Типы пламенных фотометров и их характеристика

В лабораторной практике используют как пламенные фотометры со светофильтрами, так и спектрофотометры для пламенной фотометрии.

Пламенные фотометры со светофильтрами служат главным образом для определения в растворах калия, натрия, кальция и иногда лития, т. е. для анализа объектов простого состава. Работают они обычно на низкотемпературном пламени смесей горючих газов с воздухом; распылители их снабжены специальными камерами для удержания крупных капелек аэрозоля, не испаряющихся в пламени. 6 нашей стране выпускаются пламенные фотометры марок ФПФ-58, ФПЛ-1 и ПФМ.

Спектрофотометры для пламенной фотометрии более чувствительны и обеспечивают высокую монохроматизацию излучения. Они снабжены специальными горелками для сжигания смесей горючих газов с кислородом, причем газы смешиваются у выхода из сопла, анализируемый раствор впрыскивается непосредственно в пламя. Примером спектрофотометра для пламенной фотометрии может служить прибор ПАЖ-1. ;

Пламенный фотометр Цейса (ГДР) работает на горючих газах (ацетилене, светильном газе, пропан-бутане, парах бензина) в смеси с воздухом, но не с кислородом. К используемым при этом газовым баллонам присоединяют редукторы для понижения давления газа и поддержания его постоянным перед введением в фотометр (присоединяет редукторы к баллонам специалист по автогенной сварке). Этот прибор может также работать на природном газе от сети, что дает ему определенные преимущества. Горелка снабжена насадками (сетками, предотвращающими проскок пламени) для сжигания различных газов. Фотометр Цейса снабжен комплектом из пяти светофильтров со следующими максимумами светопропускания (нм): для определения калия 769,9. лития 678,8, кальция 622, натрия 589,9, магния 384. Обычно определения выполняют с помощью градуировочного графика.

Пламенный фотометр «ФЛАФО-4» (ГДР) предназначен для определения калия, натрия и кальция в растворах; работает на пламени смеси пропана с воздухом. Это двухканальный фотометр, что позволяет определять одновременно два элемента в одной пробе. Чувствительность определений на нем составляет 1 • 10³ мкг калия или натрия в 1 мл.

Пламенный фотометр «ФЛАФО-4» имеет светофильтры, пропускающие только излучения аналитических линий, характерных для определяемого элемента. Изображение пламени при помощи линз проецируется на приемник излучения, которым служит селеновый фотоэлемент. Содержание элементов в растворе определяют по градуировочному графику.

Фотометр пламенный лабораторный ФПЛ-1 — фильтровый фотометр для количественного определения калия, натрия и кальция в растворах; источником возбуждения спектров служит пламя горючей смеси пропан — бутан — воздух. Для выделения спектральных линий определяемых элементов используют интерференционные светофильтры с максимумами светопоглощения (нм): Для калия 785, кальция 622 и натрия 589. Мешающие излучения поглощаются адсорбционными светофильтрами. Продолжительность одного измерения около 30 с. В пламенном фотометре ФПЛ-1 фотоприемником является фотоэлемент Ф-9, а выходной сигнал фиксируется стрелочным амперметром М-266-М. Нижние пределы определения для калия и натрия 0,5 мкг/мл (или 5*10*5%), а Для кальция 5 мкг/мл (5*10`4%). Определения выполняют по градуировочным графикам.

Анализатор жидкости пламенно-фотометрический ПАЖ-1 (пламенный анализатор жидкости) выпускается Киевским заводом аналитических приборов. Это современный, весьма совершенный (но слишком сложный в учебной работе) прибор, предназначенный для определения микроколичеств лития, натрия, калия и кальция в растворах методом спектрофотометрии пламени.

Пламенный спектрофотометр ПАЖ-1 применяют на атомных и тепловых электростанциях при анализе вод и топлив. Он работает на горючих смесях пропан — бутан — воздух или природный газ — воздух.

Этот прибор состоит из пламенно-спектрофотометрического анализатора, специального мембранного компрессора, регулятора давления газа, газобаллонного редуктора, баллона с пропан-бутаном и стабилизатора напряжения; имеет сложную оптическую систему.

Содержание металлов в растворах находят по градуировочному графику, полученному с помощью стандартных растворов.

Пламенный фотометр ПФА-378 предназначен для определения концентрации в растворах ионов щелочных и щелочно-земельных металлов Na, K, Li, Са в растворах путем измерения интенсивности их эмиссионных линий при распылении анализируемого раствора в пламени газовой горелки. Дополнительно — Sr, Cz, Rb, Ва.

Все элементы определяются в пробе одновременно, а их концентрации рассчитывается автоматически с использованием сохраняемых в памяти анализатора градуировок.

Отличительной особенностью анализатора является возможность контроля в процессе работы температуры газового пламени. Поддержание постоянной температуры пламени позволяет не выполнять градуировку прибора после каждого его включения. При использовании нескольких методик измерений, обеспечивается возможность сохранения в памяти анализатора до 5 градуировок на каждый определяемый элемент.

Анализатор имеет внутр. память на 512 результатов измерений и возможность авт. запуска измерения и сохранения результата. Это обеспечивает высокую производительность и определение концентрации не менее 5 образцов в минуту. Накопленные в памяти анализатора результаты измерений могут просматриваться на его внутреннем индикаторе, выводится в файлы на ЭВМ по интерфейсам RS-232 или USВ, записываться на флэш-память, печататься на принтере.

Область применения.

Анализатор применяется в медицине, энергетике, сельском хозяйстве, на предприятиях водоснабжения, в химической, стекольной, металлургической и других отраслях промышленности.

По условиям эксплуатации в части воздействия климатических факторов внешней среды анализатор относится к исполнению УХЛ категории 4.2 по ГОСТ 15 150–69.

Принцип работы.

В основу работы пламенного фотометра положен метод фотометрии эмиссии химических элементов в пламени. Раствор, содержащий исследуемый элемент, в виде аэрозоля вводится в пламя газовой горелки. Эмиссионное излучение элементов разлагается в спектр оптической системой с использованием дифракционной решетки. Спектральное излучение регистрируется приемником на фотодиодной линейке. Микропроцессорная система фотометра измеряет интенсивность эмиссионных линий элементов и отображает результаты измерений на индикаторе в единицах концентрации исследуемого раствора.

В качестве горючего газа в пламенном фотометре используется смесь пропан-бутан.

Доп. возможности анализатора ПФА-378, которые обеспечиваются по требованию заказчика с доп. Оплатой Анализ большего числа элементов. Дополнительно: Стронций, Цезий, Рубидий, Барий.

Повышение чувствительности определения элементов до 50 раз.

Возможность использования специальных методик измерений:

«Внутреннего стандарта». Обеспечивает высокую точность (не хуже 1,5% суммарной отн. погрешности) и устранение «грубых» ошибок (которые возможны из-за неконтролируемых изменений параметров, — например, засорение распылителя). Для реализации методики в раствор необходимо добавлять доп. элемент. Обеспечивается возможность определения одновременно 2 и более элементов. Например: одновременное определение Nа и К в медицине.

«Ограждающих стандартных растворов». Последовательное измерение образца и двух стандартных растворов — с большей и меньшей концентрациями. При 5 последовательных измерениях обеспечивается точность не хуже 1% суммарной отн. погрешности. Высокая производительность (не менее чем в 10 раз по сравнению с др. пламенными фотометрами) обеспечивается авт. запуском и расчетом результата измерений.

«Методики пользователя» — одновременное определение нескольких элементов и автоматический расчет результата измерений (например, для устранения матрицы влияния элементов, реализация метода «добавок» и др.).

Подключение к внешней ПЭВМ для хранения и обработки результатов измерений и градуировок: 4.1 Непосредственное подключение кабелем к порту RS232 или USВ ПЭВМ. 4.2 Через флэш-память.

Расширенный диапазон определения концентрации — от 0,01 мкг/л до 1 г/л (т.е увеличение диапазона регистрации от 200 до 100 тыс. раз).

Уменьшение расхода пробы на 1 измерение до 5 раз (до 0,5 мл на одно измерение).