zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2024-90-8-5-11zldm-2267Research ArticleАНАЛИЗ ВЕЩЕСТВАSUBSTANCES ANALYSISОпределение следов хрома атомно-ионизационном методом в водных стандартных растворах и арсениде галлия с использованием атомизатора «стержень – пламя»Determination of chromium traces by atomic ionization spectroscopy in aqueous standard solutions and in gallium arsenide using the «rod – flame» atomization systemХалмановА. Т.KhalmanovA. T.

Актам Тошкуватович Халманов,

140147, Самарканд, улица Лолазор, д. 70.

Aktam T. Khalmanov,

70, Lolazor ul., Samarkand, 140147.

a-xalmanov@umail.uzСамаркандский государственный университет архитектуры и строительства им. М. УлугбекаУзбекистанM. Ulugbek Samarkand State University of Architecture and ConstructionUzbekistan202423082024908511Copyright © Халманов А.Т., 20242024Халманов А.Т.Khalmanov A.T.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/2267

Настоящая работа посвящена определению следовых количеств хрома в его водных стандартных растворах и в особо чистом арсениде галлия методом атомно-ионизационной спектроскопии. Изучены одноступенчатые и двухступенчатые схемы возбуждения атомов хрома из основного 3d54s 7S3 состояния в септетные состояния 3d54p 7P2,3,4, 3d44s4p 7P2,3,4 с использованием атомизатора «стержень – пламя». Установлен механизм формирования атомно-ионизационного сигнала для двухступенчатой схемы возбуждения. Наиболее эффективными оказались двухступенчатые схемы возбуждения λ1 = 425,4 нм, λ2 = 451,4 нм и λ1 = 425,4 нм, λ2 = 426,1 нм, которым соответствует предел обнаружения хрома 50 пг/мл. Продемонстрирована возможность определения следов хрома в арсениде галлия с использованием атомизатора «стержень – пламя» на уровне 5 · 10–7 %. Предложено два способа повышения селективности и чувствительности атомно-ионизационного определения хрома: оптимизация температурной программы атомизатора «стержень – пламя» и использование двухступенчатого возбуждения атомов хрома. Показано, что основным мешающим фактором является фон, связанный с ионизацией матрицы. Предложены способы уменьшения или исключения влияния матрицы, что обеспечивает прямое определение элементов в пробах.

The results of the determination of trace amounts of chromium in aqueous standard solutions of chromium and in high purity gallium arsenide using atomic ionization spectroscopy are presented. Single — and two-step schemes of chromium atom excitation from the ground state 3d54s 7S3 to septet states 3d54p 7P2,3,4, 3d44s4p 7P2,3,4 were studied using a «rod – flame» atomizer. A mechanism of forming atomic-ionization signal for two-step excitation schemes is revealed. The most effective two step excitation schemes for chromium atoms were determined and experimentally studied at different wavelengths λ1 = 425.4 nm, λ2 = 451.4 nm; λ1 = 425.4 nm, λ2 = 426.1 nm. The low limit of chromium detection in aqueous water solutions was 50 pg/ml. The analytical potentiality of the «rod – flame» system for determining traces of chromium in gallium arsenide solutions has been demonstrated. The possibility of determining traces of chromium in gallium arsenide using a flame – rod atomizer at a level of 5 × 10–7 % is demonstrated. Two methods are proposed to increase the selectivity and sensitivity of atomic-ionization determination of chromium: optimization of the temperature program of the flame – rod atomizer and the use of two-stage excitation of chromium atoms. It is shown that the main interfering factor is the background attributed to the matrix ionization. Methods are proposed to reduce or eliminate the matrix impact, which ensure direct determination of elements in samples.

атомизатор«стержень – пламя»схема возбужденияатомизацияатомно-ионизационная спектроскопияхромарсенид галлияметод добавоквлияние матрицыrod – flame atomizerexcitation schemeatomizationatomic ionization spectroscopychromiumgallium arsenidestandard addition methodmatrix effectReferencesБольшаков А. А., Ганеев А. А., Немец В. М. Перспективы аналитической атомной спектрометрии / Успехи химии. 2006. Т. 75. ¹ 4. С. 322 – 338. DOI: 10.1070/RC2006v075n04ABEH001174Bol’shakov A. A., Ganeev A. A., Nemets V. M. Prospects in analytical atomic spectrometry / Russ. Chem. Rev. 2006. Vol. 75. N 4. P. 289 – 302. DOI: 10.1070/RC2006v075n04ABEH001174Fedosseev V. N., Kudryavtsev Yu., Mishin V. I. Resonance laser ionization of atoms for nuclear physics / Phys. Scr. 2012. Vol. 85. N 5. 058104. DOI: 10.1088/0031-8949/85/05/058104Fedosseev V. N., Kudryavtsev Yu., Mishin V. I. Resonance laser ionization of atoms for nuclear physics / Phys. Scr. 2012. Vol. 85. N 5. 058104. DOI: 10.1088/0031-8949/85/05/058104Зоров Н. Б., Кузяков Ю. Я., Новодворский О. А., Чаплыгин В. И. Оптогальванический эффект в племенах атмосферного давления: в сб. «Химия плазмы». — М.: Энергоатомиздат, 1987. С. 131 – 163.Zorov N. B., Kuzyakov Yu. Ya., Novodvorskii O. A., Chaplygin V. I. Optogalvanic effect in atmospheric pressure tribes: in the book «Plasma Chemistry». — Moscow: Énergoatomizdat, 1987. P. 131 – 163 [in Russian].Khalmanov A. T., Ko D. K., Lee J., et al. Study of Traces of Au and Ag Atoms by Resonant Laser Stepwise Ionization Spectroscopy / J. Korean Phys. Soc. 2004. Vol. 44. N 4. P. 843 – 848.Khalmanov A. T., Ko D. K., Lee J., et al. Study of Traces of Au and Ag Atoms by Resonant Laser Stepwise Ionization Spectroscopy / J. Korean Phys. Soc. 2004. Vol. 44. N 4. P. 843 – 848.Axner O., Rubinztein-Dunlor H. Detection of trace amounts of Cr by two laser-based spectroscopic techniques: laser-enhanced ionization in flames and laser-induced fluorescence in graphite furnace / Appl. Opt. 1993. Vol. 32. N 6. P. 867 – 884. DOI: 10.1364/AO.32.000867Axner O., Rubinztein-Dunlor H. Detection of trace amounts of Cr by two laser-based spectroscopic techniques: laser-enhanced ionization in flames and laser-induced fluorescence in graphite furnace / Appl. Opt. 1993. Vol. 32. N 6. P. 867 – 884. DOI: 10.1364/AO.32.000867Balykin V. I. The scientific career of V. S. Letokhov (10 November 1939 – 21 March 2009) / Phys. Scr. 2012. Vol. 85. N 5. 050302. DOI: 10.1088/0031-8949/85/05/050302Balykin V. I. The scientific career of V. S. Letokhov (10 November 1939 – 21 March 2009) / Phys. Scr. 2012. Vol. 85. N 5. 050302. DOI: 10.1088/0031-8949/85/05/050302Chekalin N. V., Khalmanov A., Marunkov A. G., et al. Determination of Co, Cr, Mn and Ni traces in fluorine containing materials for optical fibers using laser enhanced ionization techniques with flame and rod – flame atomizers / Spectrochim. Acta, Part B. 1995. Vol. 50. N 8. P. 753 – 761. DOI: 10.1016/0584-8547(94)00168-UChekalin N. V., Khalmanov A., Marunkov A. G., et al. Determination of Co, Cr, Mn and Ni traces in fluorine containing materials for optical fibers using laser enhanced ionization techniques with flame and rod – flame atomizers / Spectrochim. Acta, Part B. 1995. Vol. 50. N 8. P. 753 – 761. DOI: 10.1016/0584-8547(94)00168-UTemirov J. P., Chigarev N. V., Matveev O. I., et al. Dual-wavelength time-resolved resonance ionization imaging with cesium and mercury vapors / Appl. Spectrosc. 2004. Vol. 58. N 8. P. 1020 – 1022. DOI: 10.1366/0003702041655485Temirov J. P., Chigarev N. V., Matveev O. I., et al. Dual-wavelength time-resolved resonance ionization imaging with cesium and mercury vapors / Appl. Spectrosc. 2004. Vol. 58. N 8. P. 1020 – 1022. DOI: 10.1366/0003702041655485Nadeem A., Haq S. U. Oscillator strength measurements of the 5s5p3P1 → 5snd3D2 Rydberg transitions of cadmium / Spectrochim. Acta, Part B. 2010. Vol. 65. N 9 – 10. P. 842 – 846. DOI: 10.1016/j.sab.2010.07.004Nadeem A., Haq S. U. Oscillator strength measurements of the 5s5p3P1 → 5snd3D2 Rydberg transitions of cadmium / Spectrochim. Acta, Part B. 2010. Vol. 65. N 9 – 10. P. 842 – 846. DOI: 10.1016/j.sab.2010.07.004Горбатенко А. А., Ревина Е. И. Лазерный пробоотбор / Успехи химии. 2015. Т. 84. ¹ 10. С. 1051 – 1058. DOI: 10.1070/RCR4543Gorbatenko A. A., Revina E. I. Laser sampling / Russ. Chem. Rev. 2015. Vol. 84. N 10. P. 1051 – 1058. DOI: 10.1070/RCR4543Khalmanov A. T., Khamraev Kh. S., Tursunov A. T., Tukhlibaev O. Study of traces of elements on a universal laser photoionization spectrometer / Opt. Spectrosc. 2001. Vol. 90. N 3. P. 344 – 347. DOI: 10.1134/1.1358438Khalmanov A. T., Khamraev Kh. S., Tursunov A. T., Tukhlibaev O. Study of traces of elements on a universal laser photoionization spectrometer / Opt. Spectrosc. 2001. Vol. 90. N 3. P. 344 – 347. DOI: 10.1134/1.1358438Горбатенко А. А., Воронина Р. Д., Любомирова О. Р., Ревина Е. И. Лазерная молекулярно-ионизационная спектрометрия BaO и LuO в низкотемпературном пламени / Вестн. Моск. ун-та. Серия 2. Химия. 2007. Т. 48. ¹ 5. С. 357 – 360.Gorbatenko A. A., Voronina R. D., Lyubomirova O. R., Revina E. I. Laser molecular ionization spectrometry of BaO and LuO in a low-temperature flame / Vestn. Mosk. Univ. Ser. 2. Khimiya. 2007. Vol. 48. N 5. P. 357 – 360 [in Russian].Khalmanov A., Ernazarov Sh., Muxamedov A., Toshkuvatova N. Investigation of laser remote identificaton of the plant state / Theor. Appl. Sci. 2020. N 12(92). P. 75 – 82. DOI: 10.15863/TAS.2020.12.92.16Khalmanov A., Ernazarov Sh., Muxamedov A., Toshkuvatova N. Investigation of laser remote identificaton of the plant state / Theor. Appl. Sci. 2020. N 12(92). P. 75 – 82. DOI: 10.15863/TAS.2020.12.92.16Sherer J. J., Paul J. B., O’Keefe A., Saykally J. Cavity Ringdown Laser Absorption Spectroscopy: History, Development, and Application to Pulsed Molecular Beams / Chem. Rev. 1997. Vol. 97. N 1. P. 25 – 52. DOI: 10.1021/cr930048dSherer J. J., Paul J. B., O’Keefe A., Saykally J. Cavity Ringdown Laser Absorption Spectroscopy: History, Development, and Application to Pulsed Molecular Beams / Chem. Rev. 1997. Vol. 97. N 1. P. 25 – 52. DOI: 10.1021/cr930048dBulatov V., Yuheng Chen, Khalmanov A., Schechter I. Absorption and scattering characterization of airborne micro-particulates by a cavity ringdown technique / Anal. Boianal. Chem. 2006. Vol. 384. N 1. P. 155 – 160. DOI: 10.1007/s00216-005-0173-8Bulatov V., Yuheng Chen, Khalmanov A., Schechter I. Absorption and scattering characterization of airborne micro-particulates by a cavity ringdown technique / Anal. Boianal. Chem. 2006. Vol. 384. N 1. P. 155 – 160. DOI: 10.1007/s00216-005-0173-8Bulatov V., Khalmanov A., Schechter I. Study of the morphology of a laser-produced aerosol plume by cavity ringdown laser absorption spectroscopy / Anal. Boianal. Chem. 2003. Vol. 375. N 8. P. 1282 – 1286. DOI: 10.1007/s00216-003-1775-7Bulatov V., Khalmanov A., Schechter I. Study of the morphology of a laser-produced aerosol plume by cavity ringdown laser absorption spectroscopy / Anal. Boianal. Chem. 2003. Vol. 375. N 8. P. 1282 – 1286. DOI: 10.1007/s00216-003-1775-7Khalmanov A., Boboev S., Burxonov X. Calculation of a polluting substance released into the atmosphere from asphalt- concrete plants / Theor. Appl. Sci. 2019. Vol. 76. N 8. P. 246 – 249. DOI: 10.15863/TAS.2019.08.76.34Khalmanov A., Boboev S., Burxonov X. Calculation of a polluting substance released into the atmosphere from asphalt- concrete plants / Theor. Appl. Sci. 2019. Vol. 76. N 8. P. 246 – 249. DOI: 10.15863/TAS.2019.08.76.34Халманов А. Т., Тошкуватова Н. Современные методы идентификации атомов, молекул и аэрозолей в различных объектах / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89. № 6. С. 23 – 34. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-6-23-34Khalmanov A. T., Toshkuvatova N. Modern methods for identification of atoms, molecules, and aerosols in various objects / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2023. Vol. 89. N 6. P. 23 – 34 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-6-23-34Халманов А. Т., Хамраев Х. С. Лазерный атомно-ионизационный спектрометр в пламени / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2001. Т. 67. ¹ 10. С. 16 – 19.Khalmanov A. T., Khamraev Kh. S. Laser atomic ionization spectrometer in flame / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2001. Vol. 67. N 10. P 16 – 19 [in Russian].Khalmanov A. T., Aymatov R., Turdikulov B. Optimization of the ventilation system and gas supply in the process of burning / Theor. Appl. Sci. 2021. Vol. 101. N 9. P. 254 – 258. DOI: 10.15863/TAS.2021.09.101.19Khalmanov A. T., Aymatov R., Turdikulov B. Optimization of the ventilation system and gas supply in the process of burning / Theor. Appl. Sci. 2021. Vol. 101. N 9. P. 254 – 258. DOI: 10.15863/TAS.2021.09.101.19Khalmanov A. Laser spectroscopy of ultra-small concentration of atoms and aerosols in various phase states of substance / Theor. Appl. Sci. 2019. Vol. 75. N 7. P. 225 – 239. DOI: 10.15863/TAS.2019.07.75.38Khalmanov A. Laser spectroscopy of ultra-small concentration of atoms and aerosols in various phase states of substance / Theor. Appl. Sci. 2019. Vol. 75. N 7. P. 225 – 239. DOI: 10.15863/TAS.2019.07.75.38

The authors declare that there are no conflicts of interest present.