Атомно-эмиссионный спектральный анализ в исследовании строительных материалов

Атомы под действием световой энергии или при столкновении с другими частицами излучают определенную совокупность длин волн электромагнитного излучения. Например, длина волн (X, нм) видимой части спектра: фиолетовый (400—450), синий (450—480), голубой (480—520), зеленый (520—570), желтый (570—600), оранжевый (600—670), красный (670—750). В состоянии покоя атом находится в основном состоянии (?₀), имея минимальный запас энергии. Вспомним электронную формулу внешнего слоя атома натрия: f^Na…3s^]pd — это основное состояние. При поглощении энергии извне атом возбуждается — электрон наружного слоя 3s¹ переходит на атомные орбитали с большим запасом энергии: 3s —" 3р (?_х); 3р —" 3d (?₂) и т. д.- это возбужденное состояние длится мгновения (~10^-8 с), после чего электрон возвращается в менее возбужденное или основное состояние, излучая кванты электромагнитного излучения (фотоны).

Один атом за один акт поглощает или испускает только один фотон с определенной энергией (частотой). Вещество состоит из множества одинаковых атомов, способных поглощать или испускать фотоны разных частот. Совокупность всех фотонов одной и той же частоты составляет спектральную линию.

Спектральную линию, возникающую при поглощении, называют абсорбционной, при испускании — эмиссионной. Совокупность всех абсорбционных или эмиссионных линий называется спектром вещества: абсорбционным (спектр поглощения) или эмиссионным (спектр испускания). Наиболее интенсивная (резонансная) спектральная линия элемента называется аналитической — для натрия она равна 589 нм. Ее используют в атомно-эмиссионном анализе для качественного и количественного определения элемента. В зависимости от диапазона электромагнитного излучения атомов различают несколько методов спектрального анализа. В табл. 8.2 представлены методы атомной спектроскопии, применяемые для элементного анализа строительных материалов.

Рентгено-флуоресцентный анализ обеспечивает определение содержания элементов от натрия до плутония.

Образцы не требуют специальной пробоподготовки. Широкое применение в анализе грунтов и строительных смесей находят спектрометры серии «Спектроскан МАКС».

Таблица 8.2

Основные методы атомной спектрометрии в анализе строительных материалов.

Рентгеновские методы основаны на энергетических переходах внутренних электронов атомов, они не требуют атомизации вещества и позволяют исследовать твердые пробы без предварительной подготовки. Разновидности рентгеновских методов — ОЭС-спектроскопия (оже-электронная), рентгеновский электронно-зондовый анализ — используют, в основном, для исследования строения веществ.