Том 2 (1109662), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Среди фундаментальных работ можно отметить резко возросшее число статей по многомерной газовой хроматографии, технически реализуемой так же, как и многомернаяжидкостная хроматография. Большие усилия направлены на сокращение времени анализа. Разумеется, оборотной стороной сокращения времени хроматографического анализа является уменьшениеэффективности разделения (наиболее «быстрые» современные хроматографы могут разрешить лишь порядка 10 пиков), однако существует большой круг практических задач, в первую очередь экологических, для которых решающей аналитической характеристикойявляется именно время анализа. Помимо традиционных приемов, используемых для ускорения хроматографического анализа (уменьшение размеров колонки, увеличение скорости потока подвижной фазы — газа-носителя) в последнее время стали использовать и такоесредство, как высокоскоростной режим программирования температуры (до 250°С/с).
В некоторых случаях это позволило дополнительно сократить время анализа на порядок.К задаче создания высокоскоростных газовых хроматографовтесно примыкает задача создания небольших портативных газовых хроматографов, пригодных, в том числе, для работы в полевыхусловиях (обе проблемы часто решаются сходными техническимисредствами). В этом отношении перспективным представляется отказ от применения специальных газов-носителей, хранимых и транспортируемых в баллонах под высоким давлением, и использованиевзамен атмосферного воздуха при атмосферном давлении.
ПотокМ4Ш4П. Ь - ^ /••• I ' ' J'-*9.5. Атомная спектроскопия 253подвижной фазы в этом случае осуществляется при помощи вакуумного насоса, устанавливаемого на выходе из колонки.9.5. Атомная спектроскопия«Среди различных методов атомно-спектроскопического (и шире,элементного) анализа наибольший прогресс отмечен в области атомно-эмиссионной спектроскопии и масс-спектрометрии с индуктивносвязанной плазмой (ИСП MC).'. В атомно-эмиссионной спектроскопии наблюдается тенденцияк возрастанию роли тлеющего разряда как источника атомизации(особенно при анализе проводящих материалов). Важное значениетлеющего разряда заключается в возможности его использованиядля проведения распределительного (послойного) анализа материалов.
Достигнутые к настоящему времени разрешение по глубинеи чувствительность уже вполне сравнимы с характеристиками метода масс-спектрометрии вторичных ионов, традиционно используемого для решения подобных задач. Снизив мощность тлеющегоразряда, можно осуществить испарение образца без его атомизации и, следовательно, использовать тлеющий разряд в молекулярноммасс-спектрометрическом анализе. Таким образом, тлеющий разряд является перестраиваемым источником «двойного назначения»,пригодным для использования как в атомном, так и в молекулярноманализе.
Для локального пробоотбора и атомизации широко используются и лазеры (способ лазерной абляции). При этом в атомноабсорбционной спектроскопии лазер может служить и источникомвнешнего излучения.Другая важная тенденция — разработка и применение так называемых «тандемных источников», в которых функции атомизации пробы и возбуждения (в атомно-эмиссионной спектроскопии)или ионизации атомов (в масс-спектрометрии), обычно сочетаемыев одном устройстве, распределены между разными узлами прибора. Примером может служить объединение тлеющего разряда, используемого в качестве атомизатора, и микроволновой плазмы длявозбуждения или ионизации полученных атомов. Такое разделениефункций позволяет использовать режим работы каждого узла прибора, оптимальный для решения именно данной задачи, и в конечномсчете приводит к заметному увеличению чувствительности, а во многих случаях — и селективности определения.В масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, ставшейк настоящему времени основным видом элементного масс-спектро-254Глава 9.
Последние достижения методов аналитической химииметрического анализа, отмечаются разнообразные усовершенствования аппаратуры, в первую очередь — масс-анализаторов. Наряду с традиционными квадрупольными анализаторами все шире используются быстродействующие времяпролетные, а также различные варианты многоканальных анализаторов. Применение многоканального способа регистрации, позволяющего одновременно в одинаковых условиях регистрировать ионные токи нескольких ионов,резко увеличивает точность результатов при использовании способа внутреннего стандарта, а также позволяет с высокой точностью измерить соотношение концентраций изотопов одного и тогоже элемента (изотопное отношение).
Последнее особенно важно длямногих геологических (в первую очередь — геохронологических)исследований. Еще один сравнительно новый для ИСП MC тип массанализаторов — секторные магнитные анализаторы, используемыеобычно в молекулярной масс-спектрометрии. Они характеризуютсявысоким разрешением (описано использование в ИСП MC анализаторов с разрешением до 8000) и позволяют разделить изобарические ионные пики — пики, принадлежащие изотопам различныхэлементов с приблизительно одинаковой (с точностью до целого числа атомных единиц) массой.
Наличие таких изотопов может сильноосложнить определение содержания отдельных элементов при использовании масс-анализаторов низкого разрешения.Возрастает число работ, посвященных применению в элементноймасс-спектрометрии буферных газов и газов-реагентов — обычно водорода или гелия. Для этого используют специальное устройство, — так называемую реакционную камеру, помещаемую междуисточником ионизации и масс-анализатором. При этом значительноуменьшаются интенсивности сигналов фона, формируемых самойаргоновой плазмой (ионов Ar + , ArO + , Ar + и др.) и, соответственно,снижаются пределы обнаружения элементов. Этот прием до некоторой степени аналогичен химической ионизации, широко используемой в молекулярном масс-спектрометрическом анализе (хотя тамон решает совсем другие задачи).9.6.
Оптоволоконные химические сенсорыбиосенсорыВ настоящее время широко применяются оптические химические ибиохимические сенсоры всех трех поколений: первого, основанныена простом измерении какого-либо оптического свойства объекта,«№Si9.6. Оптоволоконные химические сенсоры и биосенсоры 255второго (индикаторные), использующие предварительное проведение химической реакции с иммобилизованным реагентом-индикатором, и третьего, в основе действия которых лежат новые физические явления, обычно не используемые в химическом анализе вотрыве от сенсоров.Важнейшим элементом оптического сенсора любого типа, во многом определяющим его возможности, является оптоволоконный кабель-световод. Наряду с традиционными, прозрачными в видимойи (частично) ближней ИК-области, в последнее время начинают всешире применяться световоды для средней ИК-области на основе новых оптических материалов — халькогенидных и других неоксидных стекол.
Используются и пучки световодов — для решения двухосновных задач: получения оптических образов объектов и преодоления одного из основных недостатков оптических сенсоров — малой селективности. По-видимому, создание индивидуальных химических оптических сенсоров высокой селективности является слишком трудной задачей, которая вряд ли будет решена в ближайшеевремя. Альтернативой может быть использование массива малоселективных сенсоров с последующей обработкой данных известнымихемометрическим методами многокомпонентного анализа.В отличие от химических, биохимические сенсоры часто обладают исключительно высокой селективностью, обусловленной природой лежащих в основе их действия ферментативных и иммунохимических реакций.
В качестве чувствительных элементов таких сенсоров сейчас используются не только иммобилизованные ферментыи антитела, но и цельные клетки микроорганизмов, например, синезеленой водоросли Chlorella vulgaris для определения гербицидов (поих воздействию на процесс фотосинтеза). Предел обнаружения таких сенсоров составляет 0,1 мкг индивидуального пестицида в 1л,что соответствует требованиям ЕС.Исходно при использовании оптических биосенсоров чаще всегоприменяли люминесцентный (фото- или хемилюминесцентный) метод детектирования.
Однако его использование, как правило, требует предварительного введения люминесцентной метки в молекулывещества, используемого в чувствительном элементе сенсора. Этодалеко не всегда является простой задачей. В настоящее время всебольшую популярность завоевывает новый метод детектирования,основанный на использовании поверхностного плазмонного резонанса. Поверхностный плазменный резонанс — оптическое явление,имеющее квантовомеханическую природу. Оно заключается в том,256Глава 9. Последние достижения методов аналитической химиичто при облучении зеркальной поверхности проводника (обычно металла) лучом света под строго определенным углом интенсивностьотраженного света резко падает вследствие резонансного поглощения света электронами проводимости приповерхностного слоя проводника.
Угол падения светового луча, при котором наблюдаетсяповерхностный плазмонный резонанс, сильно зависит от показателя преломления среды, прилегающей к поверхности металла. Поэтому измерение угла поверхностного плазменного резонанса можно рассматривать как своеобразный вариант весьма прецизионнойрефрактометрии (возможно зафиксировать изменение показателяпреломления на 1 0 - 6 - 1 0 - 5 единиц). Сочетание высокой селективности, характерной для биохимических реакций, с универсальностью,присущей рефрактометрическому способу детектирования, делаетбиосенсоры на основе поверхностного плазменного резонанса оченьперспективным средством экспресс-контроля биологически активных веществ.9.7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
