ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ДУГОВОЙ АТОМНО-ЭМИССИОННОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ В ПРИЛОЖЕНИИ К АНАЛИЗУ ТВЕРДЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ
Аннотация
Эволюция метода дуговой атомно-эмиссионной спектрометрии (АЭС) неразрывно связана с фундаментальными научными открытиями, сделанными в 19-20 вв., и отражает смену научных парадигм в конкретной области естествознания – аналитической химии. Развитие метода АЭС происходило на основе теоретического осмысления и обобщения данных одновременно с совершенствованием спектрального оборудования и методических приемов определения элементного и вещественного состава твердых геологических образцов в целях повышения точности результатов анализа: от качественных к полуколичественным и количественным. Современные компьютеризированное оборудование для прямых методик АЭС с дуговым разрядом обеспечивает минимальные погрешности измерения спектральной интенсивности за счет высокой стабильности источник возбуждения спектров атомов и молекул, применения светосильных полихроматоров и экспрессной цифровой записи огромного количества спектральных данных многоканальными детекторами излучения. Однако в коммерческом программном обеспечении спектрометров запрограммированы только способы ручной обработки спектров, предложенные в 30-х годах прошлого века, ограничивая возможности повышения качества анализа. Настало время использовать разработанную концепцию компьютерной обработки больших массивов спектральных данных, которая базируется на информационных моделях химического анализа и методе обратного распространения ошибки для выбора наилучших вариантов моделей. В статье показано, что использование информационных моделей компьютерной интерпретации спектров, полученных прямыми многоэлементными методиками дуговой АЭС анализа геологических образцов по способу вдувания-просыпки, обеспечивает получение количественных результатов анализа III категории точности за счет более полного учета спектральных помех и матричных влияний по сравнению с традиционными приемами обработки.
Ключевые слова: метод прямой дуговой атомно-эмиссионной спектрометрии, твердые геологические образцы, улучшение качества аналитических результатов
Полный текст:
PDF (Russian)Литература
REFERENCES
Safronov N.I. K voprosu ob "oreolakh rasseianiia" mestorozhdenii poleznykh iskopaemykh i ikh ispol'zovanii pri poiske i razvedke [On the issue of "scattering halos" of mineral deposits and their use in prospecting and exploration]. Problemy sovetskoi geologii [Problems of Soviet geology], 1936, vol. 6, no. 4, pp. 302-322 (in Russian).
Prognozno-poiskovaia geokhimiia – sovremennoe sostoianie i perspektivy razvitiia (k 100-letiiu so dnia rozhdeniia professora A.P. Solovova) [Predictive and prospecting geochemistry – the current state and prospects of development (to the 100th anniversary of the birth of Professor A.P. Solovov)] / Ed. by A.A. Kremenetsky, A.A. Matveev. Moscow: IMGRE, 2008. 510 p. (in Russian).
Rusanov A.K. Osnovy kolichestvennogo spektral'nogo analiza rud i mineralov [Fundamentals of quantitative spectral analysis of ores and minerals]. Moscow: Nedra, 1978. 400 p. (in Russian).
Lontsikh S.V., Nedler V.V., Raikhbaum Ia.D., Khokhlov V.V. Spektral'nyi analiza pri poiskakh rudnykh mestorozhdenii [Spectral analysis in the search for ore deposits]. Leningrad: Nedra, 1969. 296 p. (in Russian).
Zaidel' A.N., Ostrovskaia G.V., Ostrovskii Iu.I. Tekhnika i praktika spektroskopii [Technique and practice of spectroscopy]. Moscow: Nauka, 1976. 392 p. (in Russian).
Emissionnyi spektral'nyi analiz v geokhimii [Emission spectral analysis in geochemistry] / Ed. by Ya.D. Raikhbaum. Novosibirsk: Nauka, 1976. 279 p. (in Russian).
Methods for geochemical analysis. U.S. Geological Survey Bulletin 1770 / Ed. by P.A. Baedeker. USGS: Denver, 1987. A1.
Shelpakova I.R., Garanin V.G., Labusov V.A. Multielement solid-state detectors and their use in spectral atomic-absorption analysis (review). Industrial laboratory, 1999, vol. 65, no. 10, pp. 621-633.
Lontsikh S.V., Petrov L.L. Standartnye obraztsy sostava prirodnykh sred [Reference materials of natural environments]. Novosibirsk: Nauka, 1988. 277 p. (in Russian).
Govindoraju K. Compilation of Working Values and Sample Description for 1272 Geostandards. Geostandards Newsletter, 1989, vol. XIII: Special Issue, July. 113 p.
Metodicheskie osnovy issledovaniia khimicheskogo sostava gornykh porod, rud i mineralov [Methodological foundations of the study of the chemical composition of rocks, ores and minerals]. Ed. by G.V. Ostroumov. Moscow: Nedra, 1979. 400 p. (in Russian).
Orlov A.G. Metody rascheta v kolichestvennom spektral'nom analize [Calculation methods in quantitative spectral analysis]. Leningrad: Nedra, 1977. 223 p. (in Russian).
Slavin M. Quantitative analysis based on spectral energy. Industrial and Engineering Chemistry, Analytical Edition, 1938, vol. 10, no. 8, pp. 407-411. https://doi.org/10.1021/ac50124a001.
Lomakin B.A. Quantitative Spektralbestimmung von Wismut in Kupfer. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, 1930, vol. 187, no. 1, pp. 75-96. doi:10.1002/zaac.19301870109.
Scheibe G., Schnettler O. Eine Methode Zur Quantitativen Emissionsspektralanalyse in Beliebigen Prozentsätzen Ohne Eichkurve. Naturwissenschaften, 1930, vol. 18, no. 34, pp. 753-754. doi:10.1007/BF01493347.
Vasil'eva I.E. Sistema komp'iuternoi interpretatsii dugovykh atomno-emissionnykh spektrov v analize tverdykh prirodnykh i tekhnogennykh obraztsov. Diss. … dokt. tekhn. nauk. [System of computer interpretation of arc atomic emission spectra in the analysis of solid natural and man-made samples. DSc technical sci. diss.]. Irkutsk, 2006. 328 p. (in Russian).
Shabanova E.V. Mnogomernaia obrabotka spektral'noi informatsii v dugovom atomno-emissionnom analize prirodnykh i tekhnogennykh obraztsov. Diss. … dokt. fiz.-mat. nauk. [Multivariate processing of spectral information in the arc atomic emission analysis of natural and man-made samples. DSc physic. and mathematic. sci. diss.]. Irkutsk, 2014. 180 p. (in Russian).
Boumans P.W.J.M. Theory of spectrochemical excitation. London: Hilger & Wats. 1966. 383 p.
Raikhbaum Ya.D. Fizicheskie osnovy spektral’nogo analiza [Physical Basis of Spectral Analysis], Moscow: Nauka, 1980. 159 p. (in Rusian).
Danzer K., Wagner M. Multisignal calibration in optical emission spectroscopy. Fresenius Journal of Analytical Chemistry, 1993, vol. 346, no. 6–9, pp. 520–524. Doi:10.1007/BF00321235.
Flórián K., Haßler J., Surová E. Dc arc spectrometry of solids: some new aspects of an old method. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 1999, vol. 14, no. 4, pp. 559-564. doi:10.1039/A807088A.
Vasil'eva I.E., Shabanova E.V., Vasil'ev I.L. [Optimization problems when choosing methodological conditions for analysis]. Zavodskaya laboratoriia [Industrial laboratory], 2001, vol. 67, no. 5, pp. 60-66. (in Rusian).
Shabanova E., Vasilyeva I. Modeling of data structure for multivariate calibration in atomic emission spectrometry. In: Progress in chemometric research. New York: NOVA Science Publishers, 2005. Ch. 11, pp. 137-149.
Flórián K., Haßler J., Förster O., Boková V. Calibration in solid-sample spectrometry: statistical routine or a complex of problems? Microchimica Acta, 2006, vol. 156, no. 1–2, pp. 89-93. Doi:10.1007/s00604-006-0590-1.
Adams F., Adriaens A., Bogaerts A. Can plasma spectrochemistry assist in improving the accuracy of chemical analysis? Analytica Chimica Acta, 2002, vol. 456, pp. 63-75. doi:10.1016/S0003-2670(02)00010-7.
Wold S. Chemometrics; what do we mean with it, and what do we want from it? Chemometrics and intelligent laboratory systems, 1995, vol. 30, pp. 109-115. Doi:10.1016/0169-7439(95)00042-9.
Hoskuldsson A. Variable and subset selection in PLS regression. Chemometrics and intelligent laboratory systems, 2001, vol. 55, pp. 23-38. doi:10.1016/S0169-7439(00)00113-1.
Hoskuldsson A. Analysis of latent structures in linear models. Journal of Chemometrics, 2003, vol. 17, pp. 630-635. Doi:10.1002/CEM.831.
Wentzell P.D., Andrews D.T., Hamilton D.C., Faber K., Kowalski B.R. Maximum likelihood principal component analysis. Journal of Chemometrics, 1997, no. 11, pp. 339-366. doi:10.1002/(SICI)1099-128X(199707)11:4<339::AID-CEM476>3.0.CO;2-L.
Orlov A.I. Novaia paradigma prikladnoi statistiki [A new paradigm of applied statistics]. Zavodskaia laboratoriia. Diagnostika materialov [Industrial laboratory. Diagnostics of materials], 2012, vol. 78, no. 1 (I), pp. 87-93. (in Russian).
FR.1.31.2020.36185. Metodika izmerenii massovykh dolei elementov v poroshkakh organomineral'nykh prob metodom atomno-emissionnoi spektrometrii s nepreryvnym vvedeniem veshchestva v plazmu dugovogo razriada i integral'noi registratsiei spektrov fotodiodnymi lineikami [Technique of measuring the mass fractions of elements in organomineral sample powders by atomic emission spectrometry with continuous introduction of a substance into an arc discharge plasma and integrated registration of spectra with photodiode arrays]. Irkutsk: IGC SB RAS, 2019. 42 p. (in Russian).
Vasil'eva I.E., Shabanova E.V. Comparison of analytical possibilities of scintillation atomic emission spectrometry and automated mineralogy for studying of gold-bearing samples. In: Advantage in Materials Science Research. New-York: Nova Science Publishers Inc., 2016. Ch. 8, pp. 255-271.
Vasil’eva I.E., Shabanova E.V., Goryacheva E.M., Sotskaya O.T., Labusov V.A., Nekludov O.A., Dzyuba A.A. Noble metals in black shales of the Sukhoi Log gold deposit (East Siberia): evidence from scintillation arc atomic-emission spectrometry. Russian Geology and Geophysics, 2018, vol. 59, no. 8, pp. 997–1009. Doi:10.1016/j.rgg.2018.07.019.
Vasil’eva I.E., Shabanova E.V., Goryacheva E.M., Sotskaya O.T., Labusov V.A., Neklyudov O.A., Dzyuba A.A. Determination of Precious Metals in Geological Samples from Four Gold Ore Deposits of the North-East of Russia. Journal of Analytical Chemistry, 2018, vol. 73. no. 6, pp. 539–550. doi:10.1134/S1061934818040123.
DOI: https://doi.org/10.15826/analitika.2021.25.4.007
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.