Атомдық-абсорбциялық спектрометрия

Сарапшылардың (аналитиктердің) басым бөлігі бұл жұмыстарға назар аудармады, дегенмен мақалаларда теориялық ойлар ғана емес, мақалаларда нақты жұмыс істейтін құрылғылар сипатталған және талдау әдістерінің мысалдары келтірілген еді. К. Алькемаде жаңа әдісті дамытып, алға тартқан жоқ, алайда сол жылдары Австралияда жұмыс жасаған А. Уолш әдістің маңыздылығын аналитикалық әдіс ретінде дәл түсінді; ол атомды сіңіруге деген қызығушылықты оятуға тырысып, баяндамалармен және дәрістермен бүкіл әлемді аралай бастады. Америка Құрама Штаттарында да химик және аналитик ғалымдар оған немқұрайлы қарады. Кейбір физиктердің интеллектуалды снобизмінің себебі болды. Біріншіден, олардың пікірінше, атомдардың сәулені таңдамалы сіңіруі бірнеше рет зерттелген және тіпті талдауда қолданылған. Осындай сіңірумен байланысты күн сәулесінің спектріндегі қара сызықтарды ағылшын натуралисті В.Х. Волластан сонау 1802 ж. Бақаған болатын. Бұл сызықтарды 1814 жылы неміс физигі Дж.Фраунгофер қайтадан байқады, ол оларды егжей-тегжейлі зерттеді, бұл сызықтарға атаулар берді, шын мәнінде дұрыс түсіндірді, бірақ олардың практикалық маңыздылығын көре алмады.

Фраунгофер сызықтарының жарықтың белгілі бір заттармен жұтылуымен байланысты екендігін кіші Дж.Ф. Гершель (1822) болжады. Д.Бустер мұны азот қышқылының булануымен жердегі жағдайдағы тәжірибелер арқылы дәлелдеді. Г.Кирхгоф абсорбциялық сызықтарды түсіну мен қолдануда ерекше ілгері дамыды, ол бұл сызықтар толқын ұзындығында сәйкес элементтердің сәулелену спектрлеріндегі сызықтармен сәйкес келетіндігін дәлелдеді, өйткені олар бірдей атомдарға жатады. Р. Бунзен мен Г. Кирхгоф жалынның жұтылуын бақылау шарттарын тұжырымдады. Олар элементтерді сәуле шығару спектрімен де, сіңіру спектрімен де анықтауға болатындығын көрсетті. Күн мен жұлдыздардың құрамында бірқатар элементтердің болуы осылай анықталды. Содан бері астрономдар өз зерттеулерінде сіңіру спектрлерін қолданды. «Жердегі» атомдық-абсорбциялық спектрлік анализ үшін өте тар спектрлік сызықтары бар сәулелену көзі ғана қажет болды. Мұндай сәулелену көзі 1923 жылы сипатталған қуыс катодты шам болуы мүмкін екендігі анықталды. Бір мақаланың авторы жазғандай, бұл аналитикалық әдіс әлдеқайда ертерек туылуы керек еді. Алайда, ғылымдағы барлық нәрсе өзара байланысты және барлық нәрсе өз уақытында дегенге сайып келді. Бұл «кідірісті» келесідей түсіндіруге болады. 1930-1940 жылдары жалындарды, сондай-ақ доғалар мен ұшқындарды қолданумен атомдық-эмиссиялық спектроскопияны іс жүзінде қолдану фотопластинкаға жазуды қамтыды. Атомның жұтылуын дәл осылай жазуға болады, бірақ бұл эмиссияға қарағанда әлдеқайда ыңғайлы емес еді. Атомдық абсорбцияны практикалық қолдану перспективалары тек электр анықтайтын қондырғылар (детекторлар) жасалғаннан кейін пайда болды. Қуыс катодты шам - әлсіз сәулелену көзі болды; ал кейіндеу фототүсіргіштер мен айнымалы ток күшейткіштері пайда болған кезде тіркеу мүмкіндігі нақты болды; ал 1940 жылдардың ортасына дейін фотомультипликаторлар кең қолданылмады. Олай болса, А. Уолштың 1953 жылғы алғашқы патенті соншалықты кеш болған жоқ. Бұл уақытта аспаптарды қолдану үшін шарттар да және жағдайлар да пісіп-жетілген еді.

Аспап шығаратын фирмалар біртіндеп жаңа әдіске назар аудара бастады - алдымен Австралия мен Оңтүстік Африкада, содан кейін Ұлыбританияда, соңында АҚШ-та. Оның артықшылығы айқын болды: құрылғылар салыстырмалы түрде қарапайым және арзан болады деп уәде берді. Сызық көзінен шыққан жарық (әдетте анықталатын элементі бар қуыс катодты шам) жалын арқылы өтеді, онда талданатын ерітінді шашырайды. Сонан соң аналитикалық сызықты басқалардан бөліп алу үшін жарық монохроматор арқылы өтіп, фотомультипликатормен өлшенеді. Жалында анықталатын элемент атомдарының резонансты сіңуіне байланысты жарық қарқындылығының әлсіреуі сол элементтің белгілі мазмұны бар эталонды үлгілердің әлсіреуімен салыстырылады.

Атомдық-абсорбциялық спектрометрия химиялық талдаудың өте танымал әдісі болды. 1960-шы жылдардың басында эмиссия немесе абсорбция жайлы жақсы орын алған пікірталастар, 1960-шы жылдардың ортасында өше бастады. Осы уақытта сериялық аспаптарды шығару басталды, мұндай шығаруды ұйымдастырған алғашқы компаниялардың қатарында американдық «Реrkin-Е1mеr» компаниясы болды. 1969 жылға дейін шамамен 3 мың спектрометрлер сатылды. 1966 ж. Дж. Уиллис осы өндірістің өсу жылдамдығын бағалай отырып, егер мұндай қарқын 20 жыл сақталса, жердің барлық беті атомдық-абсорбциялық спектрометрлермен жабылатын болады деп пайымдады.

1970-ші жылдары Алан Уолштың еңбегі қоғам ретінде танылды. Ол көптеген академиялардың құрметті мүшесі болды, "Та1аntа" журналының алтын медаліне ие болды. Атомдық-абсорбциялық спектрометрлер шығаратын фирмалар саны тез өсе бастады.

1 Сурет. Сатылған атомдық-абсорбциялық спектрометрлердің саны (N)