velmi podobná spektra
  • Kvantitativní analýza
      • Kalibrační křivky
      • Komplexy kovů
      • Organické sloučeniny
      • Proteiny
      • Aminokyseliny
rentgenov fluorescen n anal za xrfs
Rentgenová fluorescenční analýza - XRFS
  • Princip:

Ozáření vzorku RTG zářením  dodaná energie uvolní elektron z vnitřní slupky atomu  vzniklá vakance se zaplní elektronem z vyšší slupky  vyzáření energie  RTG spektrum

xrfs instrumentace
XRFSInstrumentace
  • Zdroj záření
      • Rentgenová lampa – málo používaná
      • Zářiče – 55Fe, 109Cd – radioizotopové – stálé, vyčerpání v řádu 2 – 3 let, měkké zářiče
  • Dopad na vzorek
      • Vzorek v pevném stavu
  • Detektor
      • Emitované záření
      • Chlazený kapalným dusíkem
  • Zapisovač
xrfs vyu it
XRFSVyužití
  • Kvalita
      • Přiřazení určité čáry spektra k určitému prvku
      • Kapalné i pevné vzorky
  • Kvantita
      • Tok záření RTG spektra je úměrný obsahu prvku ve vzorku
      • Kalibrace na standardy
  • Nejčastěji pro anorganické materiály
  • Stanovení středních a velkých obsahů
  • Nevýhoda: výsledek stanovení je silně závislý na povrchové úpravě, homogenitě a matrici vzorku
ad