Файл: стр_193-222___Metody_analiza_i_kontrolya_veshch (1).docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 380
Скачиваний: 1
СОДЕРЖАНИЕ
Глава 1. Отбор и подготовка пробы к анализу
1.4. Отбор пробы твердых веществ
1.6. Потери при пробоотборе и хранение пробы
1.7. Подготовка пробы к анализу
Глава 2. Статистическая обработка результатов
2.1. Погрешности химического анализа. Обработка результатов измерений
2.3. Оценка точности и правильности измерений при малом числе определений
2.4. Доверительный интервал и доверительная вероятность (надежность)
2.5. Аналитический сигнал. Измерение
Глава 3. Спектральные методы исследования веществ
3.1. Абсорбционная спектроскопия
3.1.1.1. Выбор длины света и светофильтра в фотометрическом анализе
3.1.1.2. Основные приемы фотометрического анализа
3.1.1.3. Анализ смеси окрашенных веществ
3.1.1.4. Аппаратура, используемая в анализе
3.1.1.5. Нефелометрия и турбидиметрия
3.1.2. Атомно-абсорбционная спектроскопия
3.1.2.2. Аппаратура, используемая в анализе
3.2. Эмиссионный спектральный анализ
3.2.1. Происхождение эмиссионных спектров
3.2.6. Аппаратура, используемая в анализе
3.2.6.1. Принцип работы универсального стилоскопа
3.2.6.2. Принцип работы спектрографа
3.2.6.3. Принцип работы микрофотометра
3.3.1. Чувствительность анализа
3.3.2. Количественное определение элементов
3.3.3. Измерение интенсивности излучения
3.3.4. Методы определения концентрации растворов в фотометрии пламени
3.4. Методы колебательной спектроскопии. Ик-спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния
3.4.2. Спектры ик и комбинационного рассеяния (кр)
3.4.3. Аппаратура, используемая в анализе
3.5.1. Классификация и величины, характеризующие люминесцентное излучение
3.5.3. Аппаратура, используемая в анализе
3.6. Рентгеновская спектроскопия
3.6.1.1. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом
3.6.2. Рентгено-эмиссионный анализ
3.6.2.2. Количественный анализ
3.6.3. Рентгенофлуоресцентный анализ
3.6.3.1. Основные виды рентгенофлуоресцентного анализа
3.6.4. Рентгено-абсорбционный анализ
3.7. Радиоспектроскопические методы
3.7.2. Электронный парамагнитный резонанс
3.7.3. Ядерно-магнитный резонанс
3.7.4. Ядерный квадрупольный резонанс
3.7.5. Другие методы радиоспектроскопии
3.8.4. Нейтронная спектроскопия
3.10. Электронная спектроскопия
3.10.1. Фотоэлектронная спектроскопия
3.10.2. Спектроскопия характеристических потерь энергии электронов
3.12. Ультрафиолетовая спектроскопия
Глава 4. Масс-спектрометрический метод анализа
4.1. Принцип действия масс-спектрометра
4.4. Интерпретация масс-спектров
Глава 5. Хроматографические методы
5.1. Классификация хроматографических методов
5.2. Хроматографические параметры
5.3. Теория хроматографического разделения
5.4. Теория теоретических тарелок
5.5. Кинетическая теория хроматографии
5.9.1. Газотвердофазная хроматография
5.9.2. Газожидкостная хроматография
5.10. Жидкостная хроматография
Глава 6. Электрохимические методы
6.1. Основные понятия электрохимии
6.1.1. Электрохимическая ячейка и ее электрический эквивалент
6.1.2. Индикаторный электрод и электрод сравнения
6.1.4. Электрохимические системы
6.1.4.1. Равновесные электрохимические системы
6.1.4.2. Неравновесные электрохимические системы
6.2.1. Прямая потенциометрия (ионометрия)
6.2.2. Потенциометрическое титрование
6.3.2. Кулонометрическое титрование
6.4.1. Амперометрическое титрование
6.4.2. Титрование с двумя индикаторными электродами
6.5. Кондуктометрический метод анализа
Глава 7. Методы термического анализа
7.2. Метод дифференциального термического анализа
7.3. Дифференциальная сканирующая калориметрия
7.5. Дилатометрия и другие термические методы анализа
Глава 8. Дифракционные методы анализа
8.2. Методы дифракционного анализа
Глава 9. Микроскопические методы анализа
9.2.1. Растровая электронная микроскопия
9.2.1.1. Аппаратура метода рэм
9.2.1.2. Использование вторичных и отраженных электронов в рэм
9.2.1.3. Типы контраста в растровой электронной микроскопии
9.2.1.4. Выбор условий работы рэм и подготовка образцов
9.2.1.5. Объекты исследования и их подготовка
9.2.2. Просвечивающая электронная микроскопия
9.2.2.1. Общая характеристика пэм
9.2.2.3. Разновидности метода пэм
9.3. Сканирующие зондовые методы исследования
9.3.1. Сканирующая туннельная микроскопия
9.3.2. Атомно-силовая микроскопия
9.3.3. Магнитосиловая зондовая микроскопия
Ультрамикроскопия, основанная на явлении рассеяния света с ис- пользованием оптического микроскопа при боковом освещении объекта мощным пучком света, дает возможность установить число частиц, их форму и размер, если их диаметр составляет не менее 2 нм. Форму ча- стиц определяют по характеру их свечения: если рассеянный частицами свет испускается ровно, без мигания, это свидетельствует о сфериче- ской форме частицы; если наблюдается мерцание, можно предположить палочкообразную или пластинчатую форму.
Рассмотрим более подробно отдельные виды микроскопии.
9.1. Световая микроскопия
В световой микроскопии для анализа дисперсного состава исполь- зуют световые лучи.
Оптический, или световой микроскоп использует видимый свет, проходящий через прозрачные объекты, или отражѐнный от непрозрач- ных. Оптическая система из нескольких линз позволяет получить ка- жущееся увеличенное изображение образца. Полученное изображение можно наблюдать глазом либо фотографировать, передавать на видео- камеру для оцифровки. В состав современного микроскопа обычно вхо- дит система подсветки, столик для перемещения объекта (препарата), наборы специальных объективов и окуляров.
Разрешающая способность микроскопа (способность давать раз- дельное изображение точек объекта, расположенных близко друг к дру- гу) характеризуется наименьшим расстоянием между наблюдаемыми отдельно точками d:
sinnkd , (9.1)
где k – постоянная; λ – длина волны света; n – коэффициент преломле- ния среды перед линзой; α – половина угла апертуры.
Разрешение световых микроскопов d составляет примерно 225 нм. В последние годы технические возможности световой микроскопии значительно расширились. Поляризационные и металлографические микроскопы стали применяться для решения разнообразных вопросов, максимальное увеличение световых микроскопов достигло предельной величины – 2100, что позволяет различать частички размером 0,3–0,4 мкм (надежные результаты – на частичках размером до 5 мкм).
266
При помощи светового микроскопа можно определять дисперс- ность и форму кристалликов. Определение размеров частиц проводят двумя способами: прямым измерением и методом счета. В последнем случае подсчитывают число частиц при известной плотности вещества и общей массе частиц. Для определения размера зерен используют оку- лярную линейку: подсчитывают число делений линейки на каждое зер- но материала и умножением на цену деления окуляр-микрометра при данном увеличении находят размер зерна. Для вытянутых зерен заме- ряют два поперечных размера и используют среднюю величину, для шаровидных зерен замеряют диаметр. При подсчете содержания компо- нентов сложного материала с помощью окуляр-микрометра подсчиты- вают количество делений, приходящихся на долю той или иной состав- ляющей (точность подсчета до 1 %).
Световая микроскопия использует освещение объектов исследова- ния в проходящем свете и в отраженном свете на полированных шли- фах. В отраженном свете можно исследовать полнее и с большей объек- тивностью, чем в проходящем свете.
9.2. Электронная микроскопия
Электронная микроскопия – совокупность электронно-зондовых методов исследования микроструктуры вещества, его локального соста- ва с помощью электронных микроскопов – приборов, в которых для по- лучения увеличения изображений используют электронный пучок. Электронная микроскопия – это единственный прямой метод, позволя- ющий определять размер, форму и строение наночастиц.
Различают два главных направления электронной микроскопии: трансмиссионную (просвечивающую) и растровую (сканирующую), основанных на использовании соответствующих типов. Они дают каче- ственно различную информацию об объекте исследования и часто при- меняются совместно.
В случае если изображение формируется в результате прохождения электронного пучка через прозрачный для электронов образец, имеет место просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ). Расширение возможностей обработки сигналов позволило развить целый комплекс методов, основанных на использовании принципов ПЭМ и объединен- ных под общим названием просвечивающей растровой электронной микроскопии (ПРЭМ): энергетический дисперсионный анализ рентге- новского излучения, спектроскопия вторичных электронов, анализ энер- гетических потерь проходящих электронов. Современные просвечива- ющие электронные микроскопы высокого разрешения позволяют полу-
267
чать увеличение до 1500000 раз, наблюдать распределение атомов в кристаллических решетках.
В результате взаимодействия пучка первичных электронов с по- верхностью образца может возникнуть вторичная электронная или элек- тромагнитная эмиссия (в рентгеновской или оптической области спек- тра). В этом случае для получения информации об исследуемых объек- тах используется сканирующая (растровая) электронная микроскопия (СЭМ или РЭМ), позволяющая получать изображения объектов в ре- зультате регистрации потока вторичных электронов, а также рентгено- спектральный микроанализ, регистрирующий эмитируемый образцом рентгеновский сигнал, что позволяет проводить качественный и количе- ственный фазовый анализ исследуемых объектов.
Известны также отражательная, эмиссионная, оже-электронная, ло- ренцова и иные виды электронной микроскопии, реализуемые, как пра- вило, с помощью приставок к трансмиссионным и растровым электрон- ным микроскопам.
Общим недостатком всех типов электронных микроскопов (как просвечивающих, так и сканирующих) является необходимость прове- дения анализа в вакууме, и, следовательно, необходимость в сложном дорогостоящем вакуумном оборудовании.
Рассмотрим ниже кратко основные принципы и возможности двух наиболее распространенных методов электронной микроскопии – ПЭМ и СЭМ.
9.2.1. Растровая электронная микроскопия
В растровом электронном микроскопе изображение исследуемого объекта формируется при сканировании его поверхности точно сфоку- сированным (5–10 нм) лучом электронов (электронным зондом, диамет- ром 5–1000 нм). При взаимодействии электронов с поверхностью ис- следуемого материала протекает ряд сложных процессов, приводящих к появлению излучений различной природы. Эти излучения можно реги- стрировать с применением различных приборов и датчиков.
Для формирования картины поверхности используют отраженные электроны и вторичные электроны. Создаваемые ими сигналы после их регистрации приборами усиливают, а затем используют для модуляции яркости изображения на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ), развертка которой синхронна со смещением электронного зонда. Таким образом, каждой точкой на поверхности образца соответствует точка на экране ЭЛТ. Яркость изображения точки пропорциональна интенсивности сиг- нала от соответствующей точки на изучаемой поверхности.
268
При использовании сигнала от отраженных электронов получается информация от слоя толщиной 1–2 мкм. Изображение поверхности от- личается сильным черно-белым контрастом. Такой режим может быть полезен при изучении структуры на металлографических шлифах. При использовании сигнала от вторичных электронов достигается наибольшее разрешение, так как вторичные электроны возникают в слое толщиной порядка 1 нм, а зона их возникновения ограничена областью вокруг падения электронного луча. Контрастность изображения не- сколько ниже, чем при использовании отраженных электронов, однако оно имеет стереометрический характер.
Важным достоинством растровой электронной микроскопии явля- ется сочетание большой разрешающей способности (до 10 нм, а при ис- пользовании специальных катодов из гексаборида лантана – до 5 нм) с большой глубиной фокуса, что позволяет проводить высококачествен- ные исследования поверхности шероховатых образцов. В ряде приборов вместо катода используют автоэмиссионные пушки, что позволяет по- лучать очень узкие электронные лучи и доводить предельное разреше- ние до 0,5 нм.
Недостатком метода РЭМ является возможность исследования только проводящих материалов. Для исследования изоляторов на их по- верхность обычно напыляют тонкую пленку электропроводящего веще- ства, например углерода. Существуют и другие методы приспособления РЭМ к исследованию таких объектов.
