Um ein Element zu identifizieren, werden in den Labors verschiedene Analysetechniken und -geräte eingesetzt.
Jede Technik hat ihre eigenen Grundsätze und Anwendungen.
Zu diesen Methoden gehören die Ultraviolett-Spektralphotometrie (UV), die Atomabsorptionsspektralphotometrie (AAS), die Atomfluoreszenzspektralphotometrie (AFS), die Atomemissionsspektralphotometrie (AES), die induktiv gekoppelte Plasmamassenspektrometrie (ICP-MS) und die Röntgenfluoreszenzspektrometrie (XRF).
Jede Technik bietet einzigartige Merkmale und eignet sich für unterschiedliche Arten von Analysen.
Diese Analysen reichen von qualitativ bis quantitativ.
Sie decken auch einfache bis komplexe Probenzusammensetzungen ab.
5 Schlüsseltechniken erklärt
1. Ultraviolettes/sichtbares Spektralphotometer (UV)
Prinzip: Nutzt das Beersche Gesetz zur Messung der Absorption von Licht durch eine Probe, die proportional zu ihrer Konzentration ist.
Merkmale: Hohe Empfindlichkeit, gute Selektivität, hohe Genauigkeit, breiter anwendbarer Konzentrationsbereich und niedrige Analysekosten.
2. Atomabsorptions- und Fluoreszenzspektrophotometer
Atomabsorptionsspektroskopie (AAS): Basiert auf der Absorption von Licht durch gasförmige Atome, was zu Übergängen der Außenelektronen vom Grundzustand in den angeregten Zustand führt.
Atomare Fluoreszenzspektroskopie (AFS): Misst die Intensität der von Atomen unter Strahlungsanregung emittierten Fluoreszenz.
Merkmale der AAS: Hohe Empfindlichkeit, gute Selektivität, einfache Bedienung und gute Messgenauigkeit.
Merkmale der AFS: Niedrige Nachweisgrenze, weniger Interferenzen, einfacher Geräteaufbau und großer linearer Bereich.
3. Atomemissionsspektrophotometer (AES)
Prinzip: Es handelt sich um die Emission von Licht durch Atome, wenn Elektronen aus dem angeregten Zustand in den Grundzustand zurückkehren.
Merkmale: Hohe Temperatur, gute Nachweisgrenze, Stabilität und großer linearer Bereich.
4. Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS)
Prinzip: Ionisierung der Probenkomponenten zur Erzeugung von Ionen mit unterschiedlichem Ladungs-Masse-Verhältnis, die von einem Massenspektrometer analysiert werden.
Merkmale: Großer Massenmessbereich, hohe Auflösung und hohe absolute Empfindlichkeit.
5. Röntgenfluoreszenzspektrophotometer (XRF)
Prinzip: Die Elemente in einer Probe werden angeregt, sekundäre Röntgenstrahlen zu emittieren, die für die Energie oder Wellenlänge der Elemente charakteristisch sind.
Merkmale: Zerstörungsfreie Prüfung, Nachweis mehrerer Elemente und Anwendbarkeit in der Materialwissenschaft und Geologie.
Silizium-Drift-Detektoren (SDD) in XRF
Funktion: Ionisiert bei Bestrahlung mit Röntgenstrahlen und erzeugt eine Ladung, die proportional zur Elementmenge in der Probe ist.
Auswahl-Kriterien: SDDs bieten eine bessere Auflösung und sind weniger anfällig für Temperaturschwankungen, wodurch sie sich für komplexe Proben und niedrige Nachweisgrenzen eignen.
Anwendungen von XRF
Materialwissenschaft und Geologie: Liefert genaue Daten zum Elementgehalt und eine schnelle Analyse der Elementzusammensetzung von Gestein und Erzen.
Identifizierung von Legierungsgraden: Ermöglicht die Identifizierung von über 1.000 gängigen Legierungen und die Analyse von Edelmetallen mit unterschiedlichen Analysezeiten für unterschiedliche Genauigkeiten.
Diese Techniken ermöglichen zusammen eine umfassende Analyse von Elementen in verschiedenen Probentypen.
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