a 2025

Development of novel atmospheric-pressure discharge atomizers for hydride forming elements

SVOBODA, Milan; Jan KRATZER; Nikol VLČKOVÁ; Gilberto COELHO; Krzystof GREDA et al.

Základní údaje

Originální název

Development of novel atmospheric-pressure discharge atomizers for hydride forming elements

Název česky

Vývoj nových atomizátorů hydridů založených na plazmatu generovaném za atmosférického tlaku

Autoři

SVOBODA, Milan; Jan KRATZER; Nikol VLČKOVÁ; Gilberto COELHO; Krzystof GREDA; Martina MRKVIČKOVÁ; Tomáš MEDEK; Nima BOLOUKI; Jan ČECH ORCID a Pavel DVOŘÁK

Vydání

XLIV Colloquium spectroscopicum internationale, 2025

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Konferenční abstrakt

Obor

10406 Analytical chemistry

Stát vydavatele

Německo

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Označené pro přenos do RIV

Ano

Kód RIV

RIV/00216224:14310/25:00141766

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

Klíčová slova česky

atomizátory hydridů;plazma

Klíčová slova anglicky

hydride atomizers;plasma

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 11. 8. 2025 07:48, doc. Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D.

Anotace

V originále

Coupling hydride generation with atomic absorption or fluorescence spectrometry is a well-established technique for trace element and speciation analysis, enabling efficient, and matrix-free introduction of analytes into the detector. While heated quartz tube atomizers and diffusion flames remain the most widely used hydride atomizers, alternative plasma-based atomizers - particularly dielectric barrier discharges (DBD) and atmospheric-pressure discharges (APD) - have gained attention. The DBD can efficiently atomize As, Se, Sb, and Bi hydrides while reaching poor sensitivity for Pb, Sn, and Ge. In particular, Ge is detected with low sensitivity even in the most common hydride atomizers. Consequently, APD-based atomizers were developed and investigated in this work to overcome the low sensitivity observed in DBD for the elements mentioned above (Pb, Sn, Ge). Four APD designs were developed and tested. The first APD construction resembled the design of the diffusion flame, using a quartz capillary nested within a stainless steel anode and an opposing tungsten rod cathode. The zone of atomization was shielded with argon flow to prevent the entrance of oxygen from the ambient atmosphere. However, the discharge was unstable with this construction. The second design, based on two opposite rod electrodes, demonstrated stable discharge and obtained signal was comparable to that of diffusion flames. Thus, this design could be a robust alternative, and it is ready for optimization using an atomic fluorescence spectrometer. The other two APD designs tested were derived from the quartz tube atomizer. In the first arrangement, analyte hydride was introduced through a quartz and stainless steel capillary in a parallel direction with the plasma. In the second arrangement, analyte hydride was introduced through an inlet arm perpendicularly to the plasma and the opposite tungsten rod electrodes. The atomization area was protected from the ambient atmosphere by the optical tube eliminating the need for additional argon. The last design was selected as the most promising, and its performance was compared to the DBD and heated quartz tube atomizer. Current-voltage characteristics were evaluated, as they are crucial parameters for discharge performance. Due to the limited atomization efficiency achieved with commercially available high-voltage and direct current power sources, custom pulsed direct current power sources were developed. Various configuration will be presented. Moreover, the distribution and absolute concentration of hydrogen radicals/free analyte atoms in the most promising APD design were studied by two-photon/laser-induced fluorescence, and the results will be correlated with atomic absorption spectrometry experiments.

Česky

Příspěvek shrnul vývoj atomizátorů hydridů založených na plazmatu iniciovaném za atmosférického tlaku. Byly testovány různé konfigurace atomizátorů. Jako slibný atomizátor se jeví výboj probíhající mezi dvěma hrotovými elektrodami uvnitř křemenné trubice, kterou proudí argon spolu s hydridem určeným k atomizaci.

Návaznosti

GF23-05974K, projekt VaV
Název: Všestranné plazmové zdroje a pokročilé přístupy ke zpracování signálu jako nové koncepty ve stopové prvkové analýze a atomové spektrometrii
Investor: Grantová agentura ČR, Všestranné plazmové zdroje a pokročilé přístupy ke zpracování signálu jako nové koncepty ve stopové prvkové analýze a atomové spektrometrii, Lead agentura