9 feiten over atoomemissiespectroscopie: beginnershandleiding!

Emissiespectroscopie

"Emissiespectroscopie is een spectroscopische techniek, die de golflengte van het foton onderzoekt wanneer deze wordt uitgezonden door atomen of moleculen tijdens de overgang van aangeslagen toestand naar een lagere energietoestand."

Emissiespectroscopie is dus een belangrijke techniek om te bestuderen. Maar voordat we over dit onderwerp gaan verrijken, moeten we enkele van de basisconcepten in het kort kennen, zoals Spectroscopie, spectroscoop of spectrometer, golflengten van fotonen, atomaire spectroscopie-emissielijn en emissiespectra, enz. Dan dit onderwerp, "Emissiespectroscopie" zal interessant en gemakkelijk te begrijpen zijn.

Emissiespectroscopie wordt in de volksmond optische emissiespectroscopie genoemd vanwege de lichte aard van wat wordt uitgezonden.

Wat is "Spectroscopie" en "Spectrometrie"?

Spectroscopie: 

“Spectroscopie is het onderzoeken van interacties tussen zaken met verschillende soorten elektromagnetische straling;”

Gewoonlijk wordt het gebruikt voor verschillende metingen en kwantitatieve analyse; de term "spectrometrie" wordt gebruikt.

Wat is een spectroscoop of een spectrometer?

Een spectrometer of een spectroscoop is een instrument dat wordt gebruikt voor het scheiden van de componenten van licht, die verschillende golflengten hebben.

Basisprincipe van spectroscopische techniek:

Het basisprincipe dat door alle spectroscopische technieken wordt gedeeld, is om een ​​bundel elektromagnetische straling op een monster te analyseren en te observeren hoe deze reageert op een dergelijke stimulus. 

Spectroscopie-typen

Atoomspectroscopietechnieken zijn als volgt: 

• AAS- Atoomabsorptiespectroscopie
• AFS - Atoomfluorescentiespectroscopie
• AES- Atoomemissiespectroscopie 
• XRF- röntgenfluorescentie 
• MS-massaspectroscopie  

Bij de meeste van deze methoden (dwz AAS, AFS en AES) worden de verschijnselen van interacties tussen ultraviolet licht en het valentie-elektron van vrije gasatomen is benut. In de röntgenfluorescentie zullen de hoogenergetische geladen deeltjes botsen met intra-schilelektronen van een atoom, en de daaropvolgende fotonenemissie tijdens de overgangen initiëren. Voor anorganische massaspectroscopie worden geïoniseerde analyse-atomen gewoonlijk losgemaakt in het aangelegde magnetische veld volgens (m/z) massa tot ladingsverhouding, en gebruikt voor verder onderzoek met behulp van dit fundamentele fenomeen.

Wat wordt bedoeld met atomaire emissie?

Zoals we weten, is de emissie de productie en afvoer van iets, vooral gas of straling. Het spectrum is het onderscheidende kenmerk van de materie of het emitterende element of de substantie en het type excitatie waaraan het wordt onderworpen om het absorptiespectrum te vergelijken. De atomaire emissie kan worden gebruikt om een ​​vrij gasvormig atoom te analyseren. Dit is de meest gebruikelijke methode voor plasma, boog en vlammen, die elk nuttig zijn voor een oplossing of vloeistofmonsters - het aggregaat van energie fungeert als de excitatiebron bij deze methode. 

Atoomspectroscopie:

“Atoomspectroscopie houdt verband met de absorptie en emissie van elektromagnetische straling door atomen. Omdat unieke elementen karakteristieke (kenmerkende) spectra hebben, wordt atomaire spectroscopie, met name het elektromagnetische spectrum of massaspectrum, toegepast om de elementaire samenstellingen te bepalen. "

Waarom is atomaire spectroscopie belangrijk?

Spectroscopie speelt een substantiële rol in verschillende analytische methoden die informatie verschaffen over elementaire concentraties en isotopenverhoudingen. 

• Het wordt gebruikt om protonen of röntgenfotonen of door deeltjes geïnduceerde röntgenemissie te analyseren in röntgenfluorescentie en energiedispersieve röntgenspectroscopie. Atoomspectroscopie is dus een belangrijke techniek die wordt gebruikt bij fluorescentiespectroscopie door gebruik te maken van de interactie met elektromagnetische straling. 

Atoomspectrum:

Het atoomspectrum is het bereik van karakteristieke frequenties van elektromagnetische straling die worden geabsorbeerd en uitgezonden door een atoom. Het atoomspectrum geeft een visueel overzicht van deze banen van elektronen rond een atoom.

Een elektron kan als volgt van een vaste baan naar de volgende springen: 

• Het elektron moet een foton met een bepaalde frequentie opnemen; Wanneer een elektron springt, heb je hogere energie.
• Als het naar lagere energie springt, moet het een foton met een bepaalde frequentie uitzenden. 
• Het emissiespectrum van elk chemisch element is grotendeels verantwoordelijk voor de kleur van dingen en is uniek. Atoomspectra kunnen worden geanalyseerd om de samenstelling van objecten te achterhalen. 
• De verklaring van dit fenomeen is cruciaal voor de voortgang van de kwantummechanica.

Atomaire emissiespectroscopie

"Atoomemissiespectroscopie (AES) is een analysetechniek die gebruikmaakt van de intensiteit van licht uitgestraald door plasma, boog, vonk en vlam bij een bepaalde golflengte om de hoeveelheid van een element in een monster te bepalen. "

Atoomspectroscopie bevat veel analytische methoden die worden gebruikt om de elementaire samenstelling te berekenen (het kan vloeibaar, gasvormig of vast zijn) door de elektromagnetische emissiespectra, emissie-intensiteit of massaspectrum van dat monster te detecteren. Elementconcentraties van een miljoen (ppm) of een miljard componenten (ppb) van dit monster kunnen ook worden ontdekt, zodat het kan worden gebruikt voor vacuümanalyse. Er zijn verschillende soorten massaspectroscopie, spectroscopie, emissie-, absorptie- en fluorescentietechnieken. Omdat elk zijn sterke punten en beperkingen heeft, vereist de bepaling van een geschikte techniek een fundamenteel begrip van elke methode. Dit onderwerp is echter alleen bedoeld om de methoden voor emissiespectroscopie aan te bieden.

Het is een chemisch analysesysteem dat de intensiteit van het licht, de emissie-intensiteit die wordt gegenereerd door een hete gasvlam, boog, plasma of ontlading bij een specifieke golflengte gebruikt om het aantal componenten in een monster vast te stellen. Hoewel het uitgezonden lichtniveau evenredig is met het aantal atomen van deze component, geeft de golflengte van de spectraallijn bij het emissiespectrum de identiteit van deze component. Verschillende procedures kunnen het monster prikkelen.

Methode om emissiespectrum en absorptiespectrum te genereren

Wat is emissiespectra of emissiespectrum?

"Het emissiespectrum van een element of chemische verbinding is dat het bereik van de frequenties van elektromagnetische straling die wordt uitgezonden als gevolg van een atoom of molecuul sprong of overgang van een hogere energietoestand naar een lagere energietoestand."

De emissielijn of spectraallijn is ofwel helder of donker in een verder continu of uniform spectrum, wat leidt tot emissie of absorptie van licht in een smal frequentiebereik, vergeleken met de standaard elementaire frequenties. Deze emissiespectraallijnen worden gebruikt om atomen en moleculen te herkennen door ze te vergelijken met de standaard elementaire frequenties.

Voorbeeld van emissiespectra:

Het emissiespectrum van ijzer (Fe).

Type atoomemissiespectroscopie:

• ·   Inductief gekoppeld plasma atomair Atomaire emissiespectroscopie.
• ·   Vonk of boog atomair Atomaire emissiespectroscopie.
• ·   Op vlammen gebaseerde atomaire Atomaire emissiespectroscopie.

Inductief gekoppeld plasma Atomaire emissiespectroscopie:

Atoomemissiespectroscopische techniek met inductief gekoppeld plasma (ICP-AES) maakt gebruik van een inductief gekoppeld plasma om aangeslagen atomen te maken en ionen zullen elektromagnetische straling uitzenden bij verschillende karakteristieke golflengten van een specifieke component. De voordelen van atoomemissiespectroscopische techniek met inductief gekoppeld plasma hebben de beperking van het vermogen van meerdere elementen, lage chemische interferentie en een stabiel en reproduceerbaar signaal.

Nadelen zijn spectrale interferentie (veel emissielijnen), prijs en bedrijfskosten, en het feit dat monsters normaal gesproken een vloeibare oplossing nodig hebben.

De atoomemissiespectroscopische techniek is een chemisch onderzoeksschema dat de intensiteit van het licht gebruikt dat wordt gegenereerd door een hete gasvlam, boog, plasma of ontlading bij een specifieke golflengte om het nummer van een stof of component vast te stellen. Hoewel het niveau van het uitgezonden licht evenredig is met het aantal atomen van deze component, geeft de golflengte van de spectraallijn bij het emissiespectrum de identiteit van deze component. Verschillende procedures kunnen het monster prikkelen.

Atoomemissiespectroscopie met vonken of boog:

"Een soort atoomemissiespectrometrie waarbij het monster wordt aangeslagen door een boog of vonk tussen twee elektroden."

Atoomemissiespectroscopie met vonk of boog kan worden gebruikt voor de evaluatie van metalen componenten in vaste monsters. Voor niet-geleidende materialen is het monster het mengsel met grafietpoeder om het waarneembaar te maken. Bij conventionele boogspectroscopiemethoden werd een sample van het geluid over het algemeen vermalen en geruïneerd via evaluatieverwerking. De geëxciteerde atomen zenden licht uit met karakteristieke golflengten, dat kan worden verspreid met een monochromator en gedetecteerd.

In een vroegere leeftijd werd de boog- of vonktechniek niet voldoende beheerst; de evaluatie voor die componenten in de steekproef was alleen kwalitatief. Maar moderne vonkbronnen met ontladingscontrole zijn van hoge kwaliteit geworden. Zowel kwalitatieve als kwantitatieve vonkevaluatie wordt vaak gebruikt om kwaliteitsmanagement te vervaardigen vanuit gieterijen en metaalgietcentra.

Atoomemissiespectroscopie met vlammen:

Een monster van de stof wordt gemengd of gebracht (met behulp van een kleine lus van platina of een specifieke draad) naar de vlam van gas, of een gespoten oplossing, of rechtstreeks in een vlam of vuur. Flame verdampt het monsteroplosmiddel door de bestaande warmte die wordt geproduceerd en verbreekt intramoleculaire bindingen om vrije atomen te produceren. Deze energie zal het atoom prikkelen, vooral elektronen, te opgewonden elektronische toestanden die licht uitstralen wanneer ze terugspringen in de elektronische grondtoestand. Elk element straalt licht uit of foton op een vooraf gedefinieerde karakteristieke golflengte, dat wordt gedispergeerd met behulp van een prisma of roosterapparaat en uiteindelijk waargenomen in de spectrometer.

 Veelvuldig gebruik van deze emissiemeting met vlammen en vonk is gestandaardiseerd voor alkalimetalen om farmaceutische analyses te verkrijgen.

Wat is het verschil tussen atomaire-absorptiespectroscopie (AAS) en atomaire-emissiespectroscopie (AES)?

Toepassing van emissiespectroscopie:

• Een harde röntgenmonochromator op laboratoriumbasis wordt gebruikt voor toepassingen met hoge resolutie die gebruikmaken van röntgenemissiespectroscopie. 
• Een standaardtoepassing zijn ook metingen van de structuur nabij de rand, aangezien de atomen vervallen naar de grondtrap, gebruikmakend van röntgenabsorptie. De uitgezonden straling gaat meestal door de monochromator die wordt gebruikt om de specifieke karakteristieke golflengte voor deze specifieke analyse te isoleren.
• Emissiespectroscopie in AES of atoomemissiespectroscopie maakt in het algemeen gebruik van de kwantificeerbare optische emissiemeting die begint met aangeslagen atomen om de concentratie en de emissiespectra daarvan te beoordelen. Extra bijzonderheden met betrekking tot de elektronische en geometrische structuur van overgangsmetalen zouden ook kunnen worden onderzocht en geanalyseerd.
• Spectroscopische metingen op basis van emissiespectrum en niet-lineaire röntgenspectroscopie worden gebruikt om een ​​ander type overgang te analyseren, zoals metaalverbindingen in de anorganische chemie, karakterisering van katalyse en materiaalkundige toepassing.

Lees ook:

• Kritieke dempingstoepassingen
• Cartesiaanse robottoepassingen
• Ontwerptoepassingen voor Mecanum-robots op wielen

Dr Subrata Jana

Ik ben Subrata, Ph.D. in Engineering, meer specifiek geïnteresseerd in domeinen die verband houden met kern- en energiewetenschappen. Ik heb ervaring in meerdere domeinen, van Service Engineer voor elektronische aandrijvingen en microcontrollers tot gespecialiseerd R&D-werk. Ik heb aan verschillende projecten gewerkt, waaronder kernsplijting, fusie met fotovoltaïsche zonne-energie, het ontwerp van verwarmingselementen en andere projecten. Ik heb een grote interesse in het wetenschapsdomein, energie, elektronica en instrumentatie, en industriële automatisering, vooral vanwege het brede scala aan stimulerende problemen die dit vakgebied met zich meebrengt, en dat verandert elke dag door de industriële vraag. Ons doel hier is om deze onconventionele, complexe wetenschappelijke onderwerpen op een eenvoudige en begrijpelijke, to-the-point manier toe te lichten.