Spektroskopie II Flashcards
Optische Emissions-Spektralanalyse (OES) Prinzip
Simultane thermische Anregung von Atomen
spektrale Dispersion und Detektion der emittierten Spektrallinien –> Mulitelementmethode
OES Signalerzeugungsprozess
Verdampfung
Dissoziation/Atomisierung
Anregung der elektronischen Zustände
OES-Anregungsquellen: Gleichstrombogen
Temperatur: 400-800 K
kaum Ionisation
hohe Energiedichte –> hohe Verdampfungsrate
Wanderung des Bogens auf der Probe –> schlechtere Reproduzierbarkeit
Spannung: 2200-500 V
Ströme: 1-30 A
EG: 1-10 mikrogramm/gramm
–> empfindliche quantitative und halbquantitative Analysenmethode
OES Anregungsquellen: Wechselstromfunke
Apparative Aufbau ähnlich wie bei Gleichstrom-Bogenanregung
geringe Temperatur –> geringere Empfindlichkeit
geringere Wanderung des Funkens auf der Probe –> bessere Stabilität und Reproduzierbarkeit
beste Anregungsmethode für quantitative Analyse von Festkörpern
OES Anregungsquellen: LASER
Verdampfung der Probe durch LASER-Strahl:
- hohe Intensität
- gepulst
- über Lichtmikroskopie fokussiert
Anregung durch Entladung zw Hilfselektroden
geeignet für
- Lokalanalyse
- biologische Proben
- Werkstoffanalytik
EG: 1-100 mirkogramm/gramm
Das induktiv gekoppelte Plasma Vorteile
hohe Verdünnung –> geringe Matrixeffekte
hohe Stabilität –> gute Reproduzierbarkeit
großer lin. dynam. Bereich: 10^4
hohe Empfindlichkeit:
rel. EG; 1-100 ng/ml
abs. EG: 10^-8-10^-9 g
OES Detektion: Photographisch
nur mehr historisch oder bei billigen Geräte
Kalibrierung von lamda über Aufnahme von Referenzspektren
quantitative Analyse: Auswertung der Filmschwärze
OES Detektion: Photoelektrisch
Austrittsspalt + Photomultiplier entlang Rowland-Kreis bei
sequentiellem Spektrometer: Bewegung der PMT entlang des Rowland-Kreises
bei simultanem Spektrometer: bis zu 40 Detektoren fix an den Austrittsspalten montiert, die jeweils der Emissionslinie des betrachteten Elements entsprechen
– > quantitative Multielement-Analytik
OES Funken- und Bogenanregung
ca 70 Elemente nachweisbar
NWG < 1 mikrogramm/g - 100 mikrogramm/g
am Feststoff
OES Funken- und Bogenanregung Einsatz
quantitative Miltielementanalyse von Haupt-, Neben-, Spurenelementen (-> unbekannte Proben)
quantitative Multielementanayse von Neben- und Spurenkomponenten (Routine-, Prozessanalytik)
Reproduzierbarkeit 9 Richtigkeit: 1-10 %
OES Funken- und Bogenanregung Beispiele
Stahlwerke (Si, Al)
keramische Materialien
geologische Proben (Erze, Abbauwürdigkeit)
Aluminium: Co-Spuren
Graphit: Co, Ni, Mo V-Spuren
OES ICP-OES
ca 70 Elemente nachweisbar
empfindlich: EG ~1-100 ng/ml
Multielementmethode
iCP-OES Anwendungen
Abwasserkontrolle
Spurenanalyse von Festkörpern (nach Aufschluss)
Umweltanalytik
klinische Analytik
Signalerzeugung bei der RFA
Wechselwirkung hochenergetischer Photonen mit Materie –> Absorption –> Ionisation
Analytische Charakteristika
Homogene Festkörperstandards –> aufwendig herzustellen
–> Experimentelle Verringerung von Matrixeffekten
–> Verdünnung, Aufschluss, Li-Borat
Richtigkeit mit Kalibrierkurve: ~ 1 % rel. (für Hauptkomponenten)
Erfassungsgrenze: 0,001-0,1% (Z-abh)
– Rasche Methode zur qualit. + quanti. Bestimmung von Haupt- und Nebenbestandteilen
Probenbühne
rotierend -> Repräsentativität
automatische Probenwechsler –> Arbeitsschutz
Spektrometer
Kristalle –> WDS
EDS –> Detektoren
Szinitillator
Kristall, der beim Auftreffen von hoher Strahlung zum Leuchten beginnt
Proportionszählrohr
Ionisierung proportional zur Strahlung
Energiedispersive Detektoren
Elementbereich >= Na
Vorteile: simultane Aufnahme (schnell)
Nachteile:
- geringe Energieauflösung
- geringe Nachweisgrenze
- schlechtes Signal/Untergrund-Verhältnis wegen breiter Linie
EDS Spektrometer Arbeitsschritte
Probenaufgrabe
Messbedingungen einstellen
Spektrometersteuerung (Winkelgeschwindigkeit)
Aufnehmen + Speichern
Auswertung (z.B: Quantifizierung)
Analysenprotololle
Einsatz der RFA
Analytische Charakteristika
- quantit. Durchschnittsanalyse fester Stoffe
Elementbereich: F-U
Richtigkeit: ca 1%rel
Erfassungsgrenze: 10^-3 - 10^-1 %
Wichtigste Mulitelementmethode für Haupt- und Nebenbestandteile in Festkörpern im Routinebetrieb
Proben
- plane Festkörper (ggf schleifen)
- Pulver –> pressen, Li-Borat-Schmelze –> Auffüllen des Totvolumens (sonst Fehler)
- Lösungen in Kunststofffolien
RFA Anwendungsbeispiele
Metallindustrie
- Routine, Produktionskontrolle
- automatische Schmelzenanalyse von Fe (Steuerung der Hochofenaufgabe)
- Schlackeanalyse
Geologie
- Erzgehalt
Umweltanalytik
- Staubproben (auf Teflon oder Celluloseacetatfiltern)
