مطيافية الانبعاث الذري البلازمي المقترن بالحث

📅 آخر تحديث: ٥ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٥ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة
مطياف الانبعاث الذري ICP.

مطيافية الانبعاث الذري البلازمي المقترن بالحث ( ICP-AES )، والتي يشار إليها أيضًا باسم مطيافية الانبعاث الضوئي البلازمي المقترن بالحث (ICP-OES)، هي تقنية تحليلية تستخدم للكشف عن العناصر الكيميائية. إنه نوع من مطيافية الانبعاث التي تستخدم البلازما المقترنة بالحث لإنتاج ذرات وأيونات مثارة تنبعث منها إشعاعات كهرومغناطيسية عند أطوال موجية مميزة لعنصر معين . [1] البلازما هي مصدر عالي الحرارة لغاز المصدر المؤين (غالبًا الأرجون). يتم دعم البلازما والحفاظ عليها عن طريق الاقتران الاستقرائي من الملفات الكهربائية بترددات ميغا هرتز. تتراوح درجة حرارة المصدر من 6000 إلى 10000 كلفن. تتناسب شدة الانبعاثات من أطوال موجية مختلفة من الضوء مع تركيزات العناصر داخل العينة.

الآلية

شعلة بلازما ICP.

يتكون ICP-AES من جزأين: ICP والمطياف الضوئي . يتكون شعلة ICP من 3 أنابيب زجاجية كوارتز متحدة المركز. [2] يحيط ملف الإخراج أو "العمل" لمولد التردد اللاسلكي (RF) بجزء من شعلة الكوارتز هذه. يستخدم غاز الأرجون عادةً لإنشاء البلازما .

تحتوي أجهزة التحكم في درجة الحرارة على وضعين للتشغيل، يُطلق عليهما الوضع السعوي (E) مع كثافة بلازما منخفضة والوضع الحثي (H) مع كثافة بلازما عالية، ويحدث انتقال وضع التسخين من E إلى H باستخدام مدخلات خارجية. [3] يتم تشغيل الشعلة في الوضع H.

عندما يتم تشغيل الشعلة، يتم إنشاء مجال كهرومغناطيسي مكثف داخل الملف بواسطة إشارة التردد اللاسلكي عالية الطاقة المتدفقة في الملف. يتم إنشاء إشارة التردد اللاسلكي هذه بواسطة مولد التردد اللاسلكي الذي يعد في الواقع جهاز إرسال لاسلكي عالي الطاقة يحرك "ملف العمل" بنفس الطريقة التي يحرك بها جهاز الإرسال اللاسلكي النموذجي هوائي الإرسال. تعمل الأجهزة النموذجية إما بتردد 27 أو 40 ميجا هرتز. [4] يتم إشعال غاز الأرجون المتدفق عبر الشعلة بوحدة تسلا التي تخلق قوس تفريغ قصير عبر تدفق الأرجون لبدء عملية التأين. بمجرد "إشعال" البلازما، يتم إيقاف تشغيل وحدة تسلا.

يتأين غاز الأرجون في المجال الكهرومغناطيسي المكثف ويتدفق في نمط دوراني متماثل معين نحو المجال المغناطيسي لملف التردد اللاسلكي. ثم يتم توليد بلازما مستقرة وعالية الحرارة تبلغ حوالي 7000 كلفن نتيجة للتصادمات غير المرنة التي تنشأ بين ذرات الأرجون المحايدة والجسيمات المشحونة. [5]

تقوم مضخة تمعجية بتوصيل عينة مائية أو عضوية إلى جهاز رذاذ تحليلي حيث يتم تحويلها إلى ضباب وإدخالها مباشرة داخل لهب البلازما. تصطدم العينة على الفور بالإلكترونات والأيونات المشحونة في البلازما وتتحلل هي نفسها إلى أيونات مشحونة . تتفكك الجزيئات المختلفة إلى ذراتها الخاصة التي تفقد الإلكترونات بعد ذلك وتتحد مرة أخرى في البلازما، مما يؤدي إلى إطلاق إشعاعات بأطوال موجية مميزة للعناصر المعنية.

في بعض التصميمات، يتم استخدام غاز القص، وعادة ما يكون النيتروجين أو الهواء المضغوط الجاف "لقطع" البلازما في نقطة معينة. ثم يتم استخدام عدسة نقل واحدة أو اثنتين لتركيز الضوء المنبعث على شبكة حيود حيث يتم فصله إلى أطوال موجية مكونة له في مطياف ضوئي. في تصميمات أخرى، تصطدم البلازما مباشرة بواجهة بصرية تتكون من فتحة يخرج منها تدفق ثابت من الأرجون، مما يحرف البلازما ويوفر التبريد مع السماح للضوء المنبعث من البلازما بالدخول إلى الغرفة البصرية. تستخدم تصميمات أخرى الألياف البصرية لنقل بعض الضوء إلى غرف بصرية منفصلة.

داخل الغرفة (الغرف) الضوئية، بعد فصل الضوء إلى أطواله الموجية المختلفة (الألوان)، يتم قياس شدة الضوء باستخدام أنبوب أو أنابيب مضاعفة ضوئية موضوعة فعليًا لعرض الطول الموجي المحدد (الأطوال الموجية) لكل خط عنصر مشارك، أو في الوحدات الأكثر حداثة، تسقط الألوان المنفصلة على مجموعة من أجهزة الكشف الضوئي شبه الموصلة مثل أجهزة اقتران الشحنة (CCDs). في الوحدات التي تستخدم مجموعات أجهزة الكشف هذه، يمكن قياس شدة جميع الأطوال الموجية (ضمن نطاق النظام) في وقت واحد، مما يسمح للجهاز بتحليل كل عنصر تكون الوحدة حساسة له في وقت واحد. وبالتالي، يمكن تحليل العينات بسرعة كبيرة.

يتم بعد ذلك مقارنة شدة كل خط بشدة التركيزات المعروفة للعناصر والتي تم قياسها مسبقًا ، ويتم بعد ذلك حساب تركيزاتها عن طريق الاستيفاء على طول خطوط المعايرة (استخدام منحنى المعايرة ).

بالإضافة إلى ذلك، تقوم برامج خاصة بشكل عام بتصحيح التداخلات الناجمة عن وجود عناصر مختلفة داخل مصفوفة عينة معينة.

تاريخ

كانت أول محاولة منشورة لاستخدام انبعاثات البلازما كمصدر للتحليل الطيفي في عام 1956 بواسطة يوجين بادارو. [6] في عام 1964، كان ستانلي جرينفيلد الذي يعمل في ألبرايت وويلسون أول من استخدم ICP للتحليل غير التجريبي. [6] تم إنتاج أول آلة تجارية بواسطة KONTRON في عام 1975. [6]

التطبيقات

تشمل أمثلة تطبيق ICP-AES تحديد المعادن في النبيذ، [7] والزرنيخ في الطعام، [8] والعناصر النزرة المرتبطة بالبروتينات. [9] تُستخدم طرق ICP-AES لاختبار تلوث المعادن في مياه الشرب ومياه الصرف الصحي. [10]

يتم استخدام ICP-AES على نطاق واسع في معالجة المعادن لتوفير البيانات حول درجات مختلف الجداول، لبناء موازين الكتلة.

في عام 2008، تم استخدام هذه التقنية في جامعة ليفربول لإثبات أن تميمة تشي رو التي عُثر عليها في شيبتون ماليت والتي كان يُعتقد سابقًا أنها من بين أقدم الأدلة على المسيحية في إنجلترا ، [11] يرجع تاريخها إلى القرن التاسع عشر فقط. [12] [13] [14]

غالبًا ما يتم استخدام ICP-AES لتحليل العناصر النزرة في التربة، ولهذا السبب غالبًا ما يتم استخدامه في الطب الشرعي لتحديد أصل عينات التربة الموجودة في مسرح الجريمة أو على الضحايا وما إلى ذلك. إن أخذ عينة واحدة من عينة التحكم وتحديد التركيب المعدني وأخذ العينة المأخوذة من الأدلة وتحديد التركيب المعدني يسمح بإجراء مقارنة. في حين أن أدلة التربة قد لا تكون قائمة بذاتها في المحكمة، إلا أنها بالتأكيد تعزز الأدلة الأخرى.

كما أنها أصبحت بسرعة الطريقة التحليلية المفضلة لتحديد مستويات العناصر الغذائية في التربة الزراعية. ثم تُستخدم هذه المعلومات لحساب كمية الأسمدة المطلوبة لتعظيم إنتاجية المحاصيل وجودتها.

يستخدم تحليل زيت المحرك ICP-AES لتحليل زيت المحرك . يكشف تحليل زيت المحرك المستعمل الكثير عن كيفية تشغيل المحرك. ستترسب آثار التآكل في الأجزاء التي تتآكل في المحرك في الزيت والتي يمكن اكتشافها باستخدام تحليل ICP-AES. يمكن أن يساعد تحليل ICP-AES في تحديد ما إذا كانت الأجزاء معطلة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لتحليل ICP-AES تحديد كمية بعض إضافات الزيت المتبقية وبالتالي الإشارة إلى مدة الخدمة المتبقية للزيت. غالبًا ما يستخدم تحليل الزيت من قبل مدير الأسطول أو عشاق السيارات المهتمين بمعرفة أكبر قدر ممكن عن تشغيل محركهم. يستخدم تحليل ICP-AES أيضًا أثناء إنتاج زيوت المحرك (وغيرها من زيوت التشحيم) لمراقبة الجودة والامتثال لمواصفات الإنتاج والصناعة.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ تومسون، مايكل؛ والش، ج. نيكولاس (1989). "دليل مطيافية البلازما المقترنة بالحث". SpringerLink . doi :10.1007/978-1-4613-0697-9.
  2. ^ Hieftje, Gary; et al. (1982). "Design and Construction of a Low-Flow, Low-Power Torch for Inductively Coupled Plasma Spectrometry". Applied Spectroscopy . 36 (6): 627–631. Bibcode :1982ApSpe..36..627R. doi :10.1366/0003702824639105. S2CID  97527015. تم الاسترجاع في 5 أبريل 2015 .
  3. ^ هيو تشانج لي (2018) مراجعة البلازما المقترنة بالحث: التطبيقات النانوية وفيزياء الهستيريسيس ثنائية الاستقرار 5 011108 https://doi.org/10.1063/1.5012001
  4. ^ Hieftje, Gary; et al. (2006). "Effect of the plasma Operating frequency on the figures of merit of an inductively coupled plasma time-of-flight mass spectrometer". مجلة مطياف الذرات التحليلي . 21 (2): 160–167. doi :10.1039/B515719F . تم الاسترجاع في 5 أبريل 2015 .
  5. ^ Haung, Mao; Hieftje, Gary (1989). "Simultaneous measurement of spatially solved electron degrees, electron number densities and gas degrees by laser light scattering from the ICP". Spectrochimica Acta الجزء ب: التحليل الطيفي الذري . 44 (8): 739–749. Bibcode :1989AcSpe..44..739H. doi :10.1016/0584-8547(89)80072-2. مؤرشف من الأصل في 24 سبتمبر 2017.
  6. ^ abc Ohls, Knut; Bogdain, Bernhard (2016). "تاريخ التحليل الطيفي للانبعاث الذري البلازمي المقترن بالحث: من البداية حتى اقترانه مع مطيافية الكتلة". مجلة مطيافية الذرات التحليلية . 31 : 22–31. doi :10.1039/C5JA90043C.
  7. ^ Aceto M, Abollino O, Bruzzoniti MC, Mentasti E, Sarzanini C, Malandrino M (2002). "تحديد المعادن في النبيذ باستخدام التحليل الطيفي الذري (flame-AAS, GF-AAS and ICP-AES); مراجعة". إضافات وملوثات الأغذية . 19 (2): 126–33. doi :10.1080/02652030110071336. PMID  11820494. S2CID  28850410.
  8. ^ Benramdane L, Bressolle F, Vallon JJ (1999). "التكوين النوعي للزرنيخ في البشر والمنتجات الغذائية: مراجعة". مجلة العلوم الكروماتوغرافية . 37 (9): 330-44. doi : 10.1093/chromsci/37.9.330 . PMID  10497786.
  9. ^ Ma R, McLeod CW, Tomlinson K, Poole RK (2004). "تحديد أنواع العناصر النزرة المرتبطة بالبروتين عن طريق الرحلان الكهربائي للهلام ومطياف الذرات". الرحلان الكهربائي . 25 (15): 2469–77. doi :10.1002/elps.200405999. PMID  15300764. S2CID  11012108.
  10. ^ "طرق الاختبار الكيميائية المعتمدة بموجب قانون المياه النظيفة". واشنطن العاصمة: وكالة حماية البيئة الأمريكية. 2022-12-28. رقم الطريقة 200.5، 200.7.
  11. ^ ليتش، بيتر (1991). شيبتون ماليت: الرومان البريطانيون والمسيحيون الأوائل في سومرست . برمنغهام: وحدة علم الآثار الميدانية بجامعة برمنغهام. رقم ISBN 978-0-7044-1129-6.
  12. ^ سافيل، ريتشارد (2008-09-18). "تميمة مسيحية قديمة تم إعلانها مزيفة". ديلي تلغراف . لندن. مؤرشف من الأصل في 2008-09-19 . تم استرجاعه في 2008-09-18 .
  13. ^ "اختبارات جديدة تتحدى عمر التميمة". بي بي سي نيوز . بي بي سي. 2008-09-18 . تم الاسترجاع في 2008-09-18 .
  14. ^ دي بروكسل، سيمون (2008-09-16). "الصليب الفضي المسيحي الروماني البريطاني قد يكون مزيفًا". تايمز أونلاين . لندن: التايمز . تم الاسترجاع في 2008-09-18 .[ رابط معطل ]
  • مطيافية البلازما المقترنة بالحث/الانبعاث الضوئي في موسوعة الكيمياء التحليلية
  • مصدر إثارة البلازما المقترنة بالحث (ICP) [مطلوب اسم المستخدم وكلمة المرور]
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=مطيافية_الانبعاث_الذري_للبلازما_المقترنة_بالحث&oldid=1247966157"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate