Определение следов хрома атомно-ионизационном методом в водных стандартных растворах и арсениде галлия с использованием атомизатора «стержень – пламя»

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 ⁷P_2,3,4, 3d⁴4s4p ⁷P_2,3,4 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.

1. Большаков 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/RC2006v075n04ABEH001174

2. Fedosseev V. N., Kudryavtsev Yu., Mishin V. I. Resonance laser ionization of atoms for nuclear physics / Phys. Scr. 2012. Vol. 85. N 5. 058104. DOI: 10.1088/0031-8949/85/05/058104

3. Зоров 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.

4. 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.

5. 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.32.000867

6. Balykin V. I. The scientific career of V. S. Letokhov (10 November 1939 – 21 March 2009) / Phys. Scr. 2012. Vol. 85. N 5. 050302. DOI: 10.1088/0031-8949/85/05/050302

7. Chekalin 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-U

8. Temirov 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: 10.1366/0003702041655485

9. Nadeem 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.2010.07.004

10. Горбатенко А. А., Ревина Е. И. Лазерный пробоотбор / Успехи химии. 2015. Т. 84. ¹ 10. С. 1051 – 1058. DOI: 10.1070/RCR4543

11. Khalmanov 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: 10.1134/1.1358438

12. Горбатенко 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.

13. 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.2020.12.92.16

14. Sherer 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/cr930048d

15. Bulatov 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/s00216-005-0173-8

16. Bulatov 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/s00216-003-1775-7

17. Khalmanov 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.2019.08.76.34

18. Халманов 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: 10.26896/1028-6861-2023-89-6-23-34

19. Халманов А. Т., Хамраев Х. С. Лазерный атомно-ионизационный спектрометр в пламени / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2001. Т. 67. ¹ 10. С. 16 – 19.

20. 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.2021.09.101.19

21. Khalmanov 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