5.7 Optická emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem Texty k obrázkům Obr. 1 Schéma optického emisního spektrometru s indukčně vázaným plazmatem Obr. 2 Indukčně vázaný plazmový výboj Obr. 3 Plazmové hlavice pro generování ICP: A- argon/argonové plazma, B -- argon/dusíkové plazma. Trubice: 1 -- vnější (plazmová), 2 -- prostřední, 3 -- injektor. Konfigurační faktor plazmové hlavice = a/b, kde a je vnější průměr prostřední trubice, b je vnitřní průměr vnější (plazmové) trubice. Toky plynů: A: 5 -- vnější plazmový (8-15 l/min Ar), 6 -- střední plazmový (0-1 l/min Ar), nosný (0,5-1,0 l/min Ar); B: 5 -- chladicí (15-20 l/min N[2]), 6 -- plazmový (5-10 l/min Ar), 7 -- nosný (1-3 l/min Ar); 4 -- indukční cívka, 5 -- chladicí voda. Obr. 4 Vysokofrekvenční oscilátor ICP generátoru Obr. 5 Zóny analytického kanálu ICP Obr. 6 Prostorové rozdělení emise v ICP výboji, emisivita a intenzita vyzařování, radiální rozdělení emise Obr. 7 Prostorové rozdělení emise v ICP výboji, laterální pozorování výboje, laterální a axiální rozdělení intenzity spektrální čáry a rekombinačního kontinua argonu Obr. 8 Prostorové rozdělení emise v ICP výboji, axiální pozorování výboje Obr. 9 Koncentrace ekvivalentní pozadí BEC a mez detekce c[L]; RSD[L] -- relativní směrodatná odchylka intenzity čáry I[L], S -- citlivost, c[A] -- koncentrace analytu, RSD[B] -- relativní směrodatná odchylka pozadí, B -- intenzita pozadí (I[B]) Obr. 10 Axiální rozdělení intenzity emise některých atomových (I) a iontových (II) čar, l(nm) Obr. 11 Radiální rozdělení intenzity emise některých atomových a iontových čar Obr. 12 Axiální rozdělení intenzity emise čáry Y II 371,030 nm v závislosti na průtoku nosného plynu F[c]; Tečkovaně je znázorněna spojnice maxim průběhů pro jednotlivé hodnoty průtoků F[c], čerchovaně průmět spojnice do roviny h-F[c]; příkon P = 1,2 kW, vnější plazmový F[p] = 18,3 l/min Ar, střední plazmový F[a]= 0,43 l/min Ar. Obr. 13 Axiální rozdělení intenzity emise pásu YO 597,2 nm v závislosti na průtoku nosného plynu F[c]; čerchovaně spojnice minim; příkon P = 1,2 kW, vnější plazmový F[p] = 18,3 l/min Ar, střední plazmový F[a]= 0,43 l/min Ar. Obr. 14 Axiální rozdělení intenzity emise pozadí čáry Y II 371,030 nm v závislosti na průtoku nosného plynu F[c] (l/min Ar); 1 - 0,79; 2 --0,92; 3 -- 1,06; 4 -- 1,19; 5 -- 1,32; 6 -- 1,45; 7 -- 1,58; 8 -- 1,72; Obr. 15 Pozadí čar Gd II 335,862 nm a Gd II 336,2233 nm tvořené emisí pásu NH 336,0 nm a spojitým rekombinačním zářením argonu, naměřené při různých výškách pozorování h; křivka č. -- h (mm): 1 - 28; 2 -- 24; 3 -- 20; 4 -- 16; 5 -- 12; 6 - 8; P = 1,1 kW, průtoky plynů (l/min Ar) F[c] = 1,06; F[a] = 0,43; F[p] =18,3; 2 mg/l Gd v 1,4 mol/l HNO[3 ]Obr. 16 Axiální rozdělení nespektrální interference (matrix efektu) X na čáře Nd II 430,358 nm v přítomnosti 0,1 mol/l NaNO[3] v závislosti na průtoku nosného plynu F[c]; křivka č. -- F[c] (l/min): 1 - 0,79; 2 --0,92; 3 -- 1,06; 4 -- 1,19; 5 -- 1,32; 6 -- 1,45; 7 -- 1,58; 8 -- 1,72; 9 -- 1,85; P = 1,1 kW, průtoky plynů (l/min Ar) F[c] = 1,06; F[a] = 0,43; F[p] =18,3; 16 mg/l Nd v 1,4 mol/l HNO[3 ]Obr. 17 Axiální rozdělení nespektrální interference (matrix efektu) X na čáře Nd II 430,358 nm v závislosti na koncentraci Na (100 -- 10000 mg/l Na) pro různé výšky pozorování; křivka č. -- h (mm): 1 -- 8; 2 -- 16; 3 -- 20; 4 -- 24; P = 1,1 kW; F[c] = 1,06; F[a] = 0,43; F[p] =18,3; 16 mg/l Nd v 1,4 mol/l HNO[3]; měřítko na obou osách je logaritmické Obr. 18 Laterální rozdělení nespektrální interference (matrix efektu) X na čarách Y II 371,030 nm (1) a Y I 410,238 nm (2); Polohy maxim laterálních rozdělení emise čar Y II -- a, Y I -- b (rozdělení zde nejsou uvedena); P = 1,1 kW; F[c] = 1,06; F[a] = 0,43; F[p] =18,3; 0,1 mol/l NaNO[3] v 1,4 mol/l HNO[3 ]Obr. 19 Závislost nespektrální interference (matrix efektu) X na koncentraci kyseliny chlorovodíkové pro Nd II 430,358 nm; 16 mg/l Nd; podmínky: křivka č. 1: h = 16 mm, F[c] = 1,06 l/min, křivka č. 2: h = 20 mm, F[c] = 1,45 l/min; P = 1,1 kW; F[a] = 0,43 a F[p] =18,3 l/min Ar Obr. 20 Koncentrický zmlžovač podle Meinharda Obr. 21 Pravoúhlý (úhlový nebo také křížový) zmlžovač podle Kniseleyho Obr. 22 Žlábkový zmlžovač Obr. 23 Síťkový zmlžovač dle Hildebranda Obr. 24 Ultrazvukový zmlžovač Obr. 25 Mlžná komora dle Scotta Obr. 26 Rovinná mřížka na odraz; a -- úhel dopadu, b[1], b[2] -- úhly odrazu, n -- počet vrypů na 1 mm, d -- vzdálenost vrypů, k -- řád spektra, o -- normála mřížky, l -- vlnová délka Obr. 27 Rayleighovo kritérium rozlišení 2 čar Obr. 28 Mřížka s odleskovým efektem (blaze effect); o[1] -- normála vrypu, o[2] -- normála mřížky, a -- úhel dopadu, b -- úhel odrazu, th -- odleskový úhel, l[B] -- vlnová délka odlesku, k -- řád spektra, n -- počet vrypů na mm Obr.29 Monochromátor s rovinnou difrakční mřížkou a konkávními zrcadly, montáž Czerny-Turner; 1- zdroj ICP, 2-vstupní štěrbina, 3-konkávní zrcadla (kolimátorový a kamerový objektiv), 4-rovinná difrakční mřížka, 5-výstupní štěrbina, 6-fotonásobič, o-normála mřížky, a-úhel dopadu, b-úhel odrazu, i-úhel mezi paprskem dopadajícím na zrcadlo a paprskem odraženým Obr. 30 Polychromátor s konkávní mřížkou, montáž Paschen-Runge; 1-zdroj ICP, 2-vstupní štěrbina, 3-konkávní mřížka o poloměru křivosti R (šířka mřížky je z důvodu názornosti zvětšena), 4-Rowlandova kružnice -- její průměr d je roven poloměru křivosti R mřížky, 5-výstupní štěrbina, 6-fotonásobič, a-úhel dopadu, b-úhel odrazu, o-normála mřížky, l[1], l[2] -- vlnové délky difraktovaného záření Obr. 31 Stupňovitá mřížka -- mřížka echelle Obr. 32 Echelle spektrometr se zkříženou optikou; 1-echelle mřížka, 2-duté zrcadlo, 3-hranol, 4-"dvojrozměrné" spektrum, l - vlnová délka, k - řád spektra. Obr. 33 Schéma detektoru CCD.