11. Схема возникновения аналитических сигналов при атомной спектрометрии.

Современный атомный стандарт частоты строится в соответствии со следующей типовой блок-схемой.

Основу системы составляет АД-атомный дискриминатор частоты — это собственно радиоспектроскоп, реагирующий резонансным образом на изменение поданной на него частоты электромагнитного (ЭМ) поля. Это поле синтезируется на основе выходного напряжения опорного генератора. В качестве последнего обычно используется высококачественный кварцевый генератор с высокой кратковременной стабильностью частоты и способный управляться в малых пределах внешним сигналом, возникающим в качестве сигнала ошибки при подаче пробного ЭМ поля на атомный дискриминатор. Схемы выработки такого сигнала могут быть различные. На схеме приведен случай пассивного АД-типа резонанса поглощения. В этом случае вводится низкочастотная модуляция частоты/фазы ЭМ поля. При его взаимодействии с АД возникает амплитудная модуляция выходного сигнала, который подвергается детектированию синхронно с частотой модуляции. Если средняя частота ЭМ отклоняется от атомного резонанса, синхронный детектор обнаруживает нечетный сигнал ошибки, который поступает на управление опорного генератора, минимизируя сигнал ошибки.

Несмотря на фантастическую точность современных атомных часов, эта область остается постоянно на острие развития. Существует ряд задач, требующих всё более высокой точности измерения времени, и существует спрос на улучшение параметров стандартов частоты. Последние характеризуются двумя основными качествами — долговременной стабильностью, или абсолютностью показаний и кратковременной стабильностью, или чистотой спектра. Можно представить себе спектральную линию дискриминатора с идеальной стабильностью центра, но при этом имеющую заметную ширину. В этом случае измерение частоты будет давать со временем все более точный результат, но измерение времени обнаружит ошибки, связанные с диффузией фазы, нарастающей со временем. И можно иметь дело с линией предельно малой ширины, но с нестабильным положением центра спектра. Разные измерительные задачи предъявляют к стандартам частоты разные требования. Универсальным способом увеличения фазовой стабильности является уменьшение ширины линии атомного дискриминатора. С другой стороны, для увеличения долговременной стабильности частоты следует использовать переходы с максимально высокой частотой.

12. Какие линии называют «резонансными».

Метод ААС основан на поглощении светового излучения атомами элемента. Под действием излучения внешний электрон переходит с основного уровня Е0 на более высокий по энергии Е* в результате фотонного возбуждения, т.е. в результате облучения светом определенной длины волны, удовлетворяющей условию: Е*– Е0 = hс/l . При этом интенсивность возбуждающего излучения понижается. Излучение с длиной волны, при которой происходит поглощение, называется резонансным. Зависимость величины поглощения от концентрации поглощающих атомов носит линейный характер и подчиняется закону Бугера-Ламберта-Бера:

А = lg (I0/I) = kbc,

где А — абсорбция, оптическая плотность; I0 — интенсивность возбуждающего излучения; I — интенсивность излучения, прошедшего через поглощающий слой атомов; k — коэффициент поглощения; b — толщина поглощающего слоя; с — концентрация определяемого элемента.

Для перехода от поглощения к концентрациям используют метод градуировочного графика.

Методом ААС определяют элементы, резонансные линии которых находятся в области от 190 до 900 нм (70 элементов). Метод отличается высокой селективностью: атомное поглощение наблюдается в очень узкой области спектра, в связи с чем наложение линий элементов в атомной спектроскопии практически отсутствует. К достоинствам метода следует также отнести:

высокую чувствительность (нижние концентрационные пределы обнаружения на уровне мкг/дм3);

экспрессность (на анализ одного образца необходимо 5-120 с);

высокуювоспроизводимость результатов измерений;

малые количества пробы, требуемые для анализа.

Такие характеристики делают метод ААС незаменимым при рутинном микроэлементном анализе.

Основные узлы атомно-абсорбционного спектрометра: источник резонансного излучения, атомизатор, монохроматор, регистрирующее устройство. По способу перевода атомов в состояние пара в ААС различают два вида атомизаций: пламенную и электротермическую (ЭТА). В случае первой в качестве атомизатора используют пламя.