Пути использования лазеров в аналитике

Анализ вещества - сложный процесс, включающий последовательные стадии:

1)приготовление пробы в анализируемом состоянии,

2) разделение пробы на различные фракции, если это необходимо для последующего детектирования,

3) детектирование содержания определенных частиц, фракций. Применение лазерного света в аналитике возможно на каждой из перечисленных стадий по отдельности или вместе. Рассмотрим эти применения по-порядку.

Приготовление пробы	Фракционирование пробы	Детектирование
Лазерное тепловое испарение, атомизация и ионизация	Лазерная селективная ионизация	Лазерное спектральное детектирование

Приготовление пробы. Для многих методов анализа вещества в конденсированном состоянии необходимо перевести анализируемое вещество в газовое или плазменное состояние. Например, для метода атомной абсорбционной спектроскопии необходимо атомизировать вещество, для метода эмиссионного спектрального анализа необходимо иметь возбужденные атомы, а для масс-спектрального анализа получить атомарные или молекулярные ионы. В аналитике существуют разнообразные методы атомизации и ионизации вещества, например путем контактного нагрева, разряда, электронным пучком и т.д. Оптическое излучение до открытия лазера никогда не применялось для этих целей из-за низкой интенсивности. Лазерное излучение высокой интенсивности может легко нагреть облучаемое вещество на любую желаемую величину в диапазоне от долей градуса до 10⁴ - 10⁶ градусов в зависимости от интенсивности лазерного излучения. Нагрев вещества лазерным излучением имеет определенные преимущества, по крайней мере по сравнению с известными методами. Во-первых, лазерный нагрев является бесконтактным и в этом отношении сравним лишь с нагревом электронным лучом. Однако, в отличие от метода электронного пучка лазерный метод не требует вакуума и отличается гораздо большей простотой транспорти­ровки лазерного луча. Во-вторых, в отличие от обычно используемого нагрева электрическим током, лазерное излучение может нагревать непроводящие материалы. Необходимо лишь, чтобы облучаемое вещество обладало некоторым поглощением на длине волны лазера. Это относится к случаю нагрева вещества при умеренных мощностях лазера, когда необходимо поглотить определенную долю света за счет линейного поглощения. При высокой (более 10¹⁰ Вт/см²)мощности излучения любой, даже прозрачный материал подвергается нагреву и разрушению из-за неизбежного многофотонного поглощения света. Наконец в-третьих, лазерный луч может быть сфокусирован на малую площадь и вызвать локальную атомизацию и ионизацию вещества. Локальная лазерная атомизация применима к образцам самых разных типов: металлы, минералы, пластики, порошки, керамика, стекло и т.д.

Разделение компонент пробы. Применение лазерного излучения для разделения смеси пока не может конкурировать с хорошо разработанными универсальными методами, такими как хроматография, масс-сепарация и др., тем не менее наметилось весьма эффективное и тонкое применение основанное на способности лазерного излучения осуществлять резонансную селективную ионизацию атомов и молекул при поглощении нескольких фотонов.

Дата добавления: 2015-07-11