Эффекты Зеемана
Эффект Зеемана представляет собой явление расщепления спектральных линий в результате воздействия на излучающее вещество внешнего магнитного поля. Наблюдаемый в спектрах поглощения эффект Зеемана называется обратным. Все его закономерности аналогичны закономерностям в прямом эффекте, происходящем в линиях излучения.
Рассматриваемое явление было в 1896 году открыто нидерландским физиком П. Зееманом в процессе лабораторных исследований, относящихся к свечению паров натрия.
На рисунке 1 проиллюстрировано зеемановское расщепление пары близких спектров линий атома натрия, располагающихся в жёлтой части видимого спектра ( желтого дублета 5890 A ∘ и 5896 A ∘ ). Картина расщепления обладает кардинальной зависимостью от направления наблюдения по отношению к направлению магнитного поля. Таким образом, существуют два вида эффекта Зеемана – продольный и поперечный. В условиях ортогонального магнитному полю наблюдения (поперечный Зеемана эффект), каждый из компонентов спектральных линий поляризован линейно (смотрите “Поляризация электромагнитных волн”), часть из
них – параллельно полю H ( π -компоненты), часть – под прямым углом ( σ -компоненты).
Для наблюдения вдоль поля (продольный эффект Зеемана), остаются видимыми лишь σ -компоненты, однако вместо линейной поляризации приходит круговая (смотрите рисунок 2 ).
Распределение интенсивности в наблюдаемой системе компонентов становится сложным.
Первым ученым, объясняющим эффект Зеемана был нидерландский физик Х. Лоренц. Сделал это ученый в 1897 году в рамках классической теории, согласно которой движение электрона в атоме определяется в виде гармонии, то есть колебания линейного осциллятора. Согласно данной теории спектральная линия в условиях поперечного эффекта Зеемана расщепляется на три компонента. Такое явление было названо нормальным эффектом Зеемана, расщепление же линии на большее число компонентов определили как аномальное эффект Зеемана.
Однако, в большей части случаев наблюдается как раз аномальный эффект. Исключением могут считаться переходы между синглетными уровнями, а кроме них случаи сильного магнитного поля (смотрите ниже).
Полное объяснение эффекта Зеемана было получено на основе квантовой теории. Уровни энергии атома в магнитном поле претерпевают процесс расщепления на подуровни. Квантовые переходы между подуровнями пары уровней формируют компоненты спектральной линии. Механический момент количества движения J характеризует любой из энергетических уровней атома. Расщепление уровней основывается на том факте, что механический и магнитный моменты связаны друг с другом.
μ = — μ Б g j , μ Б = e h 2 m c ,
где e , m представляют собой заряд и массу электрона соответственно, μ является магнетоном Бора, a g – фактором Ланде. Смысл разделения коэффициента на два множителя объясняется ниже. Присутствие знака “минус” обусловливается отрицательностью заряда электрона. Энергия уровня претерпевает изменения по причине взаимодействия магнитного момента μ с полем H . Величина данного взаимодействия обладает зависимостью от взаимной ориентации μ и H . Вектор J в магнитном поле может иметь 2 J + 1 ориентации, при которых его проекция J H = M , где М представляет собой магнитное квантовое число. Оно может принимать значения 0 , ± 1 , . . . , ± J . Такое же количество значений может иметь проекция μ H магнитного момента μ на направление H . Именно эта причина провоцирует расщепление уровня на 2 J + 1 компонентов. Изменение энергии δ ε любого из компонентов по отношению к энергии уровня в отсутствие поля с учётом выражений μ = — μ Б g J , μ Б = e h 2 m c будет справедливо записать следующим образом:
δ ε = — μ Н H = μ Б g M H .
Механический момент атома суммируется из орбитального момента L и спинового момента S :
То же самое относится и к магнитному моменту μ = μ L + μ S . Величина μ L подобна магнитному моменту тока, появившегося в качестве результата действия орбитального движения электронов в атоме, и эквивалентна μ Б L . С величиной μ S дело обстоит несколько сложнее по той причине, что спиновый момент S зависит от внутренней характеристики электронов, но никак не с их движением. Исходя из эксперимента и из релятивистской квантовой теории Дирака, можно заявить, что μ S = — 2 μ Б S , другими словами на единицу спинового момента приходится вдвое превышающий его магнитный момент. Таким образом, полный магнитный момент
μ = — μ Б L + 2 S = — μ Б J + S .
Вектор μ = — μ Б g J , μ Б = e h 2 m c прецессирует вокруг вектора J , а это говорит о том, что в среднем он направлен вдоль J и его величина может быть определена с помощью формулы μ = — μ Б g J , μ Б = e h 2 m c . Исходя из результатов расчётов на основе квантовой механики, фактор Ланде можно записать следующим образом:
g = 1 + J J + 1 — L L + 1 + S S + 1 2 J J + 1 .
На рисунке 3 проиллюстрированы примеры зеемановского расщепления некоторых уровней.
Источник
Простой и сложный эффекты Зеемана.
В 1896 г. голландский физик Питер Зееман исследовал спектры излучения атомов, находящихся в магнитном поле. Он обнаружил расщепление спектральных линий, которое было обусловлено взаимодействием атомов с магнитным полем. Это открытие позднее было названо эффектом (или явлением) Зеемана. Различают простой (нормальный) и сложный (аномальный) эффекты Зеемана. Если спектральная линия расщепляется на три компоненты, то это простой эффект Зеемана. Если же число компонент расщепления больше, чем три, то это сложный эффект Зеемана.
Обратим внимание на некоторые экспериментальные особенности проявления нормального эффекта Зеемана. Если исследуется излучение, которое испускается атомами вдоль магнитного поля, то говорят о продольном эффекте Зеемана, если же исследуется излучение, испускаемое атомами в плоскости, перпендикулярной вектору H, то говорят о поперечном эффекте Зеемана. Схемы экспериментального наблюдения поперечного и продольного эффектов Зеемана представлены на рис. 3. В случае нормального поперечного эффекта Зеемана наблюдаются три спектральные линии, которые называются p- и s-компонентами. Центральная p-компонента занимает в спектре то же положение, которое занимала спектральная линия при H = 0. Симметрично относительно p-компоненты расположены в спектре по обе стороны s-компоненты. Все три компоненты линейно поляризованы: колебания вектора E для p-компоненты параллельны вектору H магнитного поля, а для s-компонент – перпендикулярны.
В случае нормального продольного эффекта Зеемана p-компонента не видна, т. е. ее интенсивность равна нулю. Видны лишь s- компоненты. В этом случае s- компоненты имеют одна правую, а другая левую круговую поляризацию. Рассмотренные особенности продольного и поперечного эффектов Зеемана иллюстрирует рис. 4.
Рассмотрим эффект Зеемана с точки зрения векторной модели атома. Пусть в отсутствии магнитного поля атом находится в некотором состоянии, которому соответствует полная энергия E0. Поместим этот атом в «слабое» магнитное поле . Под «слабым» магнитным полем понимается такое поле, которое не разрывает L-S связь в векторной модели нормальной связи. В таком поле полная энергия атома будет равна
Источник
Зеемана эффект
Расщепление спектральных линий под действием магнитного поля. Открыто в 1896 П. Зееманом при исследовании свечения паров натрия в магнитном поле. Для наблюдения З. э. источник света, испускающий линейчатый спектр, располагается между полюсами мощного электромагнита (рис. 1). При этом каждая спектральная линия расщепляется на несколько составляющих. Расщепление весьма незначительно (для магнитных полей
20 кэ составляет несколько десятых Å), поэтому для наблюдения З. э. применяют спектральные приборы с высокой разрешающей способностью.
Все компоненты зеемановского расщепления поляризованы (см. Поляризация света). Картина расщепления и поляризация компонент зависят от направления наблюдения. В простейшем случае в направлении, перпендикулярном направлению магнитного поля (поперечный З. э.), обнаруживаются (рис. 2) 3 линии: несмещенная π-компонента, поляризованная по направлению поля, и 2 симметрично по отношению к ней расположенные σ-компоненты, поляризованные перпендикулярно полю. При наблюдении в направлении поля (продольный З. э.) остаются только σ-компоненты, поляризованные в этом случае по кругу.
Первое объяснение З. э. дал Г. Лоренц в 1897. Он рассматривал электрон в атоме как гармонический осциллятор частоты излучающий в отсутствие внешнего поля спектральную линию этой частоты. В однородном внешнем магнитном поле Н движение линейно колеблющегося электрона можно разложить на линейное колебание вдоль направления поля и два круговых колебания (с противоположными направлениями вращения) в плоскости, перпендикулярной Н (рис. 3). На линейное колебание поле Н не действует, и его частота остаётся равной v0; частоты круговых составляющих изменяются, т.к. электрон в магнитном поле получает дополнит. вращение вокруг направления магнитного поля с частотой Δv = 1 /4π(e/me) Н, где е/ме — отношение заряда электрона к его массе (см. Лармора прецессия). Частоты этих колебаний становятся равными v1 = v0 + Δv и v2 =vo — Δv. Т. о., атом в магнитном поле испускает 3 линии с частотами v0, v1 и v2 (зеемановский триплет). Такая картина расщепления — простой (или нормальный) З. э. — получается только для одиночных спектральных линий (см. Атомные спектры), а также в предельном случае очень сильных магнитных полей (эффект Пашена — Бака). Как правило, наблюдается более сложная картина: спектральная линия расщепляется на большее число компонент с различными значениями Δv — сложный (или аномальный) З. э.; получается спектральная группа равноотстоящих π-компонент и две симметрично от неё расположенные группы равноотстоящих σ-компонент.
Полное объяснение З. э. даёт квантовая теория. Квантовая система, например атом, обладает магнитным моментом μ, который связан с механическим моментом количества движения М и может ориентироваться в магнитном поле только определённым образом. Число возможных ориентаций μ равно степени вырождения уровня энергии (см. Вырождение), т. е. числу возможных состояний атома с данной энергией Е. В магнитном поле каждой ориентации μ соответствует своя дополнительная энергия ΔЕ. Это приводит к снятию вырождения — уровень расщепляется.
Дополнительная энергия ΔE пропорциональна величине напряжённости поля Н:
где μH — проекция μ на направление поля Н. В магнитном поле μH принимает дискретные значения, равные — gμБm, где g — Ланде множитель, μБ — магнетон Бора, m — магнитное квантовое число (m = J; J—1. —J, где J — квантовое число, определяющее возможные значения М; см. Квантовые числа). В результате дополнительная энергия
различна для различных магнитных квантовых чисел и уровень энергии Е расщепляется на 2J + 1 равноотстоящих зеемановских подуровней. Расстояние между соседними подуровнями Em иЕm+1 равно:
где ΔЕ0 = μБН — величина т. н. нормального расщепления.
Если для уровней E1 и E2, между которыми происходит квантовый переход, g1 = g2, то расщепление спектральной линии в магнитном поле представляет собой зеемановский триплет. Если g1 ≠ g2, получается сложный З. э.
Исследование картины З. э. Позволяет определять характеристики уровней энергии различных атомов. Наряду с квантовыми переходами между зеемановскими подуровнями различных уровней энергии (З. э. на спектральных линиях) можно наблюдать магнитные квантовые переходы между зеемановскими подуровнями одного и того же уровня. Такие переходы происходят под действием излучения частоты
(h — Планка постоянная). В обычных магнитных полях частоты таких переходов соответствуют СВЧ-диапазону. Это приводит к избирательному поглощению радиоволн, которое можно наблюдать в парамагнитных веществах, помещенных в постоянное магнитное поле (см. Магнитный резонанс, Квантовый усилитель, Электронный парамагнитный резонанс).
З. э. наблюдается и в молекулярных спектрах, однако расшифровать такие спектры значительно труднее, чем атомные. Кроме того, наблюдение З. э. в молекулярных спектрах представляет большие экспериментальные трудности из-за сложности картины расщепления и перекрытия молекулярных спектральных полос. З. э. можно наблюдать также и в спектрах кристаллов (обычно в спектрах поглощения).
З. э. применяется не только в спектроскопии для исследования тонкой структуры вещества, но и в устройствах квантовой электроники и для измерения магнитных полей в лабораторных условиях и магнитных полей космических объектов.
Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд., М., 1957 (Общий курс физики, т. 3); Ельяшевич М. А., Атомная и молекулярная спектроскопия, М., 1962; Герцберг Г., Спектры и строение двухатомных молекул, пер. с англ., М., 1949.
Рис. 1. Схема наблюдения эффекта Зеемана. Источник линейчатого спектра И расположен между полюсами электромагнита М, сердечник которого просверлён для обеспечения наблюдения вдоль поля. Линзы Л, поляроиды П и пластинка в 1/4 длины волны служат для определения характера поляризации; С — спектроскоп.
Рис. 2. Простой эффект Зеемана: вверху — без поля, линия v0 не поляризована; в середине — при поперечном наблюдении в магнитном поле — триплет с частотами v1, v0, v2 линии поляризованы линейно (направление поляризации показано стрелками); внизу — при продольном наблюдении — дублет с частотами v1,v2, линии поляризованы по кругу в плоскости, перпендикулярной магнитному полю; v1 = v0 + Δv, v2 = v0 — Δv
Рис. 3. Разложение гармонического осциллятора l на линейные осцилляторы lII — вдоль направления поля и l⊥ — перпендикулярный полю. Осциллятор l⊥ разлагается на два круговых с противоположными направлениями вращения.
Источник
ГОСТ 34427-2018 ПРОДУКТЫ ПИЩЕВЫЕ И КОРМА ДЛЯ ЖИВОТНЫХ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РТУТИ МЕТОДОМ АТОМНО-АБСОРБЦИОННОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ НА ОСНОВЕ ЭФФЕКТА ЗЕЕМАНА
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 Разработан Обществом с ограниченной ответственностью "Люмэкс-маркетинг" (ООО "Люмэкс-маркетинг") совместно с Акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский институт сертификации" (АО "ВНИИС")
2 Внесен Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
3 Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 мая 2018 г. N 109-П)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Минэкономики Республики Армения
Госстандарт Республики Беларусь
Госстандарт Республики Казахстан
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 4 июля 2018 г. N 380-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 34427-2018 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2019 г.
5 Введен впервые
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на пищевые продукты и корма для животных и устанавливает метод атомно-абсорбционной спектрометрии с коррекцией неселективного поглощения на основе эффекта Зеемана после термической деструкции пробы.
Диапазон измерений массовой доли ртути — от 0, 0025 до 5, 0000 млн -1 .
Примечание — 1 млн -1 соответствует 1 мг/кг.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования
ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
ГОСТ 12.1.010-76 Система стандартов безопасности труда. Взрывобезопасность. Общие требования
ГОСТ 12.1.019-2017* Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты
* В Российской Федерации действует ГОСТ Р 12.1.019-2009.
ГОСТ OIML R 76-1-2011 Государственная система обеспечения единства измерений. Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания
ГОСТ 1770-74 (ИСО 1042-83, ИСО 4788-80) Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия
ГОСТ ISO 3696-2013** Вода для лабораторного анализа. Технические требования и методы контроля
** В Российской Федерации действует ГОСТ Р 52501-2005 (ИСО 3696:1987) "Вода для лабораторного анализа. Технические условия".
ГОСТ 4220-75 Реактивы. Калий двухромовокислый. Технические условия
ГОСТ 4461-77 Реактивы. Кислота азотная. Технические условия
ГОСТ ИСО 5725-6-2003*** Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике
*** В Российской Федерации действует ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002.
ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия
ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия
ГОСТ 11125-84 Кислота азотная особой чистоты. Технические условия
ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий
ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры
ГОСТ 29227-91 (ИСО 835-1-81) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования
Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Сущность метода
Метод измерений основан на переводе содержащейся в пробе ртути в состояние атомного пара в процессе термодеструкции пробы при контролируемой температуре, переносе ее потоком воздуха в нагреваемую аналитическую кювету анализатора и измерении атомного поглощения при резонансной длине волны 253, 7 нм с коррекцией неселективного поглощения на основе эффекта Зеемана.
Массовую долю ртути в пробе определяют с использованием предварительно установленной градуировочной характеристики.
4 Средства измерений, стандартные образцы, вспомогательное оборудование, посуда, реактивы и материалы
Анализатор ртути атомно-абсорбционный с коррекцией неселективного поглощения на основе эффекта Зеемана, работающий на длине волны резонансного поглощения ртути 253, 7 нм и включающий в себя устройство для термической деструкции пробы при температурах от 300 °С до 700 °С, нагреваемую аналитическую кювету (рабочая температура не ниже 700 °С) и систему для переноса газообразных продуктов термодеструкции в аналитическую кювету. Рекомендуется, чтобы управление работой анализатора, регистрация и обработка данных осуществлялись при помощи персонального компьютера, на котором установлено специальное программное обеспечение. Предел обнаружения ртути (по массе) должен быть не выше 0, 3 нг.
Весы по ГОСТ OIML R 76-1, обеспечивающие точность взвешивания с пределами допускаемой абсолютной погрешности не более ± 1, 0 мг.
Стандартный образец состава водного раствора ионов ртути (массовая концентрация 1 г/дм 3 , относительная погрешность аттестованного значения не более ± 1, 0 %)* или стандартный образец массовой доли ртути**.
Стандартные образцы состава анализируемой продукции с аттестованными значениями массовой доли ртути в диапазоне от 0, 0025 до 5, 0000 млн -1 (для контроля качества результатов измерений).
* Соответствует расширенной относительной неопределенности с коэффициентом охвата k = 2.
** Например, комплект стандартных образцов массовой доли ртути (комплект СОРт) ГСО 7183-95 (диапазон аттестованных значений от 0, 03 до 1, 00 млн -1 и относительная погрешность аттестованного значения при доверительной вероятности Р = 0, 95 не более ± 5 %). Данная информация приведена для удобства пользователей настоящего стандарта и не исключает возможность использования стандартных образцов с аналогичными свойствами.
** Например, лодочки, выполненные из кварца, нержавеющей стали или керамические, размеры которых соответствуют применяемому анализатору. Данная информация приведена для удобства пользователей настоящего стандарта и не исключает возможность использования дозаторов проб с аналогичными характеристиками.
Гомогенизатор (измельчитель проб) лабораторный или бытовой, скорость вращения измельчителя не менее 3000 об/мин (50 с -1 ).
Шкаф сушильный, обеспечивающий температуру до 200 °С.
Колба плоскодонная или круглодонная с взаимозаменяемым конусом вместимостью 200 см 3 по ГОСТ 25336.
Переход с одной горловиной и отводом типа П1О по ГОСТ 25336.
Насос лабораторный вакуумный (мембранный или водоструйный по ГОСТ 25336), обеспечивающий разрежение не менее 7 кПа.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709 или вода для лабораторного анализа по ГОСТ ISO 3696.
Кислота азотная по ГОСТ 4461, х. ч.
При использовании стандартного образца состава раствора ионов ртути для градуировки анализатора (см. 6.3.2) дополнительно требуются:
— колбы мерные 2-го класса точности вместимостью 100 и 1000 см 3 по ГОСТ 1770;
— пипетки градуированные 2-го класса точности вместимостью 1 и 2 см 3 по ГОСТ 29227;
— цилиндры мерные 2-го класса точности вместимостью 50 и 100 см 3 по ГОСТ 1770;
— дозаторы пипеточные переменного объема от 100 до 1000 мм 3 , с пределом допускаемого относительного отклонения среднеарифметического значения фактического объема дозы от номинального ± 1, 5 %, пределом допускаемого относительного среднеквадратического отклонения фактического объема дозы 2, 0 % при доверительной вероятности Р = 0, 95;
— уголь активированный дробленый с размером частиц 1, 70-0, 42 мм. Проверка пригодности активированного угля и при необходимости его очистка — по приложению А;
— кислота азотная особой чистоты по ГОСТ 11125;
— калий двухромовокислый по ГОСТ 4220;
— печь муфельная, обеспечивающая температуру (300 ± 25) °С;
— стаканы из термически стойкого стекла вместимостью 1000 см 3 любого исполнения по ГОСТ 25336;
— чашка фарфоровая по ГОСТ 9147.
Примечание — Допускается применять другие средства измерений, стандартные образцы, вспомогательное оборудование, посуду, реактивы и материалы с метрологическими и техническими характеристиками не ниже указанных.
5 Отбор проб
Отбор и подготовка проб — в соответствии с нормативным документом на конкретный вид продукции.
6 Подготовка к проведению измерений
6.1 Подготовка лабораторной посуды, используемой при отборе, подготовке и хранении проб
Посуду моют горячей водой, тщательно ополаскивают дистиллированной водой и высушивают при температуре от 105 °С до 120 °С. Посуду после сильно загрязненных проб дополнительно промывают горячим раствором азотной кислоты (готовят путем добавления к определенному объему воды равного объема концентрированной азотной кислоты), затем снова ополаскивают дистиллированной водой и сушат при указанной выше температуре.
6.2 Подготовка анализатора к работе
Подготовку анализатора к работе с пробами в режиме термической деструкции, запуск программного обеспечения и проверку работоспособности анализатора проводят в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации.
Устанавливают и при необходимости оптимизируют параметры работы анализатора, включая температуру термодеструкции и температуру аналитической кюветы в зависимости от типа анализируемых проб в соответствии с руководством по эксплуатации.
Дозатор проб очищают от следов ртути путем отжига в устройстве для термодеструкции проб согласно руководству по эксплуатации анализатора.
6.3 Градуировка анализатора ртути
6.3.1 Градуировку анализатора ртути проводят перед началом эксплуатации, после длительных перерывов в работе, а также при отрицательных результатах контроля стабильности градуировочной характеристики.
6.3.2 Градуировка анализатора с использованием стандартных образцов состава раствора ионов ртути
6.3.2.1 В дозатор проб помещают от 200 до 250 мг активированного угля. Затем пипеточным дозатором равномерно наносят на активированный уголь от 100 до 200 мм 3 градуировочного раствора ртути N 1 (см. приложение Б). Вводят уголь с нанесенным на него градуировочным раствором в устройство для термической деструкции и регистрируют сигнал в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации анализатора и/или руководством пользователя программного обеспечения. По завершении регистрации сигнала удаляют остатки угля из дозатора проб и проводят интегрирование сигнала в пределах зарегистрированного пика.
Массу ртути mCO, нг, в дозируемом объеме градуировочного раствора вычисляют по формуле
где 0, 001 — коэффициент согласования размерности единиц объема;
ССО — массовая концентрация ртути в градуировочном растворе, мкг/дм 3 ;
VCO — дозируемый объем градуировочного раствора, мм 3 .
6.3.2.2 Повторяют операции по 6.3.2.1 с остальными градуировочными растворами (см. приложение Б).
Примечание — Допускается градуировка анализатора в сокращенном диапазоне массы ртути в зависимости от ожидаемого содержания ртути в пробах. При этом число используемых градуировочных растворов может быть сокращено до четырех.
6.3.3 Градуировка анализатора с использованием стандартных образцов массовой доли ртути
6.3.3.1 Помещают от 50 до 300 мг стандартного образца в дозатор проб. Температура дозатора при взвешивании стандартного образца должна соответствовать температуре окружающего воздуха в лаборатории. Вводят дозатор в устройство для термической деструкции и регистрируют сигнал в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации анализатора и/или руководством пользователя программного обеспечения. По завершении регистрации сигнала удаляют остатки стандартного образца из дозатора проб и проводят интегрирование сигнала в пределах зарегистрированного пика.
Массу ртути в стандартном образце mCO1, нг, вычисляют по формуле
где МСО — масса стандартного образца, мг;
WCO — аттестованное значение массовой доли ртути в стандартном образце, млн -1 .
6.3.3.2 Повторяют операции по 6.3.3.1, варьируя стандартные образцы и/или массу стандартного образца таким образом, чтобы получить не менее четырех результатов измерений в диапазоне от 1 до 100 нг.
6.3.4 Используя программное обеспечение к анализатору, устанавливают градуировочную характеристику как зависимость интегрального сигнала SCO, усл. ед., от массы ртути в виде
где А — градуировочный коэффициент, вычисленный программой, усл. ед.·нг -1 ;
mCO — масса ртути, введенной в устройство для термической деструкции (см. 6.3.2), нг.
Примечание — При градуировке анализатора в соответствии с 6.3.3 в формуле (3) вместо mCO используют mCO1.
6.3.5 Проверяют приемлемость установленной по 6.3.4 градуировочной характеристики, вычисляя для каждого дозируемого объема градуировочного раствора (см. 6.3.2) или каждой массы стандартного образца (см. 6.3.3) значение массы ртути с использованием установленной градуировочной характеристики mCO, p, нг
,
затем — относительное отклонение d, %, вычисленного значения массы ртути от значения, вычисленного по формулам (1) или (2)
.
Градуировочная характеристика признается приемлемой, если значения d для всех дозируемых объемов градуировочных растворов или масс стандартного образца не превышают 10 %.
Примечание — При градуировке анализатора в соответствии с 6.3.3 в формуле (5) вместо mCO используют mCO1.
6.3.6 Контроль стабильности градуировочной характеристики — по 11.2.
7 Порядок проведения измерений
7.1 С каждой пробой проводят по два измерения в условиях повторяемости (далее — параллельные измерения).
7.2 Пробу, взвешенную с погрешностью ± 1 мг, массой от 30 до 400 мг (для напитков — от 100 до 200 мг) в зависимости от ожидаемого содержания ртути и неселективных помех, создаваемых матрицей пробы (см. 7.3), помещают в дозатор проб (рекомендации по выбору массы пробы для анализа и температуры термодеструкции для различных проб приведены в приложении В). Газированные напитки предварительно дегазируют, для чего не менее 50 см 3 напитка помещают в круглодонную или плоскодонную колбу вместимостью 200 см 3 , подключают колбу к вакуумному насосу с использованием перехода с отводом и выдерживают в вакууме в течение 5-7 мин до прекращения выделения пузырьков газа.
Температура дозатора при взвешивании пробы для анализа должна быть комнатной. Вводят пробу в устройство для термической деструкции и регистрируют сигнал в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации анализатора и/или руководством пользователя программного обеспечения. По завершении регистрации сигнала удаляют остатки пробы из дозатора проб и проводят интегрирование сигнала в пределах зарегистрированного пика.
Дозатор проб очищают от следов ртути отжигом (см. 6.2).
7.3 Используя программное обеспечение к анализатору, проверяют уровень неселективного поглощения и при положительных результатах контроля (уровень неселективного поглощения не должен превышать 2 ед. оптической плотности) измеренное значение интегрального сигнала используют для вычисления массовой доли ртути в пробе (см. раздел 8). При отрицательных результатах контроля уменьшают массу пробы для анализа в 1, 5-2 раза, но не более чем до 30-50 мг, либо уменьшают температуру термодеструкции.
8 Обработка результатов измерений
8.1 Используя градуировочную характеристику анализатора (см. 6.3.4), по величине интегрального сигнала (см. 7.2) с помощью программного обеспечения к анализатору вычисляют массовую долю ртути в пробе X, млн -1
,
где Sпр — интегральный сигнал для пробы, усл. ед.;
А — градуировочный коэффициент (см. 6.3.4), усл. ед.·нг -1 ;
Мпр — масса пробы, мг.
8.2 За результат измерений массовой доли ртути принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных измерений Х1 и Х2 при выполнении условия
,
где Х1 и Х2 — результаты двух параллельных измерений массовой доли ртути, вычисленные по формуле (6), млн -1 ;
r — значение предела повторяемости (см. таблицу 1), %.
При невыполнении условия (7) проводят еще два параллельных измерения и используют методы проверки приемлемости результатов параллельных определений и установления окончательного результата измерений согласно ГОСТ ИСО 5725-6 (пункт 5.2).
9 Метрологические характеристики
9.1 Установленный в настоящем стандарте метод обеспечивает получение результатов измерений массовой доли ртути с расширенной относительной неопределенностью при коэффициенте охвата k = 2 (Uотн, %), приведенной в таблице 1.
Диапазон измерений массовой доли ртути, млн -1 (мг/кг)
Расширенная относительная неопределенность при коэффициенте охвата k = 2 Uотн, %
Предел повторяемости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами параллельных измерений при Р = 0, 95) r, %
Предел воспроизводимости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами единичных измерений, полученными в условиях воспроизводимости при Р = 0, 95) R, %
Источник