Люминесцентные методы анализа

В качественном люминесцентном анализе по цвету свечения и особенно по спектрам люминесценции можно установить присутствие того или иного вещества в пробе. При сопоставлении спектров люминесценции пробы и индивидуальных веществ, которые могут входить в состав пробы, основное внимание обращают на положение максимумов и ширину полос, наличие и характер их тонкой структуры. Установить присутствие вещества в пробе по цвету ее свечения или спектру люминесценции - задача непростая. Сложность этой задачи обусловлена тем, что многие вещества обладают одинаковым (с точки зрения восприятия человеческим глазом) свечением, а спектры их люминесценции состоят из широких, размытых полос.

В этом случае нельзя рассчитывать на успешную идентификацию веществ. Лишь немногие вещества обладают достаточно четкими и характерными спектрами люминесценции, позволяющими надежно установить их присутствие в пробе. К ним относятся соединения урана (VI), лантаноидов, бензопирены, порфирины и др. 
        При наличии в пробе нескольких люминофоров обычно проводят процедуру их разделения, используя чаще всего методы экстракции и хроматографии. Селективно возбуждая спектры люминесценции отдельных компонентов, в некоторых случаях удается провести качественный анализ многокомпонентных проб, минуя процедуру предварительного разделения компонентов. 
       На основании изучения спектров люминесценции можно сделать некоторые выводы относительно химической структуры исследуемого вещества, а также проследить за изменением, претерпеваемым веществом во времени. Для обнаружения веществ, не обладающих собственной люминесценцией, используют реакции, приводящие к образованию люминофоров, - так называемые люминесцентные реакции. Иногда наличие искомого вещества в пробе удается установить по частичному или полному тушению люминесценции вспомогательного люминофора, введенного в пробу.

Чаще всего для возбуждения люминесценции используют источники ультрафиолетового (УФ) излучения. Если же люминофор обладает интенсивным поглощением в видимой области спектра, то для возбуждения его люминесценции можно использовать лампу накаливания. В настоящее время для возбуждения люминесценции все чаще используют лазерное излучение. 
        Люминесцентный метод анализа, так же как и фотометрический метод, относятся к группе оптических методов анализа, и потому они имеют много общего. Однако по сравнению с фотометрией люминесцентный метод имеет существенные преимущества. Прежде всего, чувствительность люминесцентного метода гораздо выше чувствительности фотометрического метода. Это связано с тем, что в люминесцентном методе определяют абсолютную величину светового потока, испускаемого возбужденной молекулой, и, таким образом, отношение полезного сигнала к шуму очень велико. В противоположность фотометрическому методу (где измеряется величина отношения двух световых потоков) в люминесцентном методе величина фототока, пропорциональная свету люминесценции, может быть многократно усилена электронным усилителем. Последнее обстоятельство позволяет определять количества вещества, на один-два порядка меньшие, чем в фотометрическом методе анализа.

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Аппаратура для люминесцентных  измерений

 

При проведении люминесцентного анализа необходимо измерять всевозможные спектрально-люминесцентные характеристики люминофора: интенсивность люминесценции, спектр возбуждения, спектры люминесценции и др. С этой целью используют различные люминесцентные приборы. Каждый такой прибор включает в себя шесть основных узлов:

– источник возбуждающего света; 
– селектор частоты возбуждающего света и частоты люминесценции; 
– кюветное отделение, предназначенное для размещения кюветы с измеряемым образцом (стандартным образцом или пробой); 
– фотоприемник люминесценции (фотоэлемент, фотоумножитель, фотодиод); 
– усилитель сигнала; 
– миллиамперметр.

          Приборы, предназначенные для измерения  флуоресценции, можно разделить на три категории: – флуориметры, флуоресцентные приставки к спектрофотометрам и спектрофлуориметры. Схема простейшего флуориметра приведена на рисунке 2.  
         Во флуориметрах селекция частот возбуждающего света и света флуоресценции осуществляется с помощью светофильтров. Флуориметры применяют для проведения серийных анализов, где снижение селективности не является большим недостатком, а высокая чувствительность, напротив, представляет собой важное достоинство.

Рисунок 2 - Схема простейшего флуориметра

1 − источник УФ излучения; 2 −  первичный светофильтр;  
3 − кювета с образцом; 4 − вторичный светофильтр; 
5 − фотоприемник; 6 - усилитель; 7 − миллиамперметр 
 

           При  измерении флуоресценции с помощью  флуориметров существенное значение имеет правильный выбор светофильтров, необходимых для разделения света, возбуждающего флуоресценцию (первичный светофильтр), и света флуоресценции (вторичный светофильтр). Первичный светофильтр должен пропускать свет в области поглощения определяемого вещества и не должен пропускать свет в области, отвечающей флуоресценции вещества. Вторичный светофильтр должен пропускать флуоресценцию, но возбуждающий свет должен им полностью поглощаться. Источниками возбуждающего света во флуориметрах обычно служат ртутные лампы низкого давления. С целью получения практически сплошного спектра излучения внутренние стенки этих ламп часто покрывают люминофором.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Практическое применение

 

В практике люминесцентных методов значительно место занимает анализ обнаружения. По люминесценции фосфора и других веществ обнаруживают инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское и Ɣ-излучения, регистрируют потоки протонов, нейтронов, электронов, α-частиц .Известны люминесцентные способоы диагностики различных заболеваний. В оптико-механической промышленности люминесцентный анализ обнаружения используют для маркировки различных сортов стекла, в резиновой промышленности для контроля состава шихты, бумажной - для установления качестваа целлюлозы, в алмазодобывающей промышленности по характерному свечению отбирают алмазы и т.д.

Методы люминесцентного анализа успешно используют в анализе лантиноидов, соединений урана и ряда других элементов.Люминесцентной способоностью обладают многие органические соединения: бензол, нафталин и их многочисленные производные, биологически активные вещества (витамины, антибиотики, гормоны), и многие пигменты и т.д. Благодаря низкому пределу обнаружения и простоте применяемой аппаратуры люминесцентный анализ успешно развивается и является одним из перспективных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод

 

Поставленные задачи и цели данной контрольной работы раскрыты и изучены.

Важнейшей особенностью люминесцентного метода анализа является его применяемость  к определению микропримесей. Погрешность составляет 5-7 %. Применимость люминесцентного анализа очень широка. Он может быть использован для определения почти любого элемента, многих оргническиз, биологически активных и других веществ.

Благодаря низкому пределу обнаружения и простоте применяемой аппаратуры люминесцентный анализ успешно развивается и является одним из перспективных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

 

1. Васильев, В.П. Аналитическая химия. В 2 кн. Кн. 2: Физико-химические методы анализа : учеб. Для студ. Вузов,обучающихся по химико-технолог. Спец. / В.П. Васильев. – 6-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2007. – 383, [1]с.: ил.
2. Гришаева Т.И. Методы люминесцентного анализа: Учебное пособие для вузов. СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2003. 226 с. + илл
3. Барковский Е.В., Ткачёв С.В. – Аналитическая химия – Минск.: В.шк, 2004