Was ist Atomemissionsspektroskopie?
Die Atomemissionsspektroskopie (AES) ist eine Analysetechnik, die die Energie von Atomen in einer Probe misst. Zentral bei dieser Methode ist das Hinzufügen von Energie zu einer Probe, um zu sehen, was mit den bereits vorhandenen Atomen geschieht. Einzelne Elemente erzeugen leicht unterschiedliche Lichtenergiestrahlen, nachdem die zusätzliche Energie das Atom vorübergehend verändert. Der Leseteil einer Atomemissionsspektroskopie-Maschine erkennt die von der Probe kommende Lichtenergie, und der Computerteil der Maschine berechnet die Konzentrationen einzelner Elemente in einer Probe aus der Wellenlänge (n) des einfallenden Lichts.
Jedes Element auf der Welt ist im einfachsten Fall ein einzelnes Atom, obwohl viele in der Natur als mehrere Atome auftreten, die aneinander haften oder mit anderen Elementen kombiniert sind. Atome sind winzige Teilchen, die typischerweise kleine Teilchen, sogenannte Protonen und Neutronen, aufweisen, die in einem zentralen Kern, der als Kern bekannt ist, zusammengehalten werden. Noch kleinere Teilchen, Elektronen genannt, umkreisen den Kern kontinuierlich.
Elektronen bewegen sich auf bestimmte Weise um den Kern. Ähnlich wie bei Hula-Hoops mit unterschiedlichen Durchmessern kreisen die Elektronen nur in bestimmten Durchmessern, wobei einige Orbitale mit kleinerem Durchmesser und andere größere Orbitale aufweisen. Nützlich für die Atomemissionsspektroskopie ist jedoch, dass jedes Elektron auf ein höheres Orbital springen kann, wenn genügend Umweltenergie vorhanden ist.
Proben für die AES-Analyse enthalten häufig Gemische von Elementen und Verbindungen wie z. B. Erde. Ein Atomemissionsspektroskopiegerät kann jedoch nur einzelne Atome lesen. Wenn ein Analytiker eine Probe für den AES-Test vorbereitet, muss er daher alle zusammengesetzten Moleküle in freie Atome aufteilen. In der Regel wandelt der Analytiker die Probe in ein Aerosol um, indem er Energie aus Quellen wie Öfen, Lasern oder Funken hinzufügt.
Die zusätzliche Energie von der Quelle, die die Probe aufbricht, ist auch die Energie, die auf die Elektronen in den Probenelementen einwirkt. Mit der zusätzlichen Energie springen die Elektronen in höhere Orbitale auf. Wenn sie zurückfallen, nachdem sich die Energie aufgelöst hat, strahlt die Energie, die sie von der Quelle gespeichert hatten, als Lichtphotonen aus. Photonen sind wie kleine Energiepakete.
Jedes Spektroskopiegerät verfügt über einen Detektor, der das Vorhandensein von Energie erkennt und diese Informationen an ein Computerprogramm weiterleitet, das die Rohdaten in klarere Beschreibungen umwandelt. Bei einer AES-Maschine liest der Detektor das Vorhandensein und die Intensität der einzelnen Photonen. Die Intensität bezieht sich auf die Lichtwellenlänge, und jedes in der Probe vorhandene Element weist eine bestimmte Anordnung von Photonen auf, die spezifische Wellenlängenablesungen erzeugen würden. Die Maschine kann daher anhand der Photonen herausfinden, welche Elemente und wie viel von jedem in einer einzelnen Probe vorhanden sind.
Eine andere Methode zur Analyse der Elementzusammensetzung von Proben ist die Atomabsorptionsspektroskopie (AAS). Sie funktioniert nach den gleichen Prinzipien wie die AES. Statt jedoch das emittierte Licht von einer mit Energie versorgten Probe zu lesen, liest die Maschine die Menge der Lichtenergie, die die Probe absorbiert Angabe des Typs und der Menge der Elektronen in der Probe. AAS ist für Gasproben geeignet.