Die Atomemissions-Spektroskopie

Von G. Spieß, A. Hiltmann, A. Burdzy

Die Atomemissions-Spektroskopie beruht auf der Tatsache, das themisch hoch angeregte Elemente in der Gasphase ein Lichtspektrum aussenden. Jedes Element besitzt typische Wellenlängen, die zur Analyse einer Probe herangezogen werden, z.B. Natrium 589 nm, Eisen 310 nm, Phosphor 213 nm.

Eine instrumentelle physikalische Analysenmethode ist die Emissions-Spektrometrie mit Plasmaanregung (ICP) , die vielfach in der Wasser-, Lebensmittel-, und Metallanalytik angewandt wird um hauptsächlich Metallionen schnell (< 1 min) und mit grosser Empfindlichkeit (< 0,001 mg/Liter) zu bestimmen. Der Preis eines solchen Gerätes liegt bei ca. 50000 bis 200000 DM.

Eine flüssige Probe wird durch eine Pumpe (ca. 1 ml/min) in einen Zerstäuber gepumpt, dort mit Argon ein Aerosol (Nebel) gebildet und dieses einem Plasmabrenner auf ca 6000-8000 C erhitzt. Das Lösungsmittel verdampft, die gelösten Salze dissozieren in der Hitze, d.h. sie spalten sich in ihre Ionen auf und die Elemente/Ionen werden zur Ausstrahlung eines Spektrums angeregt. Das Licht gelangt in einen Monochromator, der einzelne Wellenlängen aussondert (optische Gitter, früher Prismen) und wird schliesslich in einem Detektor in elektrische Signale umgewandelt.

Durch die Stärke der Strahlung kann der Gehalt des zu bestimmenden Elementes bestimmt werden.

Dazu wird mit Hilfe von sog. Standards, die genau definierte Mengen des betreffenden Elements enthalten eine Kalibriergerade erzeugt (siehe Artikel über Photometrie).

Beim ICP (Inductive Coupled Plasma) wird das Argon physikalisch (nicht chemisch) durch eine Hochfrequenz angeregt , übertragen durch eine gekühlte Hochfrequenzspule um den Plasmabrenner. Ein Hochfrequenz-Sender (HF, ca. 40-60 MHz, 500-1500 W) erbringt die dazu benötigte Leistung.

 

Ansicht eines ICP (Perkin-Elmer) Prinzip eines Plasmabrenners
(Oben) Ansicht eines ICP (Fa. Perkin-Elmer)

 

 

 

 

 

 

(Rechts) Prinzip eines Plasmabrenners (Abb. G. Schwendt)

 

Literatur: G.Schwendt, Taschenatlas der Analytik, Thieme-Vlg, Stuttgart- NY, 1992

Baddour, Timmins, The Application of Plasmas to Chemical Processing, Pergamon Press, Oxford-London-N.Y.-Paris, 1967

 

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