Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle ; Department Analytik

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Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle ; Department Analytik

Aufbaustudium "Analytik und Spektroskopie“

Atomemission : analytische Methoden

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Flammenemission

Funken – AES (OES)

Bogenspektralanalyse

ICP – Atomemissionspektrometrie ICP-AES (OES)Gas-stabilisierte Lichtbögen

Glimmentladung

(Graphitrohremissionsspektrometrie)

(FANES, FAPES)

MIP – AES (OES)

Lasermikrospektralanalyse ; Laser – AES (OES)

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Flammenemission

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Flammenspektralanalyse

Anforderungen: Lösungen (Gase)

Charakteristik: Richtigkeit: hohe apparative Selektivität

Linienarmut (wenig Interferenzen)

Matrixeffekte groß (Zerstäubung, Dissoziation, Ionisation)

LOD (limit of detection) ~0.05 –1 mg l-1– Bereich (analytbedingt)

Arbeitsbereich 1 …. < 3 Zehnerpotenzen

RSD (Reproduzierbarkeit) 0.1 % (bei 100 mg l-1)

10 % (bei 0.1 mg l-1)

Analyte Alkalielemente; Erdalkalien, Ga, Tl, In, REE

Probenvorbereitung wässrige Proben : gering, Feststoffe: Aufschluß, etc.

Probenvolumen: > 5 ml; (FIA (< 100 µl)

Kosten rel. gering

Arbeiten mit Standardaddition empfehlenswert leicht automatisierbar

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Funken – AES (OES)

Anforderungen: elektrisch leitendes Material

Charakteristik: Analytik im oberflächennahen Bereich

LOD (limit of detection) mg kg-1 – Bereich

Arbeitsbereich 10-2 – 5 % (Masse)

RSD (Reproduzierbarkeit) < 5 – 1 %

Probenvorbereitung gering

Oberflächenglättung verbessert RSD

Arbeiten mit innerem Standard empfehlenswert

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ICP – Atomemissionspektrometrie ICP-AES (OES)

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Linienart ist von Bedeutung auf Emissionsintensität

Beobachtungshöhe (Temperatur, Elektronendruck)

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Gasfluss des Injektorgases (Temperatur, Elektronendruck)

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Vergleich Atom und Ionenlinien

Gasfluss des Injektorgases (Temperatur, Elektronendruck)

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Plasma - Leistung (Temperatur, Elektronendruck)

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Linienart ist von Bedeutung auf Emissionsintensität und Untergrund-Intensität

Δ Netto-Linienintensität

Plasma - Leistung (Temperatur, Elektronendruck)

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Interferenz durch spektrale Überlagerung: zwei Analyte

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Matrix-Elemente mit sehr linienreichen Emissionsspektren, z.B.

Fe, W, Mo, Ni, REE

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Matrix erzeugt sehr hohen molekularen Untergrund

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Komplexe Matrix

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ICP – Atomemissionspektrometrie ICP-AES (OES)Interferenz : Auswahl einer alternativen Emissionslinie

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Interferenz durch spektrale Überlagerung: Untergrundkorrekturen

z.B. durch Quarzplatte am Eintrittsspalt des Spektrometers

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Interferenz durch spektrale Überlagerung:

mathematische Varianten für Untergrundkorrekturen

Positionen für Korrektur und mathematische Modelle für Kalkulation

A; B; C recht einfach

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Matrix – Effektephysikalisch: Matrix beeinflusst direkt

Anregung der Atome & IonenIonisation

chemisch: Matrix beeinflusst direktVerdampfung (z.B. Aerosolpartikel)Dissoziation




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Matrixeffekte

Beispiel :

Konzentration von

Ca in Lösung

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Vorgehensweise bei Erstellung einer Analysen-Methode

• Ausgangsinformationwelche Elemente

welche Matrix (Zusammensetzung, Aufschlüsse erforderlich)

Stabilität der Proben (Konservierungsstrategien)

welche Konzentration der Analyte ist von Bedeutung

welche Reproduzierbarkeit bei welcher Konzentration ist erforderlich

welche Anforderungen an Richtigkeit (Auswahl von Referenzmaterialien, etc.)

gibt es Richtlinien (Normative) nach denen die Analysen erfolgen müssen

(Vergleichbarkeit)




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Vorgehensweise bei Erstellung einer Analysen-Methode

• Voruntersuchungen (qualitativ; semi-quantitativ)„scannen“ der Lösungen hinsichtlich Matrixkomponenten und Interferenzen

Abschätzung des Konzentrationsbereiches der für die Probe relevanten

Elemente durch Vergleich mit Kalibrationslösungen

Auswahl von interferenzfreien Linien und Festlegung von Korrekturmaßnahmen

(spektrale Interferenzen, Untergrund)




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Vorgehensweise bei Erstellung einer Analysen-Methode Optimierung der Methode

apparativen Parameter (Plasmaleistung, Beobachtungsposition, Gasfluss, Zerstäuber, Förderleistung

Anpassung der zu untersuchenden Proben an Kalibrationsbereiche (Verdünnen, Anreichern)eventuell Matrix – Abtrennung

KalibrationHerstellen von Kalibrationslösungen min. 5 (besser 7) Kalibrationslösungen

unterschiedlicher Konzentration matrix-angepaßt eventuell StandardadditionstechnikErstellen von Kalibrationsfunktionen Regression mit Zielfunktionen Empfindlichkeit, LOD, VarianzÜberprüfung der Richtigkeit mit Refernzmaterial

Messung der Probeständige Überprüfung der Richtigkeit der Ergebnisse durch Bestimmung in Kontroll- und

Blindproben (memory-Effekte, Änderung der apparativen Parameter)




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