1. Cátodo
Os cátodos são feitos de elementos analisados ou de substâncias que contêm elementos analisados. Se o metal estiver estável no ar e tiver um alto ponto de fusão, o material catódico geralmente usa metais puros (como prata). Se o próprio metal é frágil, geralmente é usado pó metálico sinterizado (como manganês, tungstênio). Se o próprio metal é mais ativo no ar ou tem uma pressão relativa de vapor elevada, geralmente é usado óxido ou halogênio do metal (como cádmio, sódio). A tecnologia de pó também é usada na fabricação de lâmpadas multielemento que contêm vários metais analisados.
O diâmetro do cátodo também é muito importante, porque a intensidade de emissão da lâmpada depende da densidade da corrente.
2. Gás selado
O gás selado deve ser um gás monomolecular para evitar o espectro de vibração molecular e, portanto, geralmente, gases raros inertes são usados. O gás selado geralmente usa rádio ou argônio, o rádio é a escolha. Isso é devido ao seu maior potencial de ionização para ter maior intensidade de emissão. O argônio é usado apenas quando a linha de emissão do rádio é muito próxima da linha de emissão do elemento medido. A baixa quantidade de massa usada para o hélio não só faz com que seu efeito de pulverização seja significativamente menor, mas também reduz a vida útil da lâmpada devido ao rápido esgotamento do gás.
O esgotamento do gás de baixa pressão selado é causado pela absorção do material da superfície da lâmpada. Quando a pressão do gás selado é inferior ao valor prescrito, a descarga não é contínua e a vida útil da lâmpada atinge o ponto final. Embora a luz ainda possa acender, a linha de ressonância do elemento medido já não pode ser emitida.
3. Ánodo
O ánodo é um eletrodo simples que fornece uma tensão de descarga e bombardeio. Os materiais de ánodo geralmente usam zircónio, porque é um "absorvente de ar". Essa característica será explicada no capítulo "Processamento 5" abaixo.
4. Capa
Os eletrodos são geralmente cobertos com vidro que contém janelas ópticas feitas de quartzo ou vidro de borosilicato especial. O material da janela é determinado pela linha de emissão da luz elementar. Como a maioria dos elementos tem linhas de emissão abaixo de 300 nanômetros, é necessário usar um material de quartzo neste momento. O uso geral de vidro borosilicato acima deste comprimento de onda.
5. Tratamento
As etapas de processamento são essenciais para a fabricação de lâmpadas de alto desempenho. O objetivo principal do tratamento é remover a poluição para purificação.
As etapas de tratamento consistem principalmente em bombear vácuo e manter uma temperatura elevada adequada no exterior da lâmpada.
As etapas de tratamento podem inverter a polaridade para que o ánodo de zircónio se transforme em cátodo. Para os gases impuros, o eletrodo de zircónio de oxigênio e hidrogênio é um bom "absorvente de ar", portanto, use este eletrodo para remover os gases impuros. Durante a descarga, uma camada de zircónio permanece na capa da lâmpada.
Há uma camada preta perto do ánodo. Esta camada ativa absorve os gases impuros e purifica o gás da lâmpada. Até que o gás puro após zui encher toda a lâmpada e, em seguida, fechar. As lâmpadas tratadas ainda precisam ser testadas por algumas horas.
Operação de lâmpadas catódicas
Dois parâmetros influenciam os resultados da análise. Respectivamente:
a) A corrente da lâmpada catódica oco que afeta a intensidade da emissão.
b) Largura de banda espectral (fenda) no instrumento que controla a linha espectral
Para facilitar a escolha desses dois parâmetros, a Varian fornece as condições de funcionamento recomendadas para cada lâmpada. No entanto, em determinadas circunstâncias, para obter melhores resultados analíticos, é necessário fazer pequenas alterações nas condições operacionais fornecidas. A escolha das condições de operação depende da precisão a ser obtida para as amostras analíticas próximas do limite de detecção ou se as relações lineares são satisfeitas dentro de um intervalo de concentração maior.
1. Corrente da luz
O efeito do aumento da corrente da luz é aumentar a intensidade de emissão da luz, como mostrado na Figura 2.
A intensidade de emissão da lâmpada afeta o tamanho do ruído de base (absorção) no sinal de análise medido. A estabilidade da linha de base é fundamental para garantir uma boa precisão e limites de detecção.
Como o tamanho do ruído da linha de base é inversamente proporcional à intensidade de emissão da lâmpada, quanto maior a intensidade de emissão da lâmpada, menor o ruído da linha de base (Figura III).
Na superfície * Vale a pena notar que a corrente definida deve ser menor do que a corrente nominal da lâmpada. Mas na verdade não é tão simples.
Quando a corrente de operação excede a corrente recomendada, ocorre um fenômeno de auto-absorção que faz com que a linha de emissão se alargue. Como a nuvem atómica na frente do cátodo absorve a linha de ressonância emitida pelo próprio cátodo, é como invertir a linha de emissão original.
A distorção da linha de lançamento resulta em uma diminuição da sensibilidade
Essa distorção também afeta a linearidade da curva, com o cádmio muito bem linear como a Figura 5. É importante notar que este exemplo foi feito com elementos lineares muito bons. Este fenômeno em alguns outros elementos não é evidente nem sequer
A corrente excessiva da lâmpada acelera o efeito de pulverização e abrevia a vida útil da lâmpada. Para a luz de elementos voláteis de zircónio é mais óbvio.
Recomenda-se a utilização de uma corrente de luz mais elevada quando a concentração da amostra é próxima do limite de detecção (o ruído de linha de base é muito importante nesse momento). Para certos elementos, a perda de sensibilidade causada pelo aumento da corrente luminosa não é óbvia.
Por outro lado, uma corrente de luz mais baixa favorece a linearidade da curva e amplia o alcance da medição, mas isso deve ser feito a expensas do ruído da linha de base.
É óbvio que a escolha de compromisso pode obter uma melhor sensibilidade com uma alta relação de sinal e ruído e equilibrar a vida útil da lâmpada elementar. O manual do usuário da Varian tem parâmetros recomendados para cada elemento de luz.
2. Intensidade da luz
Cada linha de análise de cada lâmpada catódica hueca tem uma intensidade característica associada à relação sinal-ruído do espectrômetro de absorção atómica. Quanto maior a intensidade da linha de análise, maior a relação sinal-ruído. É normal que os níveis de ruído de diferentes elementos de luz diferam muito. Por exemplo, o ruído da lâmpada de prata a 328,1 nm é significativamente menor do que o ruído da lâmpada de ferro a 248,3 nm, a Figura 7 lista dois tipos de ruído.
Vale a pena notar que o desempenho do cátodo fotoelétrico do tubo fotomultiplicador também é uma das razões que afetam o ruído. Os multiplicadores fotoelétricos usados pela Varian têm uma alta resposta em grandes faixas de comprimentos de onda.
3. Largura de banda espectral
A largura de banda espectral afeta a capacidade de separação espectral da linha de análise. O tamanho da largura de banda espectral é determinado pela circunstância da linha de análise próxima (Figura 8).
A varredura espectral da lâmpada antimónio da Figura 8 descobriu que, se 217,6 nm de zui for usado, a largura de banda espectral deve ser menor que 0,3 nm para evitar a linha de interferência de 217,9 nm. O tamanho da largura de banda espectral* pode ser determinado por meio do estudo da largura de banda espectral e da análise do gráfico das mudanças no sinal absorvido pela solução (Figura 9).
4. Tempo de pré-aquecimento
A estabilidade do sinal da luz catódica é muito importante. Uma lâmpada catódica oco comum precisa de um tempo de pré-aquecimento após a ligação para que a lâmpada alcance uma saída estável de equilíbrio.
Para o pré-aquecimento de instrumentos de feixe único é muito importante. Para um instrumento de feixe único (SpectrAA-110), a mudança da intensidade de emissão da lâmpada afeta a linha de base do instrumento, isto é, a deriva da linha de base é a deriva da lâmpada. Portanto, um pré-aquecimento adequado é necessário antes da medição. Para a maioria das lâmpadas de elementos de pré-aquecimento por 10 minutos. As lâmpadas multielemento As, P, Tl e Cu/Zn requerem mais tempo de pré-aquecimento.
Para instrumentos de feixe duplo, o instrumento compensa o feixe da amostra comparando continuamente a intensidade do feixe de referência. Para instrumentos com frequências de 50 e 60 Hz, o feixe de amostra e o feixe de referência são comparados a cada 20 ou 16 ms.
Para instrumentos de feixe duplo, o efeito de pré-aquecimento não é evidente. No entanto, durante a análise da amostra, é necessário um pequeno período de pré-aquecimento. Isso ocorre porque o contorno da linha de emissão da luz durante a fase de pré-aquecimento muda e tem um menor impacto no resultado. Para instrumentos de feixe duplo, a correção de ponto zero deve ser feita com frequência.
É importante notar que, embora o átomo semaniano absorva apenas um caminho óptico, ele é um verdadeiro instrumento de dois caminhos ópticos na análise de amostras.
5. Luz multielemento
A luz multi-elemento zui pode ser composta por seis elementos diferentes. Estes elementos são feitos em cátodos por meio de pó de liga. Este tipo de lâmpada é fácil de usar, mas também tem suas próprias limitações.
Nem todas as misturas multielementares podem ser usadas, porque algumas linhas de emissão de elementos estão muito próximas para interferir uns com os outros. As condições de uso de lâmpadas multi-elemento são geralmente diferentes das lâmpadas de elemento único e exigem que o usuário busque cuidadosamente. Graças à vantagem linear da curva de correção, os resultados da análise da lâmpada de elemento único são geralmente melhores do que as lâmpadas de elementos múltiplos. Mas, em comparação, o âmbito de aplicação da lâmpada multi-elemento é sua vantagem.