Źródła światła w AAS. Seminarium Analityczne MS Spektrum Zakopane Jacek Sowiński MS Spektrum

Transkrypt

1 Źródła światła w AAS Seminarium Analityczne MS Spektrum Zakopane 2013 Jacek Sowiński MS Spektrum js@msspektrum.pl

2

3 Lampy HCL Standardowa Super-Lampa 3V 10V specyf. Lampy HCL 1,5 cala (37 mm) 2 cale (51 mm) Lampy HCL jednopierwiastkowa wielopierwiastkowa Lampy HCL kodowana niekodowana

4 Lampy HCL Okno kwarcowe Okno borosilikatowe Lampy HCL Gaz wypełniający Ne Gaz wypełniający Ar Materiał katody? Do przyrządów z korekcją S-H? Rodzaj złącza?

5 Lampy HCL szumy Standardowa Super-Lampa Więcej światła Większy prąd Inne zasilanie Wymaga specjalnego zasilacza Granica wykrywalności zawsze lepsza 0,8 Czułość0,6 Czułość? 0 na ogół 0,4 lepsza 0,2 Liniowość 0 krzywej k. na ogół lepsza Wbudowanymontuje producent Tylko na 1, 2 bądź 4 pozycje Współpracuje z oprogramowaniem (ustawianie prądu / rozpoznawanie lamp) -Zewnętrznymożna dokupić w dowolnym momencie Ogólnie lepszy (bo urządzenie dedykowane)

6 H Super-Lampy w standardowej ofercie Agilent = UltrAA w standardowej ofercie Photron znaczne polepszenie parametrów pomiarowych He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac

7 Super-Lampy wielopierwiastkowe w standardowej ofercie Agilent = UltrAA H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac

8 Super-Lampy wielopierwiastkowe w standardowej ofercie Agilent = UltrAA H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac

9 Super-Lampy wielopierwiastkowe w standardowej ofercie Agilent = UltrAA H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac

10 Pełne zestawienie superlamp lamp UltrAA w standardowej ofercie firmy Agilent jednopierwiastkowe wielopierwiastkowe Nr katalogowy Lampa UltrAA Bor - B, kodowana UltrAA Pallad - Pd, kodowana UltrAA Platyna-Pt, kodowana UltrAA Mangan-Mn, kodowana UltrAA Cyna - Sn, kodowana UltrAA Tellur-Te, kodowana UltrAA Kobalt - Co, kodowana UltrAA Bizmut- Bi, kodowana UltrAA German-Ge, kodowana UltrAA Krzem - Si, kodowana UltrAA Złoto - Au, kodowana UltrAA Miedź - Cu, kodowana UltrAA Antymon - Sb kodowana UltrAA Arsen - As, kodowana UltrAA Ołów - Pb, kodowana UltrAA Selen - Se kodowana UltrAA Tal - Tl kodowana UltrAA Nikiel - Ni, kodowana UltrAA Żelazo - Fe, kodowana UltrAA Nr katalogowy Lampa UltrAA Ag Cd Pb - Zn kodowana UltrAA Al. Ca - Mg, kodowana UltrAA Co Cr Cu Fe Mn - Ni kodowana UltrAA Cu - Zn, kodowana UltrAA Ag Cr Cu Fe - Ni kodowana UltrAA Cu Fe Mn - Zn, kodowana UltrAA Cu Fe Si - Zn, kodowana UltrAA Co Mo Pb - Zn, kodowana UltrAA As Cu - Fe, niekodowana UltrAA Ni - Se, niekodowana UltrAA

11 Kiedy stosować superlampę? Wówczas, gdy sądzimy/wiemy, że intensywność światła lampy jest zbyt mała Analitycznie, gdy: Aparaturowo, gdy: obserwujemy duże szumy z (niejasnych) powodów RSD jest duże krzywa kalibracyjna jest silnie zakrzywiona linia jest w dalekim UV szczelina musi być wąska EHT jest niepokojąco wysokie brakuje nam nieco czułości

12 Zagrożenia / przeciwwskazania? Analityczne Aparaturowe Praktycznie nie ma Przy pomiarach z korekcją deuterową intensywność lampy D2 może okazać się zbyt mała Mamy w przyrządzie (np.) 1 zasilacz superlamp, a stosujemy kilka superlamp = trzeba będzie przekładać

13 Superlampy : Wzrost czułości Niższa granica wykrywalności Lepsza liniowość krzywej

14 superlampy 3,5 3 2,5 Granica wykrywalności 2,5 2 Stężenie charakterystyczne 2 1,5 1, ,5 0,5 0 As Se Pb 0 As Se Pb

15 Superlampy a technika Płomień Kuweta Wzrost czułości Wzrost czułości Niższa granica wykrywalności jest maskowana przez proste i powszechnie stosowane metody uśredniania sygnału Ewidentnie niższa granica wykrywalności, bo znacznie mniejsze szumy Stała czasowa Czas pomiaru Superlampa w płomieniu + Superlampa w kuwecie + + a wodorki??

16 Ceny superlamp? 200% 180% 160% As Se Pb 140% 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% As std nie kodow. As std kodow. As UltrAA Se std nie kodow. Se std kodow. Se UltrAA Pb std nie kodow. Pb std kodow. Pb UltrAA Średnio 75% drożej względem standardowych nie-kodowanych

17 Kombinacje Nie stosujemy superlampy ale zwiększamy ilość światła inaczej Zwiększamy prąd Zwiększamy szczelinę spada czas eksploatacji lampy (i inne problemy) Ujawnia się wpływ linii nieabsorbujących dochodzi do głosu zjawisko samoabsorpcji wewnątrz lampy Skutek: -Wzrost czułości jest minimalny albo czułość pogarsza się - zakrzywienie (k.k.) znacznie wzrasta

18 Zwiększanie prądu lampy standardowej Przykład typowy Często efekt przeciwny do oczekiwanego Absorbancja 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Si (płomień) 10mA 7mA 4mA µg/ml Absorbancja 0,6 0,4 0,2 0 Cd (płomień) 4mA 7mA 10mA µg/ml ,5 1 1,5 2 2,5 0,3 Absorbancja 0,2 0,1 0 Cd (płomień) Prąd lampy [ma]

19 Zwiększanie szczeliny spektralnej Przykład: Sb na linii nm Zmiana czułości Linie dla lampy Sb Zalecane szczeliny 0,3 Sb nm nm nm nm 0.2 nm 0.2 nm 0.5 nm 1.0 nm Absorbancja 0,2 0, ,2 0,4 0,6 0,8 1 Szczelina spektralna [nm] Skan dla lampy Sb Szczelina 0.2 nm 1.0 nm Skutek prawie 2x spadek czułości a granica wykrywalności?

20 Czas eksploatacji lampy Zużycie lampy w wyniku pracy Dyfuzja argon powietrze Główny efekt osadzanie materiału elektrody na szklanych powierzchniach Osłabienie/poszerzenie linii Należy monitorować wartość EHT Bardzo przybliżona reguła: Wzrost EHT o 50V to 2-krotny spadek intensywności lampy Co to jest miliamperogodzina? Pracowaliśmy cały rok 6 godzin dziennie. 200 dni roboczych 200 x 6h = 1200 h Prąd lampy Pb wynosił 5 ma, więc 5 ma * 1200 h = 6000 mah As ~ 8 ma Se ~ 10 ma Pb ~ 5 ma

21 Czy i jak wygrzewać lampy? Mamy przyrząd 1-wiązkowy Mamy przyrząd 2-wiązkowy Mamy przyrząd Zeemana TAK! kilka do kilkunastu minut W teorii nie trzeba, realnie 1 2 minuty Zależy od szczegółów technicznych 3 5 minut As, P, Tl, Cu/Zn nawet ponad 20 minut

22 Wygrzewanie lampy Przykład realny Mamy przyrząd 2-wiązkowy Włączamy przyrząd Zapala się lampa Pb i lampa deuterowa lampa Pb lampa deuterowa i cały spektrometr stabilizują się 8:03 { Ustawia się intensywność wiązki Pb (na 100%) 8:05 Ustawia się intensywność wiązki D2 (na 100%) Ustawia się dług. fali Pb Rozpoczynamy pomiary {!? 9:05 intensywność wiązki Pb 140% intensywność wiązki D2 80% dług. fali Pb +0.2nm

23 Poziom szumów zależy od wielu parametrów również od pierwiastka lampy Lampa Ag 4 ma nm 0.5 nm Lampa Fe 7 ma nm 0.2 nm

24 Jak się zmienia intensywność światła lampy przy zmianach prądu lampy? Jak się zmienia poziom szumów światła lampy przy zmianach intensywności światła lampy? Intensywność względna 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Prąd lampy [ma] Lampa Cd nm Absorbancja 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0-0,01-0,02-0,03-0,04-0,05 0 Intensywność = 100 Intensywność = 33 Intensywność = 5 Lampa Ca nm

25 Jakie problemy (z lampą) możemy napotkać oznaczając Ca Lampa Ca 10 ma nm 0.5 nm Zakres roboczy 1-4 ppm Przybliżony próg okna szklanego 170 nm 280 nm 900 nm Napotykamy serię próbek o stężeniach ppm Nie rozcieńczamy, Nie skręcamy palnika - Wybieramy inną linię Ca Ca Alternatywna linia Ca: nm Zakres roboczy ppm

26 Dziękuję za uwagę