Modificări ale celulelor cu flacără convenționale

Utilizarea celulelor atomice cu flacără are multe avantaje pentru determinarea analitică de rutină. Printre acestea se numără faptul că majoritatea elementelor pot fi ușor atomizate de flacăra corespunzătoare; celulele cu flacără sunt ușor de optimizat și simplu de utilizat; și datorită istoriei lor îndelungate se cunosc multe despre comportamentul lor fundamental. În plus, flăcările dau un semnal constant și oferă un raport semnal/fond și semnal/zgomot care facilitează o sensibilitate și o precizie bune (0,4-2% r.s.d.) pe o gamă largă de lungimi de undă (200-800 nm). Cu toate acestea, există, de asemenea, o serie de dezavantaje practice care pot fi întâlnite atunci când se utilizează celule cu flacără convenționale. Primul dintre acestea este faptul că sistemele convenționale cu flacără indirectă necesită volume relativ mari de soluție pentru a funcționa, reflectând faptul că doar ∼10% din soluția absorbită este livrată la flacără. Eșantioanele au, de asemenea, timpi de tranzit scurți în flăcări, ceea ce dă naștere la posibilitatea unei vaporizări incomplete, așa cum s-a discutat mai sus, iar odată ce atomii sunt formați, aceștia sunt supuși efectelor de diluție din cauza debitului relativ mare de gaz nears utilizat pentru susținerea flăcării. S-a estimat că atomii petrec doar 10-4 s în volumul de analiză – mult mai puțin decât este necesar pentru a da un semnal stabil. În cele din urmă, deși introducerea probei funcționează bine pentru soluțiile apoase, se pot întâmpina dificultăți atunci când se încearcă nebulizarea solvenților organici (care pot stinge flacăra) sau introducerea de solide. Pentru a depăși aceste neajunsuri, au fost propuse o serie de modificări ale celulei cu flacără.

Peștile mici (25-200 mm3) pot fi introduse folosind tehnica de nebulizare cu impulsuri (cunoscută și sub numele de nebulizare cu probe discrete, nebulizare cu cupa de injecție directă, eșantionare prin înghițire și nebulizare cu cupa Hoescht). Această tehnică poate fi, de asemenea, utilizată pentru concentrații mai mari decât cele nebulizate în mod normal. O cupă sau o pâlnie confecționată dintr-un material inert (de exemplu, politetrafluoretilenă) este atașată la tubulatura nebulizatorului, iar proba este introdusă în cupă sub formă de alicotă discretă cu ajutorul unei micropipette. Proba este consumată în totalitate și semnalul de vârf tranzitoriu este înregistrat.

Utilizarea capilarelor de absorbție ramificate, conectate la nebulizator cu ajutorul unei piese în T, poate fi avantajoasă atunci când este necesar un tampon sau un supresor de ionizare. Pe lângă faptul că se evită prepararea soluțiilor, care necesită mult timp, este posibilă și calibrarea extractelor organice folosind standarde apoase în acest mod. Abordarea poate fi, de asemenea, extinsă pentru a cupla în același mod sisteme mai complexe de injecție în flux care utilizează substanțe chimice noi.

Modificarea finală folosită în mod obișnuit este utilizarea de bărci și cupe de eșantionare. Unul dintre primele exemple ale unui astfel de dispozitiv a fost barca de eșantionare Kahn, în care proba era evaporată dintr-o barcă de tantal care era pur și simplu împinsă în flacără. Se poate obține o îmbunătățire a sensibilității pentru elementele mai ușor de atomizat, deși reproductibilitatea este adesea slabă. O modificare a acestei abordări a fost raportată ulterior (1970) de către Delves, care a înlocuit vasul de tantal cu un microcrucișor de nichel, așa-numita cupă Delves. Cupa în sine este montată pe un dispozitiv care îi permite să fie poziționată în apropierea flăcării pentru a carboniza proba înainte de a o introduce în flacără pentru a permite atomizarea. Un tub de absorbție din nichel a fost, de asemenea, poziționat în flacără (aliniat cu lampa cu catod gol în așa fel încât să permită luminii să treacă nestingherită prin tub), atomii intrând printr-o gaură la jumătatea lungimii sale. În acest fel, timpul de ședere al atomilor în flacără a putut fi mărit. Astfel de dispozitive sunt acum rareori folosite.

Utilizarea tuburilor pentru a mări timpul de ședere al atomilor în zona de analiză și, prin urmare, pentru a îmbunătăți limitele de detecție a fost raportată mai recent pentru o varietate de aplicații. Astfel de tuburi sunt adesea fabricate din silice și utilizează fante, una direct deasupra fantei arzătorului și cealaltă, de obicei, la 180°, pentru a diminua turbulența gazelor fierbinți. Îmbunătățirea sensibilității asociată cu aceste tuburi se limitează, în general, la acele elemente care se disociază ușor la atomii din starea lor fundamentală în flacără. Elementele cu energii de disociere metal-oxid relativ mari, cum ar fi unele dintre metalele de tranziție care, în mod normal, se determină cel mai bine folosind flacăra de oxid de azot-acetilenă, sunt excluse din cauza șocului termic excesiv pe care această flacără mai fierbinte l-ar impune tubului de cuarț.

Deși foarte utile pentru multe aplicații, trebuie subliniat faptul că dispozitivele de mai sus nu vor depăși toate problemele asociate cu utilizarea flăcărilor. De exemplu, ele nu vor ajuta la atenuarea spectrelor marcate și continue care dau naștere la radiația de fond din flăcări. Spectrele în bandă provin de la moleculele și radicalii excitați din gazele din flacără, în timp ce disocierea, ionizarea și recombinarea acestor specii dau naștere la spectrele continue. Astfel de radiații de fond reprezintă o problemă deosebită în cazul flăcărilor atunci când se utilizează lungimi de undă mici (de exemplu, sub 200 nm). Alte probleme asociate cu utilizarea flăcărilor includ radiația de împrăștiere care rezultă din particule în calea luminii și diverse cerințe de siguranță, în special în ceea ce privește riscurile de explozie (întotdeauna prezente în cazul flăcărilor cu viteză mare de ardere) și produsele toxice ale flăcării (care necesită utilizarea unor sisteme de extracție).

.