Рассмотрены этапы формирования национальной системы аккредитации аналитических лабораторий, ее достоинства и недостатки. Обсуждены актуальные проблемы аккредитации в свете Федерального закона от 28 декабря 2013 г. № 412-ФЗ.

Представлен обзор приборов и комплексов на их основе, производимых компанией «ВМК-Оптоэлектроника»: многоканальных анализаторов эмиссионных спектров МАЭС на основе многокристальных сборок линейных твердотельных детекторов; многоканальных спектрометров «Гранд», «Гранд-Эксперт», «Фаворит», «Экспресс» и «Колибри»; генераторов электрических дуговых и искровых разрядов «Везувий» и «Шаровая молния»; спектроаналитических штативов «Глобула» и «Кристалл»; электродуговой установки для анализа порошковых проб методом просыпки-вдувания «Поток» и других. Приведены их технические характеристики.

Коллекция многоэлементных стандартных образцов (СО) состава природных и техногенных сред, создаваемая в ИГХ СО РАН, ориентирована на обеспечение единства измерений в геоанализе. Применение МАЭС в дуговом атомно-эмиссионном анализе (АЭА ДР) существенно упростило выполнение исследований материала СО для получения аттестационных данных, оценки неоднородности и представительной массы вещества при определении конкретных элементов, стабильности вещества при длительном хранении, сличения различных стандартных образцов между собой. Приведены примеры эффективного использования методик АЭА ДР для исследований СО различных по составу и генезису.

Изложены результаты внедрения многоканального анализатора эмиссионных спектров (МАЭС) с программой «Атом» для многоэлементного атомно-эмиссионного спектрального анализа горных пород. Исследованы кривые испарения в дуговом разряде переменного тока ряда химических элементов из проб горных пород различного состава. Замена визуальной расшифровки высококачественной цифровой обработкой спектров позволила существенно увеличить производительность анализа, расширить диапазон определяемых содержаний и улучшить метрологические характеристики определения микро- и макрокомпонентов горных пород.

Рассмотрено применение оборудования ООО «ВМК-Оптоэлектроника» для анализа горных пород и золотосодержащих руд, а также руд цветных металлов в Байкальском филиале «Сосновгеология» Федерального государственного унитарного геологического предприятия «Урангеологоразведка» при поисковых работах на золото. Показаны преимущества его использования в сравнении с классическим приближенно-количественным атомно-эмиссионным анализом (спектрозолотометрия) с визуальной интерпретацией спектра. Выбраны аналитические линии для определения золота, обеспечивающие удовлетворительное качество результатов, соответствующее требованиям отраслевых инструктивных документов, проведена оценка метрологических характеристик методики анализа.

Представлены результаты атомно-эмиссионного анализа проб из гидротерм вблизи вулканов Курильских островов. Показано, что предложенный способ регистрации обеспечивает получение информации не только о содержании благородных металлов, но и формах их нахождения в пробе.

Рассчитаны заселенности энергетических уровней для 25 атомных и 26 ионных спектральных линий железа в аналитической зоне плазменной струи дугового аргонового двухструйного плазмотрона. Показано, что Саха - Больцмановское равновесие существует между высоковозбужденными атомными уровнями и основным состоянием иона. Основной и низколежащие (<4,0 эВ) энергетические уровни атома железа, однако, не находятся в Саха - Больцмановском равновесии с этими уровнями. Результаты исследования рассмотрены в рамках частично равновесного ионизирующего механизма возбуждения спектров аналита.

Проведено сравнение возможностей аналитических зон двухструйной плазмы высокой мощности. Показано, что зона до слияния плазменных струй обеспечивает более низкие пределы обнаружения элементов, но при анализе термостойких материалов имеет место сильная зависимость эффективности испарения от размера частиц. В зоне после слияния струй наблюдается более эффективное испарение проб, но пределы обнаружения элементов хуже, чем в зоне до слияния, из-за высокого ровня фона. Выбор зоны наблюдения зависит от конкретной аналитической задачи.

С использованием многоканальноого эмиссионного спектрометра «Гранд» с дуговым плазмотроном в качестве источника возбуждения изучено распределение температуры, интенсивности спектральных линий благородных металлов и фонового сигнала по высоте плазменного факела. Показано, что угол между электродами плазменной горелки оказывает значимое влияние на распределение температуры и интенсивности аналитических линий благородных металлов.

Представлен опыт анализа металлических проб меди и рутения, а также порошковых геологических проб. Описаны параметры учета времени поступления элементов в дуговой разряд, режимы анализа и параметры градуировочных графиков. Показаны возможности снижения пределов обнаружения и улучшения метрологических характеристик результатов анализа.

Представлены уникальные свойства наноразмерного порошка металлического иридия, производимого ООО «НПО «Металлы Урала». Рассмотрены особенности атомно-эмиссионного спектрального определения примесей в нанопорошке иридия с применением анализатора МАЭС методом испарения из канала графитового электрода в дуговом разряде переменного тока.

Представлены результаты использования методики атомно-эмиссионного спектрального анализа для определения химического состава получаемых в процессе пирохимической регенерации облученного ядерного топлива фосфатных концентратов продуктов деления и примесей. Выбран метод прямого анализа порошков с их испарением и возбуждением эмиссии в электрической дуге. Для устранения влияния на результаты анализа физико-химических свойств и состава проб предложено вскрытие пробы в кратере электрода восстановлением фосфатов угольным порошком. С целью улучшения воспроизводимости и правильности результатов предложено использование спектроскопического носителя BaCl₂. Выбраны оптимальные масса пробы, параметры электрода, сила тока, время экспозиции. Оценена относительная погрешность определений - 6,5 - 25,0 %.

Предложен подход к расчету метрологических характеристик аттестованных смесей (АС), применяемых для определения микропримесей в порошковых пробах стали, сплавов на никелевой основе, ферросплавов и чистых металлов. Проведено сравнение алгоритмов расчета, описанных в ГОСТ 8.531 и рекомендации ЗАО «ИСО» М-25. С помощью предложенного подхода с использованием Microsoft Excel значительно ускорено установление аттестационных характеристик и проведен более точный учет погрешности их определения. Методика разработана с использованием спектрометра PGS-2, оснащенного анализатором МАЭС, и успешно применяется в отделении аналитического контроля с 2005 г. С ее помощью аттестовано более 20 комплектов смесей на содержание семи элементов (As, Bi, Cd, Pb, Sb, Sn, Zn).

Приведены результаты практического применения спектроаналитического штатива «Кристалл» производства компании «ВМК-Оптоэлектроника». Рассмотрены основные параметры, влияющие на экспрессность проведения аналитических процедур и удобство эксплуатации спектроаналитического штатива. Описаны эксплуатационные особенности нового штатива «Кристалл» в сравнении со штативами прошлых поколений на примере УШТ-4.

Проведена метрологическая оценка результатов спектрального анализа образца углеродистой стали УГ4 комплекта стандартных образцов состава стали ГСО 4165-91П, 2489-91П - 2497-91П с использованием вакуумных атомно-эмиссионных спектрометров (Hilger Analytical): Polyvac E983 с фотоэлектронными умножителями, а также Polyvac E980 и E983, модернизированных многоканальным анализатором эмиссионных спектров МАЭС и генератором «Шаровая молния 250». Показано, что спектрометр Polyvac E980 с анализатором МАЭС и генератором «Шаровая молния 250» продемонстрировал лучшие результаты. Модернизированные спектрометры рекомендованы для работы в условиях непрерывного производства.

Представлены результаты спектрального анализа аэрокосмических сплавов на основе магния, титана и алюминия с применением оптического вакуумного спектрометра «Гранд-Эксперт». Описаны условия анализа и приведены рабочие диапазоны определяемых содержаний.

Изучена стабильность градуировочных характеристик вакуумного атомно-эмиссионного спектрометра «Гранд-Эксперт», с помощью которых определяют основные элементы, входящие в состав стали: Al, C, Co, Cr, Cu, Mn, Mo, Nb, Ni, P, S, Si, Ti, V, W. Установлено, что для таких элементов, как медь и марганец, следует делать переградуировку с периодичностью около 30 дней. В то же время для углерода, кремния, ванадия необходимость в переградуировке в течение времени наблюдения не выявлена.

Показана возможность определения неметаллических включений в сталях и сплавах методом атомно-эмиссионной спектрометрии с искровым возбуждением образца в аргоне с помощью вакуумного спектрометра «Гранд-Эксперт», оснащенного быстродействующим анализатором МАЭС с линейкой детекторов БЛПП-2000. Приведены первые количественные результаты.

Появление приборов с многоканальными детекторами позволило одновременно определять группу щелочных металлов в растворах разнообразного состава методом пламенной фотометрии. В статье описаны этапы разработки методики одновременного нахождения содержания Na, K, Li и Rb в образцах горных пород, минералов, руд, донных и терригенных отложений, почв и золы. Представленная методика соответствует III категории точности Классификации методов лабораторного анализа (ОСТ 41-08-212-04). В методике матричные и спектральные влияния компенсированы благодаря выбору оптимальных условий измерения аналитических сигналов и градуировки по растворам природных ГСО.

Описан светосильный спектрометр с трехщелевой горелкой, обеспечивающей повышенную температуру пламени, который позволяет проводить одновременное определение щелочных и щелочноземельных элементов с концентрацией до 1 мкг/л. Верхняя граница определяемых концентраций, при которой горелка не засоряется, превышает 10 г/л.

Разработан многоканальный анализатор эмиссионных спектров МАЭС со сборкой из четырех линеек БЛПП-2000, обеспечивающий регистрацию последовательности из нескольких тысяч спектров со временем экспозиции 0,4 мс в процессе возбуждения порошковой природной пробы. Показано, что отношение сигнал-шум вспышек спектральной линии золота 267,595 нм, зарегистрированных опытной линейкой БЛПП-2000, более чем в 10 раз выше, чем линейкой БЛПП-369М1.

Созданы ахроматы и система освещения входной щели на их основе для спектрометров с рабочим диапазоном 190 - 470 нм. Приведена зависимость остаточных хроматических аберраций ахроматов от длины волны. Показано, что на освещенность входной щели не влияет смещение разряда в пределах ±3 мм.

Описан экспериментальный образец источника СВЧ плазмы для атомно-эмиссионного спектрального анализа растворов. В качестве генератора СВЧ энергии использован магнетрон с частотой 2,45 ГГц и мощностью 750 Вт. Плазмообразующим газом является аргон с расходом до 3 л/мин. Температура плазмы с водным аэрозолем составляет 4500 К. Прибор пригоден для анализа водных растворов.

Показаны основные возможности программного обеспечения «Атом» - важного инструмента для автоматизации атомно-эмиссионного спектрального анализа в лабораториях, использующих спектроаналитические приборы производства компании «ВМК-Оптоэлектроника».

Описана разработанная программа автоматического профилирования (градуировки по длине волны) спектрометров с анализаторами МАЭС, в которой реализована фильтрация экспериментальных значений по параметру качества. Для оценки этого параметра применена аналитическая функция, описывающая форму спектральных линий, учтены влияние слившихся спектральных линий и другие критерии. Интегральная оценка качества градуировочных точек позволяет в автоматическом режиме существенно снизить погрешность получаемого профилирования. Метод реализован в программе «Атом».

Представлен алгоритм математической обработки последовательности атомно-эмиссионных спектров «Расширенный 2014», предназначенный для выделения слабых сцинтилляций («вспышек») аналитических линий из шумов и, как следствие, для снижения пределов обнаружения определяемых элементов. Последовательность регистрируют с помощью многоэлементных твердотельных детекторов излучения при возбуждении порошков в дуговых источниках спектров (например, при введении порошков способом просыпки-вдувания). Приведено сравнение данного алгоритма с реализованными ранее в программе «Атом 3.3». Предлагаемый алгоритм имеет меньше настроек, а также более корректно определяет маску фона, сохраняя больше точек для определения его формы. Благодаря этому улучшены результаты обработки последовательностей спектров, в том числе статистические: СКО градуировочного графика, дисперсии сходимости и адекватности. Повышено отношение сигнал-шум вспышек спектральных линий. Алгоритм внедрен в программу «Атом».

Приведены результаты исследования аналитических возможностей атомно-эмиссионной цифровой спектрографии с дуговым возбуждением спектра сухого остатка жидких проб, выполненного на установке МФС-8, модифицированной анализатором МАЭС. Показаны возможности увеличения отношения сигнал/шум за счет использования большой силы тока (20 А) дуги переменного тока и значительного количества спектрального буфера (0,15 мг NaCl). По результатам проведенных исследований создана универсальная методика анализа жидких биологических объектов с использованием для градуировки стандартных образцов водных растворов солей элементов. Отсутствие влияний основы пробы продемонстрировано на примере анализа слюны человека путем разбавления пробы и введения добавок аналита. Методика позволяет определять концентрации ряда элементов на уровне n · 10^-7 г/л и выше из пробы объемом n · 10 мкл с воспроизводимостью результатов не более 15 - 20 % отн. Линейный динамический диапазон составляет 3 - 4 порядка величины концентрации определяемых элементов.

Приведен усовершенствованный способ подготовки к анализу лекарственных трав - концентраторов микроэлементов путем введения корректирующих добавок в стандартные образцы. Разработанный подход положен в основу создания фармакопейной методики дугового атомно-эмиссионного анализа лекарственных трав.

Создана экспериментальная установка для реализации одновременного многоэлементного атомно-абсорбционного спектрального анализа с использованием комбинированного источника непрерывного спектра, электротермического атомизатора (ЭТА), а также спектрометра с рабочим диапазоном 190 - 360 нм и разрешением 0,025 нм. С целью снижения пределов обнаружения (ПО) определяемых элементов оптимизированы ширина входной щели и время базовой экспозиции. ПО ряда элементов сравнимы с обеспечиваемыми прибором ContrAA с ЭТА и примерно на порядок уступают традиционной ААС. ПО большинства элементов удовлетворяют требованиям СанПиН по ПДК для питьевой воды, расфасованной в емкости.

Разработан алгоритм обработки последовательности атомно-абсорбционных спектров во времени, зарегистрированной с помощью спектрометра с МАЭС, электротермического атомизатора и источника непрерывного спектра. Эффективность работы алгоритма в сравнении с существующим в программе «Атом» проверена на примере определения меди в водных растворах. Одна и та же зарегистрированная последовательность спектров обработана новым и существующим алгоритмами. Показано более чем двукратное снижение пределов обнаружения, полученных с использованием нового алгоритма.

Для снижения пределов обнаружения (ПО) примесей при анализе высокочистых веществ методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-АЭС) использовано устройство электротермического испарения (ЭТИ) проб производства ООО «ВМК-Оптоэлектроника». Изучены временные зависимости поступления аналитов в ИСП, выбраны операционные параметры ЭТИ. На примере анализа высокочистого диоксида германия показана эффективность применения устройства ЭТИ, оценены преимущества и недостатки данного способа ввода концентрата примесей в ИСП.