Метрологические характеристики люминесцентных методов

Нижняя граница определяемых содержаний. По чувствительности методы как молекулярной, так и атомной люминесценции на 2-4 порядка превосходят соответ­ствующие абсорбционные (спектрофотометрию и атомную абсорбцию, по крайней мере в пламенном варианте). Нижние границы определяемых концентраций могут достигать Ю^-Ю^мкг/мл. Столь низкие величины связаны в первую очередь с прямым способом измерения аналитического сигнала в эмиссионных методах — в отличие от косвенного в абсорбционных (разд. 2.1). Непосредственно измерить малые значения интенсивности света не представляет особых проблем; для измерения же малых оптических плотностей требуется фактически измерить малую разность между двумя большими величинами интенсивностей световых потоков, что трудно сделать с высокой точностью. Фактор, снижающий чувствительность эмиссионных методов по сравнению с абсорбционными — малая заселенность возбужденных состояний (с. 26) — применительно к люминес­центным методам не играет роли, поскольку здесь аналитический сигнал формируют фактически те же самые частицы, что и в абсорбционных методах.

Поскольку интенсивность люминесценции пропорциональна интенсивности возбуж­дающего света (уравнения 5.4.3, 5.4.4), то важным резервом повышения чувствительно­сти служит применение мощных источников возбуждения, в первую очередь лазеров

(особенно это касается атомной флуоресценции). При использовании таких источников пределы обнаружения (и нижние границы определяемых концентраций) лимитируются уже не величинами измеряемых сигналов, а стандартным отклонением сигнала контр­ольного опыта (уровнем шумов).

Верхняя граница определяемых содержаний в методах молекулярной люминесцен­ции обычно невелика и лимитируется, в частности, эффектами концентрационного тушения. Диапазон определяемых содержаний редко превышает 1, максимум 2 поряд­ка. В методе атомной флуоресценции диапазон определяемых содержаний существенно шире.

Воспроизводимость люминесцентных методов несколько ниже, чем соответствую­щих абсорбционных, в силу большого числа факторов, влияющих на величину аналити­ческого сигнала. Для люминесцентных методов типичны величины s_r-0.05-0.1.

Селективность молекулярных люминесцентных методов потенциально значительно выше, чем спектрофотометрии, поскольку число веществ, способных к люминесценции, относительно мало. В то же время эффект примесного тушения люминесценции является фактором, ограничивающим селективность. Однако этот эффект может быть использо­ван И в аналитических целях для косвенного определения тушителей люминесценции (с. 33). В методе атомной флуоресценции селективность очень высока ввиду малой ширины атомных линий и простоты атомно-флуоресцентных спектров, практически исключаю­щей возможность наложения линий.

Аппаратура в люминесцентном анализе

Принципиальная схема прибора для измерения интенсивности люминесценции (флуориметра, спектрофлуориметра) приведена ниже.

Внешне приборы для изучения атомной и молекулярной (твердотельной) люминес­ценции разительно отличаются друг от друга: первые напоминают атомно-абсорбцион-ные спектрометры, последние — спектрофотометры. Но несмотря на конструкционные различия, их принципиальная схема одна и та же.

Важнейшее требование к источникам света в люминесцентном анализе — высокая мощность (с. 33, 34). Особенно мощные источники используются в атомной флуоресцен­ции — лампы с полым катодом повышенной мощности и — особенно в последнее время — лазеры (лазерная атомно-флуоресцентная спектроскопия, ЛАФС). Для изучения молекулярной люминесценции обычно используют лампы накаливания или разрядные лампы, дающие непрерывный или линейчатый спектр. Заметим, что в этом случае высокая мощность источника может привести к побочному эффекту — нагреванию образца и падению выхода люминесценции.

Поскольку в люминесцентном анализе высокая монохроматичность источника не требуется (с. 34), в качестве входного монохроматора обычно применяют подходящий светофильтр. При использовании источника линейчатого спектра часто обходятся вообще без входного монохроматора.

Кюветное отделение в молекулярных флуориметрах сходно с кюветным отделением