İçeriğe atla

İndüksiyonla birleşmiş plazma atomik emisyon spektroskopisi

ICP atomik emisyon spektrometresi.

İndüksiyonla birleşmiş plazma atomik emisyon spektroskopisi (Inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy/ICP-AES), aynı zamanda İndüksiyonla birleşmiş plazma optik emisyon spektroskopisi (Inductively coupled plasma optical emission spectrometry/ICP-OES) olarak da bilinen kimyasal elementlerin tespiti için kullanılan analitik bir tekniktir. Belirli bir elementin karakteristik dalga boylarında elektromanyetik radyasyon yayan uyarılmış atomlarını ve iyonlarını üretmek için indüksiyonla birleşmiş plazmayı kullanan bir tür emisyon spektroskopisidir. Alev sıcaklığı 6000 ila 10.000 K aralığında olan bir alev tekniğidir. Oluşan emisyonun yoğunluğu, numunedeki elementin konsantrasyonunun bir göstergesidir.

Mekanizma

ICP Plazma "meşalesi".

ICP-AES iki bölümden oluşur: ICP ve optik spektrometre. ICP meşalesi, 3 eş merkezli kuvars cam tüpten oluşur. Radyo frekansı (RF) jeneratörünün çıkışı veya "iş" bobini bu kuvars meşalenin bir kısmını çevreler. Argon gazı tipik olarak plazmayı oluşturmak için kullanılır.

Meşale açıldığında, bobinde akan yüksek güçlü radyo frekansı sinyali tarafından bobinin içinde yoğun bir elektromanyetik alan yaratılır. Bu RF sinyali bir RF jeneratörü tarafından yaratılır. Aynı tipik bir radyo vericisinin bir verici anteni kullandığı gibi RF jeneratörü de "çalışma bobinini" etkili bir şekilde kullanan yüksek güçlü bir radyo vericisidir. Tipik aletler 27 veya 40 MHz' de çalışır. Meşale boyunca akan argon gazı, iyonlaşma işlemini başlatmak için argon akışı boyunca kısa bir deşarj arkı oluşturan bir Tesla birimi ile ateşlenir. Plazma "ateşlendiğinde", Tesla birimi kapatılır.

Argon gazı, yoğun elektromanyetik alanda iyonize edilir ve RF bobininin manyetik alanına doğru belirli bir dönme simetrik düzeninde akar. Nötr argon atomları ve yüklü parçacıklar arasında oluşturulan elastik çarpışmaların sonucu olarak yaklaşık 7000 °K'lık stabil, yüksek sıcaklıkta bir plazma üretilir.

Bir peristaltik pompa, sis haline dönüştürülecek ve doğrudan plazma alevi içerisine sokulacak sulu veya organik bir numuneyi analitik nebülizöre verir. Numune plazmada hemen elektron ve yüklü iyonlar ile çarpışır ve kendisi yüklü iyonlara ayrışır. Çeşitli moleküller, kendi atomlarına parçalanırlar ve daha sonra elektronlarını kaybederler ve plazma içinde tekrar tekrar birleşerek, ilgili elementlerin karakteristik dalga boylarında radyasyon yayarlar.

Bazı tasarımlarda, plazmayı belirli bir noktada 'kesmek' için bir kesme gazı, tipik olarak azot veya kuru basınçlı hava kullanılır. Bir veya iki transfer merceği daha sonra yayılan ışığı optik spektrometredeki bileşen dalga boylarına ayrıldığı bir kırınım ağına odaklamak için kullanılır. Diğer tasarımlarda, plazma, doğrudan bir argon akışının ortaya çıktığı, plazmayı saptırdığı ve plazmadan yayılan ışığın optik birime girmesine izin verirken soğutma sağlayan bir delikten oluşan bir optik ara yüze doğrudan etki eder. Yine başka tasarımlar, optik birimi ayırmak için ışığın bir kısmını iletmek amaçlı optik lifler kullanır.

Optik birim(ler) içinde, ışığın farklı dalga boylarına (renklerine) ayrılmasından sonra, ışık yoğunluğu, bir fotoçoğaltıcı tüp veya fiziksel olarak söz konusu her bir element çizgisi için spesifik dalga boylarını "görüntülemek" için konumlandırılmış tüplerle ölçülür veya daha modern birimlerde, ayrılan renkler, yük bağlaşımlı aygıtlar (charge coupled devices-CCDs) gibi bir dizi yarı iletken fotodetektöre düşer. Bu dedektör dizilerini kullanan birimlerde, tüm dalga boylarının yoğunlukları (sistemin kapasitesi dahilinde) eşzamanlı olarak ölçülebilir, böylece birim cihaza aynı anda her elementin hassas analizini sağlar. Böylece örnekler çok hızlı bir şekilde analiz edilebilir.

Her bir çizginin yoğunluğu daha sonra, elementlerin bilinen konsantrasyonlarının önceden ölçülen yoğunluklarıyla karşılaştırılır ve konsantrasyonları daha sonra kalibrasyon çizgileri boyunca interpolasyon ile hesaplanır.

Ek olarak, özel yazılımlar genellikle belirli bir numune matrisi içindeki farklı elementlerin varlığından kaynaklanan girişimleri düzeltir.

Uygulamalar

ICP-AES uygulamasının örnekleri arasında şarapta metallerin, gıdalarda arseniğin ve proteinlere bağlı iz elementlerin saptanması bulunur.

ICP-OES, kütle dengelerinin inşası için çeşitli akışların dereceleri hakkında veri sağlamak için mineral işlemede yaygın olarak kullanılır.

2008 yılında, teknik Liverpool Üniversitesi'nde daha önceleri İngiltere'de Hristiyanlığın en erken kanıtlarından biri olduğu inanılan Shepton Mallet'te bulunmuş bir Chi Rho muskasının aslında sadece on dokuzuncu yüzyıla ait olduğunun gösterilmesinde kullanıldı.[1]

ICP-AES genellikle topraktaki iz elementlerin analizi için kullanılır ve bu nedenle adli tıpta suç mahallerinde veya mağdurlarda vb. bulunan toprak örneklerinin kökenini belirlemek için kullanılır. Toprağın kanıtı mahkemede tek başına yeterli kalmasa da, kesinlikle diğer kanıtları güçlendirir.

Ayrıca, tarım topraklarında besin seviyelerinin belirlenmesi için hızlıca tercih edilen analitik yöntem haline gelmektedir. Sonuçlardan gelen bilgi daha sonra mahsul verimini ve kalitesini en üst düzeye çıkarmak için gereken gübre miktarını hesaplamak için kullanılır.

ICP-AES, motor yağı analizi için de kullanılır. Kullanılmış motor yağının analiz edilmesi, motorun nasıl çalıştığı hakkında çok şey ortaya koymaktadır. Motorda aşınan parçalar, ICP-AES ile algılanabilecek kadar yağda iz bırakacaktır. ICP-AES analizi, parçaların arızalı olup olmadığını belirlemeye yardımcı olabilir. Ek olarak, ICP-AES hangi miktarda yağ katkı maddesi kaldığını belirleyebilir ve bu nedenle yağın ne kadar servis ömrü kaldığını gösterebilir. Yağ analizi, motorlarının çalışması hakkında mümkün olduğunca fazla bilgi edinmek isteyen bir filo yöneticisi veya otomotiv meraklıları tarafından sıklıkla kullanılır. ICP-AES ayrıca kalite kontrol ve üretim ve endüstri şartnamelerine uygunluk için motor yağlarının (ve diğer yağlama yağlarının) üretiminde kullanılır.

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ Leach, Peter (1999). Shepton Mallet: Romano-Britons and Early Christians in Somerset. Birmingham: University of Birmingham Field Archaeology Unit and Showerings Ltd. ISBN 978-0-7044-1129-6. 

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Lazer</span> ışığın uyarılmış radyasyon ile yükseltilmesini sağlayan bir optik düzenek

Lazer ışığın uyarılmış radyasyon ile yükseltilmesini sağlayan bir optik düzenektir. İsmini "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" kelimelerinin baş harflerinden alır ve bu, "ışığın uyarılmış ışıma ile yükseltilmesi" anlamına gelir. İlk lazer, 1960 yılında Theodore Maiman tarafından Charles Townes ve Arthur L. Schawlow'un teorileri baz alınarak üretilmiştir. Lazerin ışıktan daha düşük mikrodalgafrekanslarında çalışan versiyonu olan "maser" ise Townes tarafından 1953 yılında bulunmuştur.

<span class="mw-page-title-main">Mazer</span>

Mazer ya da maser, atomların, dışarıdan uyarılması neticesinde dışarıya salınan radyasyon yardımı ile elde edilen, genliği yükseltilmiş elektromanyetik dalga. Mazer, önceleri ilk mazerin mikrodalga frekansında çalışması sebebiyle İngilizce cümlesindeki kelimelerin baş harflerinin alınmasından türetilmiştir. Bugünse işitme frekansından itibaren, görünen ve morötesi frekanslı elektromanyetik bölgelerde dahi aynı prensip tatbik edildiğinden mazer, Molecular amplification by Stimulated Emission of Radiation olarak tarif edilmektedir. Mazer, uyarılmış radyasyon yayılımıyla mikrodalga veya moleküler dalga kuvvetlendirilmesi demektir. Cihaz, hassas olarak tayin edilmiş frekansta mikrodalga osilasyonları (titreşimleri) ve düşük gürültü seviyeli amplifikasyon (kuvvetlendirme) elde etmeyi sağlar. Bu maksatla atomların ve moleküllerin iç enerjisinden faydalanan bir amplifikatör ve osilatör grubu kullanılır. Aletin çalışmasının temel prensibi olan uyarılmış emisyon, uyarılmış haldeki bir atoma, dışarıdan eşit enerjili bir fotonun çarpması sonucu atomun aynı özellikli bir foton yayması şeklinde meydana gelir. Böylece atoma çarpan foton veya dalgalar çarptıkları uyarılmış atomlar tarafından yayılan fotonlarla kuvvetlenir. Bir mazer, gaz veya katı halde aktif bir ortamdan ibarettir. Sistem çeşitli frekanslar halinde elektromanyetik bir radyasyona maruz bırakılır. İçerideki atomların çoğu bu tesirle yüksek enerjili (uyarılmış) hale gelir. Böylece uyarılmış bir frekans meydana gelir. Aktif ortam, rezonans sağlayan bir boşlukla çevrili olduğundan, tek bir çıkış frekansına eşdeğer osilasyon modlu paralel dalgalar meydana gelir. Çok fazla çeşitli, koherent ve tek renk ışık elde etmek amacıyla oluşturulan optik düzenekler mazerdir. Bunların optik frekanslarda çalışanlarına optik mazer veya lazer adı verilir. Birkaç milimetreden daha uzun dalga boyları için rezonatör olarak metal bir kutu kullanılır.Bu kutunun boyutu titreşim modlarından yalnızca biri atomların yaymış oldukları ışınımların frekanslarıyla çalışacak biçimde belirlenir, kutuda yalnızca bir ses frekansında rezonansa uğramış gibi belirli bir mikro dalga frekansında rezonansa gelir.

<span class="mw-page-title-main">Plazma</span> gaz haldeki maddelerin manyetik kutuplaştırmaya bağlı doğrusal noktalarda oluşan fiziksel ve kimyasal reaksiyonun kontrollü etkileşim süreci

Plazma, gaz hâldeki maddelerin manyetik kutuplaştırmaya bağlı doğrusal noktalarda oluşan fiziksel ve kimyasal tepkimenin kontrollü etkileşim sürecine verilen genel ad. Daha kolay bir tanımla; atomun elektronlardan arınmış hâlidir.

<span class="mw-page-title-main">Spektroskopi</span>

Spektroskopi elektromanyetik radyasyon ile maddenin etkileşiminin radyasyonun dalga boyu veya frekansının bir fonksiyonu olarak ortaya çıkan elektromanyetik spektrumu (tayf) ölçen ve yorumlayan bir çalışma alanıdır. Başka bir deyişle, elektromanyetik spektrumun tüm bantlarında görünür ışıktan kaynaklı olarak meydana gelen bir kesin renk çalışmasıdır.

Nötron saçılması, maddedeki nötronların düzensiz bir şekilde dağılmasıdır. Doğal olarak fiziksel yollarla oluşabildiği gibi, insan yapımı deneysel tekniklerin sonucunda da gözlemlenebilir. Clifford Shull ve Bertram N. Brockhouse tarafından bulunmuştur. Shull ve Brockhouse bu çalışmalarıyla 1994 yılında Nobel ödülüne layık görülmüşlerdir.

<span class="mw-page-title-main">Beer-Lambert yasası</span>

Optikte Beer–Lambert yasası ışığın soğurulmasını ışığın içinden geçtiği malzemenin özelliklerine bağlar.

Fizikte, Faraday etkisi ışığın ve manyetik alanın bir ortam içindeki ilişkisini ele alan bir manyeto-optik olgudur. Faraday etkisi, yayınım yönündeki manyetik alan bileşenine neredeyse dik olan bir polarize levhanın dönmesine neden olur.

<span class="mw-page-title-main">Optik lif</span>

Optik lif(optical fiber) veya bilinen diğer adıyla ışıklifi(fiberoptic), yüksek kaliteli püskürtülmüş cam veya plastikten yapılmış olan esnek ve şeffaf bir lifdir. Kabaca insan saçından daha kalındır. Işığı lifin iki ucuna iletmek için bir ışık kılavuzluğu veya ışık borusu görevini görür. Işıkliflerin dizayn ve uygulaması ile ilgilenen uygulamalı bilim ve mühendislik dalı “fiber optik” olarak bilinir. Optik lifler, iletişimin diğer formlarına göre iletimin daha uzun mesafelerde ve daha geniş bant genişliği ile olmasına imkân veren “ışıklifi iletişim” alanında yaygın olarak kullanılır. Liflerin metal kablolar yerine kullanılmasının nedeni sinyallerin lifler üzerinde daha az kayıpla ilerlemesi ve aynı zamanda elektromanyetik engellerden etkilenmemesidir. Lifler aynı zamanda ışıklandırma için de kullanılır ve yığınlar halinde sarılır. Bu şekilde sınırlı alanlarda görüntülemeye imkân verecek şekilde görüntü taşımak için kullanılabilirler. Işıklifleri özel tasarlanmış lifli sensörler ve lifli lazerler dâhil, birçok değişik uygulama içinde de kullanılırlar.

<span class="mw-page-title-main">Spektrometre</span> ışığın özelliklerini ölçmek için kullanılan bir alet

Spektrometre ya da tayfölçer, elektromanyetik spektrumun belirli bir bölümü üzerinde ışığın özelliklerini ölçerek spektroskopik analiz yöntemiyle materyalleri belirlemek için kullanılan bir araçtır. Ölçülen değişken çoğunlukla ışığın yoğunluğudur ancak ışığın polarizasyon durumuna da bakılabilir. Bağımsız değişken ise genellikle ışık dalga boyu veya foton enerjisi ile doğrudan orantılı bir birimdir; dalga sayısı ya da elektron volt gibi. Spektrometre spektral çizgiler üretmek ve dalga boyları ve yoğunlukları ölçmek için spektroskopi amacıyla kullanılır. Spektrometre gamma ışınları ve X-ışınlarından uzak infrared ışınlarına kadar çok geniş bir dalga boyu aralığı üzerinde çalışılan araçlar için kullanılan bir terimdir. Alet nispi birimler yerine mutlak birimlerin spektrumunu ölçmek için tasarlanmış ise o zaman spektrofotometre olarak adlandırılır. Spektrofotometrelerin çoğunluğu görülebilir spektrum ve yakın spektral bölgelerinde kullanılmaktadır.

Bu Lazer konularının bir listesidir.

Kimyasal elementlerin ya da kimyasal bileşiklerin emisyon spektrumu atom ya da moleküllerin yüksek enerji seviyesinden düşük enerji seviyesine geçişinden elde edilen elektromanyetik radyasyonun frekans spektrumudur. Yayılmış fotonun enerjisi iki enerji düzeyi arasındaki farka eşittir. Her atom için birçok mümkün geçişler vardır ve enerji düzeyleri arasındaki her geçiş spesifik enerji farkına sahiptir. Bu farklı geçişlerin toplamı, farklı ışınlar halinde gönderilmiş dalga boylarına ve emisyon spektrumunun düzenlenmesine neden olur. Her elementin emisyon spektrumu özeldir. Dahası, spektroskopi elementlerin madde içindeki bilinmeyen kompozisyonunu tespit etmek için kullanılabilir. Buna benzer olarak, moleküllerin emisyon spektrumları maddelerin kimyasal analizlerinde kullanılabilir.

Atomik, moleküler ve optik fizik, bir ya da birkaç atomun ölçeğinde, madde-madde ve ışık-madde etkileşimi çalışmadır ve enerji, birkaç elektron voltları etrafında ölçeklenir. Üç alanla yakından ilişkilidir. AMO teorisi, klasik, yarı klasik ve kuantum işlemlerini kapsar. Tipik olarak, teori ve emisyon uygulamaları, elektromanyetik yayılım ve emilme, spektroskopi analizi, lazer ve mazerlerin kuşağı ve genel olarak maddenin optik özellikleri, uyarılmış atom ve moleküllerden, bu kategorilere ayrılır.

<span class="mw-page-title-main">Nükleer manyetik rezonans spektroskopisi</span> atom çekirdeğinin belirli manyetik özelliklerini kullanan bir araştırma tekniği

Nükleer manyetik rezonans spektroskopisi, yaygın bilinen adıyla NMR spektroskopisi, atom çekirdeğinin belirli manyetik özelliklerini kullanan bir araştırma tekniğidir. İçerisindeki atomların ya da moleküllerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirler. NMR spektroskopisi nükleer manyetik rezonans olgusuna dayanmaktadır ve içerisindeki atomun ya da molekülün yapısı, dinamiği, reaksiyon durumu ve molekülün kimyasal çevresi hakkında detaylandırılmış bilgi sağlar. Molekül içerisindeki bir atomun atom içi manyetik alanı, rezonans frekansını değiştirdiği için molekülün elektronik yapısının detaylarına erişimi sağlar.

<span class="mw-page-title-main">Kütle spektrometrisi</span> Kütle ölçer

Kütle spektrometrisi, İngilizce: Mass spectrometry (MS), kimyasal türleri iyonize edip oluşan iyonları Kütle-yük oranını esas alarak sıralayan bir analitik teknik. Daha basit terimler ile, bir kütle spektrumu bir numunen içindeki kütleleri ölçer. Kütle spektrometrisi birçok farklı alanda kullanılır ve kompleks karışımlara uygulandığı kadar saf numunelere de uygulanır.

<span class="mw-page-title-main">Atomik absorpsiyon spektroskopisi</span>

Atomik absorpsiyon spektroskopisi kimyasal elementlerin kantitatif olarak belirlenmesi amaçlı gaz halindeki serbest atomların optik radyasyoun (ışık) soğurmasından faydalanan bir spektroanalitik prosedür. Atomik absorpsiyon spektroskopisi serbest metalik iyonların ışığı soğurması üzerine dayanır.

<span class="mw-page-title-main">Atomik emisyon spektroskopisi</span>

Atomik emisyon spektroskopisi, bir numunedeki bir elementin miktarını belirlemek için belirli bir dalga boyunda bir alev, plazma, ark veya kıvılcımdan yayılan ışığın yoğunluğunu kullanan bir kimyasal analiz yöntemidir. Emisyon spektrumundaki atomik spektrum dalga boyu, elementin kimliğini verirken, yayılan ışığın yoğunluğu elementin atom sayısı ile orantılıdır.

<span class="mw-page-title-main">İndüksiyonla birleşmiş plazma</span>

İndüksiyonla birleşmiş plazma (ICP) veya transformatörle birleşmiş plazma (TCP), enerjinin elektromanyetik indüksiyonla, yani zamanla değişen manyetik alanlarla üretilen elektrik akımlarıyla beslendiği bir tür plazma kaynağıdır.

<span class="mw-page-title-main">Çevre kimyası</span>

Çevre kimyası, doğal yerlerde meydana gelen kimyasal ve biyokimyasal olayların bilimsel bir araştırmasıdır. Potansiyel kirliliği kaynağında azaltmaya çalışan yeşil kimya ile karıştırılmamalıdır. Hava, toprak ve su ortamlarındaki kimyasal türlerin kaynakları, reaksiyonları, taşınması, etkileri ve kaderlerinin incelenmesi; ve insan aktivitesinin ve biyolojik aktivitenin bunlara etkisi olarak tanımlanabilir. Çevre kimyası, atmosfer, su ve toprak kimyasını içeren, aynı zamanda analitik kimyaya büyük ölçüde güvenen, çevre bilimi ve diğer bilim alanlarıyla ilgili olan disiplinlerarası bir bilimdir.

İndüksiyonla birleşmiş plazma kütle spektrometrisi, numuneyi iyonize etmek için indüksiyonla birleşmiş plazma kullanan bir kütle spektrometresi türüdür. Numuneyi atomize eder ve daha sonra tespit edilen atomik ve küçük çok atomlu iyonlar oluşturur. Çok düşük konsantrasyonlarda sıvı numunelerdeki metalleri ve bazı ametalleri tespit etme kabiliyeti ile bilinmekte ve kullanılmaktadır. Aynı elementin farklı izotoplarını algılayabilir, bu da onu İzotopik etiketlemede çok yönlü bir araç haline getirir.

<span class="mw-page-title-main">Nanofotonik</span>

Nanofotonik ya da nano-optik, ışığın nanometre boylarındaki özelliklerini ve bu boyutlardaki maddelerle etkileşimini inceleyen fotonik ile nanoteknolojinin bir alt dalıdır. Optik, malzeme bilimi ile elektrik mühendisliği ile yakın bir ilişki içinde olan nanofotoniğin uygulamaları arasında dalga boyundan küçük nano-anten sensörleri, nanometre boyutlu dalga kılavuzları, yeni nesil fotolitografi teknikleri, yüksek çözünürlüklü mikroskoplar ve metamalzemeler bulunmaktadır.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.