Optick metody
Download
1 / 36

- 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 '' - 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 obecn instrumentace
    Optické metodyObecná instrumentace


    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


    Aas aes p stroje
    AAS/AESPřístroje


    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