Benrabiaferdewes

                              طيف الامتصاص الذري بفرن الجرافيت

ومطياف الامتصاص الذري بواسطة فرن الجرافيت (GFAAS)، واسمه أيضا مطياف الامتصاص الذري الكهروحرارية (ETAAS) 1 هو أسلوب التحليلية المستخدمة لتحليل العناصر chemicals2. تم تطويره في 1950s بواسطة Boris V. The Vov3. تستخدم هذه الطريقة في الدراسة النوعية والكمية لجميع المعادن والفلزات وبعض اللافلزات 2 تقريبًا. كما هو الحال في جميع التقنيات امتصاص الطيف الذري، GFAAS يحتوي على الأجزاء التالية: مصدر من الخطوط (مصباح) التي تنبعث من الإشعاع صدى الخطي، atomiser (أو غرفة الانحلال)، أنبوب الغرافيت حيث يحدث التبخر الحليلة، مستوحد اللون الذي يختار طول الموجة الصحيح كما تحليلها لاحظ (الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة المرئية)، وكشف أن يقيس كمية امتصاص ونظام الكمبيوتر لمعالجة المعلومات من وanalysis4

.فهرس.

المبادئ النظرية

طريقة تحسين التقنية لعينة صلبة

التطبيقات

مزايا وعيوب

ملاحظات ومراجعالمبادئ النظرية [تحرير | تغيير الكود]فرن الجرافيت الموجود في مطياف الامتصاص الذري 5.عموما ، تستخدم البخاخات الموجودة في مطيافية الامتصاص الذري كمصدر للطاقة لهب. GFAAS هو ما يسمى طريقة "عديمة اللهب" التي تنطوي على أنابيب أو قضبان تسخين كهربائيا. يتكون الفرن من اسطوانة جرافيت جوفاء ذات أبعاد والتي قد تختلف 20-50 ملم في الطول و3-9 ملم لintérieur2،6 القطر. يتم وضع هذه الأسطوانة بحيث يكون شعاع الحادث في محور الأنبوب 6. وهو محاط بظرف معدني يدور فيه الماء 6. مساحة تفصل الأنبوب ومغلفه حيث يتم إرسال تدفق غاز خامل 6. يستخدم الأرجون عموما لاستبعاد الأوكسجين ومنع حرق الجرافيت 2. الغاز يمر أيضا من خلال أنبوب من خلال الفتحات المصممة لهذا الغرض 6. عندما يبدأ التحليل ، يتم تعطيل تدفق الأرجون لزيادة الوقت الذي تكون فيه الحليلة في الأنبوب وبالتالي حساسية 3. بالإضافة إلى الأرجون ، يتم وضع نوافذ كوارتز عازلة على كل جانب من الفرن لمنع دخول الأكسجين عبر المسار البصري 2. الموصلات الكهربائية تتوافق مع الأقطاب الكهربائية. ترتبط هذه بمصدر طاقة تيار متردد عالي الجهد الحالي يستخدم لتسخين أنبوب الجرافيت 2يسمح هذا النظام بمرور درجة الحرارة المحيطة إلى 2700 درجة مئوية. يتم إدخال العينة في مركز أنبوب الجرافيت في فتحات الظرف والأنبوب 6. هذه المنطقة يمكن أن تصل إلى درجة حرارة الانحلال الاسمية المحددة مسبقا 7. عادة ما تستخدم هذه الطريقة التحليلية للعينات السائلة ، ولكن يمكنها أيضًا تحليل العينات الصلبة 7. للسوائل ، يتم إدخال العينة باستخدام micropipette. عادة ، يكون الحجم حوالي 20 ميكرولتر 2 ، ولكن يمكن أن يختلف من 1 إلى 100 ميكرولتر. يضاف هذا الحجم بدقة باستخدام autosampler2. بالنسبة للمواد الصلبة ، يجب أن تكون كتلة العينة التي تم تحليلها بين 0.1 و 1 مجم 7. فيما يتعلق بإدخال عينات صلبة في فرن الجرافيت ، أصبحت العديد من الأنظمة متاحة تجارياً. أطلقت شركة Jena الألمانية جهازًا يقوم تلقائيًا بإدخال منصات تحتوي على عينات صلبة في أنبوب الجرافيت 8.يستخدم كل تحليل امتصاص حراري كهربائي (ETAAS) برنامج اختبار تم تكوينه بعد تقديم عينة. الهدف الرئيسي لجميع الطرق التي تستخدم فرن الجرافيت هو الحصول على الانحلال / التبخر الانتقائي للحليلة. للقيام بذلك ، من الضروري تحسين برنامج درجة الحرارة 8.المراحل المختلفة لبرنامج الفرن هي كما يلي:التجفيف لإزالة الماء من العينة (100 إلى 150 درجة مئوية) ؛الانحلال الحراري لإزالة المواد المتطايرة من مصفوفة العينة (300 إلى 1500 درجة مئوية) ؛التبريد للسماح للفرن للوصول إلى درجة حرارة منخفضة نسبيا (200 درجة مئوية) ؛الانحلال الذي يتم فيه تحويل المادة الحليلة إلى ذرات من أجل القياس التحليلي (1600 إلى 2700 درجة مئوية) ؛الخطوة الأخيرة تسمى الخطوة "النظيفة" لإزالة المواد المتبقية من الفرن (2500 إلى 2700 درجة مئوية).الانحلال هو الخطوة الأكثر أهمية في تحليل العينة. يتم تعريفه على أنه تحويل العينة إلى ذرات غازية تمتص الإشعاع 1. يحدث ذلك من خلال التسخين السريع للفرن ، لأن هذا يقلل من التداخل 2. من أجل الحفاظ على الحرارة في الأنبوب ، يتم إدخال رف صغير (منصة Vov) داخله 2 ، مما يضمن حدوث الانحلال في بيئة دافئة 2.بعد خطوة الانحلال ، تمر حزمة الضوء عبر الأنبوب ونظام الكشف لـ AAS2. يمكن أن تستمر خطوط الامتصاص التي تم الحصول عليها بواسطة هذه الطريقة عدة ثوانٍ قبل أن يتم تسجيلها 9. يتم قياس الامتصاص فوق السطح المسخن حيث تم تفتيت العينة 1 ، وذلك بفضل أحادي اللون. هناك أحاديات مختلفة. واحد الأكثر شيوعا في GFAAS هو monochromator1 الشبكة. يحتوي على خمسة مكونات: فتحة مدخل ، عدسة موازنة أو مرآة ، مقسم حيود ، عنصر تركيز وفتحة خروج 1. وتعكس الشبكة وتوزع أطوال الموجات للمكونات في المرآة التي تركز على نطاق ضيق من الأطوال الموجية على فتحة الإخراج 1. تعتبر عروض الشق مهمة لاختيار الطول الموجي المدروس 1. يجب أن تكون ضيقة قدر الإمكان مع ترك طاقة إشعاعية كافية للوصول إلى الكاشف 1. إذا كانت الفتحات واسعة جدًا ، فستمر عدة أطوال موجية وتتسبب في درجة دقة سيئة 1. إذا كانت الفتحات ضيقة للغاية ، فسيتم تقليل القدرة المشعة التي يمكن أن تصل إلى الكاشف ويصعب اكتشافها 1. لذلك ، فإن عرض الفتحة هو حل وسط بين الدقة والكشف. يمكن أن تعكس الشبكات وتشرّح الضوء فوق البنفسجي المرتقب المرئي والأشعة تحت الحمراء 1.بمجرد تمريرها إلى أحادي اللون ، يصل شعاع الضوء إلى الكاشف. في مطياف الامتصاص الذري للأفران الجرافيتية ، يتم قياس وكمية الإشعاع الذي يمر عبر عينة من خلال النفاذية 1. عندما يمر الضوء من خلال عينة ، يتم تخفيف القدرة لأنه يتم امتصاصه بواسطة التحليل في العينة. والكشف الأكثر استخدامًا في GFAAS هو أنبوب مضاعف 1.يتم استخدام أنبوب photomultiplier (PMT) لقياس الطاقة المشعة المنخفضة 1. على عكس phototube التقليدية ، تحتوي PMT على أقطاب كهربائية إضافية تسمى dynodes1. بسبب زيادة الشحنة الموجبة ، يتم تسريع الإلكترونات نحو الأقطاب. بعد عبور الأعداد ، تتجمع الإلكترونات عند المصعد حيث يتم جمعها على شكل تيار 1. ثم يتم تحويل هذا التيار إلى الجهد والقياس. تقتصر PMTs على قياسات مصادر الطاقة المنخفضة للإشعاع 1.طريقة تحسين التقنية لعينة صلبة تغيير الكود]Voir8.منذ الثمانينات من القرن الماضي ، تم إجراء التحديد المباشر لعناصر من عينات صلبة من قبل AAS باستخدام فرن الجرافيت (فرن الجرافيت ، GF) 8.في الوقت الحاضر ، من الواضح أن الإنتاج المباشر لإشارة تحليلية من عينة صلبة يقدم عددًا من المزايا المهمة الناتجة عن التخلص من الخطوة الحل 8:يتم تقليل خطر التلوث إلى حد كبير ، فضلا عن خطر خسائر التحليلات.تزيد الحساسية لأن العينات لا تضعف ؛يتم الحصول على النتائج بسرعة.كمية صغيرة من العينة كافية في معظم الحالات لإجراء التحليل ؛استخدام الكواشف المسببة للتآكل أو غير ضروري ، مما يؤدي إلى فوائد اقتصادية وبيئية.من أجل تحسين الانحلال من الحليلة ، فمن الضروري قبل كل شيء أن تكون مهتمة في برمجة درجة الحرارة. ومع ذلك ، قد يكون تحقيق هذا التحسين أكثر صعوبة مع عينات صلبة لسببين رئيسيين. الأول هو أنه في كثير من الأحيان ، خلال عملية انحلال العينة أو في عملية لاحقة ، يتم إزالة جزء كبير من المصفوفة (على سبيل المثال ، يمكن تدمير المادة العضوية ، يمكن إزالة السيليكات ، الخ). ) 8. وبهذه الطريقة ، تحتوي قسامة العينة المذابة التي تم إدخالها إلى GF على مركبات أقل من العينة الأصلية وتكون أقل تركيزًا من العينة الأصلية 8. والسبب الثاني هو أن عملية حل عينة ينطوي أيضا فصل تحليلها من المصفوفة، بحيث يتم عرضه عادة في GF كنوع واحد (عادة ما يكون الموجبة أو مجمع للذوبان) 8.وكما ذكر سابقاً ، فإن العمل مباشرة مع عينات صلبة يعني وجود مصفوفة كاملة في الرذاذ وهذا يطرح مشاكل خاصة بهذا الإجراء 8. وتبخير وقت واحد من بعض المركبات من المصفوفة مع تحليلها يمكن أن يؤدي، على GFAAS، وزيادة في إشارة الخلفية (امتصاص الجزيئي، تشتت الضوء من الجزيئات الصلبة مكثف، الخ)، وكذلك زيادة خطر تدخل في الطور الغازي 8. بالإضافة إلى ذلك ، من الممكن أن تختلف عملية الانحلال لعينة صلبة عن تلك التي تحدث عندما يتم إدخال التحليل في الحل 8.تم وصف الطرق الممكنة للحصول على الانحلال الانتقائي للحالة كدالة للعلاقة بين التقلبات النسبية للحللة والمصفوفة أدناه.إذا كانت المصفوفة أكثر تقلبًا من المادة التحليلية ، فإن خطوة الانحلال الحراري تصبح الأكثر أهمية ، نظرًا لأنه يجب إزالة أكبر قدر ممكن من المصفوفة أثناء هذه الخطوة. يمكن اعتباره كصبغي صغير / ترميد ، ولكن بشكل عام ، درجة حرارة الانحلال ليست حاسمة للغاية 8. هذه الحالة هي الحالة الأقل صعوبة أثناء التحليل. وهي تقابل ، على سبيل المثال ، تحديد معظم المعادن في المصفوفات العضوية 8.إذا كانت الحليلة أكثر تقلبًا من المصفوفة ، فإن خطوة الانحلال الحراري أقل أهمية وقد يتم حذفها 8. ومع ذلك ، فإن خطوة الانحلال تصبح ضرورية لأن درجة الحرارة يجب أن تكون منخفضة قدر الإمكان للسماح بالحد الأقصى من الانحلال من التبخر والحد الأدنى من التبخر من المصفوفة 8. يتم مواجهة هذه الحالة عند تحليل بعض العينات غير العضوية ، عندما تكون الحليلة متقلبة (مثل الكادميوم ، الزئبق) أو عندما تكون المصفوفة صلبة 8.يصادف الوضع الأكثر تعقيدا عندما تكون درجة حرارة الانحلال في الحليلة ودرجة حرارة التبخر في المصفوفة متشابهة ، كما يحدث في تحديد التحليلات المتطايرة في المصفوفات العضوية وفي معظم القرارات مع المصفوفات غير العضوية 8. نتيجة لذلك ، يبدو أن الحل الأكثر شيوعًا هو استخدام المعدِّلات الكيميائية. دور المعدلات الكيميائية هو التفاعل مع الحليلة أو المصفوفة عن طريق تغيير تقلباته بشكل انتقائي 8. يمكن إضافة المعدل الكيميائي كمحلول أو غاز أو حتى صلب. يتمثل أحد التحديات دائمًا في تطوير برنامج درجة حرارة مناسب لضمان التفاعل الفعال بين المعدِّلات والعنصر المستهدف ، الذي تم إنشاؤه في الأصل في المادة الصلبة 8. بالنسبة للمصفوفات العضوية ، ينطوي الأسلوب الأكثر استخدامًا على معدل ، مثل البلاديوم ، الذي يتفاعل مع الحليلة للسماح بدرجات حرارة تحلل أعلى دون فقدان التحليل. يمكن استخدام العوامل المفلورة لتحسين تقلب المصفوفة بالنسبة للحليلة أو العكس. في حالة المصفوفات الحرارية ، تم اقتراح استخدام الهيدروجين لتجنب تكوين أكاسيد متطايرة من خلال التأكد من تبخير كمية كبيرة من المصفوفة مع analytes8. أثبتت إضافة مسحوق الغرافيت أنها مفيدة ، خاصة بالنسبة للسيليكات ، للحصول على القمم الأحادية النمطية 8.تطبيقات [تحرير | تغيير الكود]يستخدم GFAAS في مجال النفط. يمكن الكشف عن المعادن مثل V و Ni الموجودة في الزيوت الخام ، و Pb و Sb و As و Cd و Cr و Co و Mn و Mo في المنتجات النفطية 10.كما يستخدم في المجال البيئي 11:يمكن تهيئتها بنظام تهوية لالتقاط الغازات السامة والتآكل المنبعثة من تبخير القاذورات ؛يجعل من الممكن تحديد وفصل كميات Ni و Co الموجودة على سطح مياه البحر ؛يستخدم GFAAS لإعداد وتوصيف الجسيمات النانوية المغناطيسية لتحديد Au ، Pd و Pt في عينات التعدين ؛ويمكن أيضا أن تستخدم في تحليل Pt من غازات العادم السيارة 7.وهو حساس بدرجة كافية لتحديد المعادن النبيلة في العينات الجيولوجية وللرصد المباشر للأدوية المضادة للسرطان المستندة إلى ال Pt في السوائل والأنسجة البيولوجية [12].يمكن تحليل الملوثات غير العضوية في مستحضرات تجميل الوجه بواسطة هذه التقنية التحليلية 13.كما يمكن أن يسمح GFAAS بتحليل المواد لتحديد الشوائب (مثل وجود Co، Fe Ni و Pb في الأنابيب النانوية الكربونية) 14.مزايا وعيوبفوائد [تحرير | تغيير الكود]GFAAS يمكن تحليل كميات عينة صغيرة جدا (ما يصل إلى 0.5 ميكرولتر) 9. وبالتالي ، يتم الحد من التعرض للمواد الكيميائية السامة 6.يوجد خطأ بسيط (أو لا) في إعداد العينة حيث أن بعض العينات الصلبة لا تتطلب فكًا سابقًا 9.هذه التقنية حساسة للغاية مع حد الكشف عن ترتيب 0.1 ميكروغرام / لتر لمعظم العناصر 6. ويقابل ذلك حد كشف يقل بمقدار مائة مرة عن ألف مرة من قياس طيف امتصاص اللهب 9. ويرجع ذلك إلى الزيادة في وقت إقامة أبخرة العينة في المسار البصري 7. تسمح هذه الحساسية بتحليل الآثار الفائقة في العينات 8.GFAAS أكثر دقة من الطرق باستخدام flame9.على الرغم من أن GFAAS يشار إليه عمومًا على أنه أحد تقنيات العناصر الفردية ، إلا أن الأجهزة الحديثة لها قدرة متعددة العناصر في وقت واحد لما يصل إلى ستة تحليلات 7.تكلفة الأداة معقولة 8عيوب [تحرير | تغيير الكود]هذه التقنية لديها عادة المزيد من الضوضاء الخلفية 9.يمكن أن يؤدي التوليد إلى تحلل خسارة من بعض المركبات مثل الزرنيخ والزئبق والسيلينيوم المتقلبة 9.لا يستطيع فرن الجرافيت في بعض الأحيان تفتيت العينة ، مما يسبب تأثيرات "الذاكرة" في العينة 9.حساسيتها هي العامل الذي يؤثر على حدود الكشف في حالة وجود عينة ملوثة 2.يتم تحليل عنصر واحد فقط في كل مرة ، مما يؤدي إلى انخفاض تدفق العينات 2.وقت الانحلال أكثر أهمية من مرذاذ اللهب ، لأن وقت التسخين طويل 10.يمكن استخدام كل أنبوب من 100 إلى 200 تحليلاً اعتمادًا على طبيعة العناصر المراد قياسها 9.يصعب الحصول على المعايرة لعينة صلبة مع الجهاز لأن تأثر الانحلال في المادة التحليلية يمكن أن يتأثر بالمصفوفة المستخدمة 8.]]