В спектре плазмы: российские химики разработали компьютерную программу для обнаружения химических элементов

Сотрудники химического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова создали компьютерную программу, которая позволяет быстро определить состав образцов, исследуемых с помощью лазерного излучения. Об этом сообщила пресс-служба вуза.

Также по теме

Менделеевские металлы: российские учёные открыли полупроводниковые соединения из рения, галлия и германия

Сотрудники химического факультета Московского государственного университета открыли новые интерметаллиды — соединения из рения, галлия...

Способ идентификации химических элементов и определения их концентрации в спектре лазерной плазмы был известен и ранее — он называется лазерно-искровой эмиссионной спектроскопией (ЛИЭС). Под воздействием лазерного излучения высокой мощности происходит лавинообразная ионизация исследуемого вещества, образуется плазма, по длине световых волн которой можно определить состав и другие параметры образца. Такой способ идентификации элементов является универсальным для анализа твёрдых образцов, жидкостей, газовых сред, взвешенной пыли и аэрозолей.

Однако ЛИЭС имеет ряд серьёзных ограничений и недостатков, в частности высокое фоновое излучение и невысокую чувствительность. Также учёным требовалось проведение многочисленных предварительных измерений, а дальнейший анализ спектра лазерной плазмы мог занимать долгие часы и даже дни.

Химики МГУ разработали компьютерную программу, которая рассчитывает параметры лазерной плазмы и определяет состав и концентрацию химических элементов в испаряемой пробе всего за две миллисекунды. По утверждению исследователей, работа по спектральному анализу значительно упрощается благодаря возможности задавать предварительные установки до начала эксперимента. 

• Авторы компьютерной программы для спектрального анализа лазерной плазмы: Андрей Попов, Сергей Зайцев, Тимур Лабутин (слева направо)
• © Александра Кучерова, МГУ

Настройка осуществляется по ряду основных параметров: температуре, электронной плотности, массе плазмы и долям компонентов в смеси. 

По мнению российских химиков, их способ применим для обнаружения большей части элементов периодической таблицы. Предложенная компьютерная модель позволяет расширить список анализируемых объектов, отмечают исследователи.

С помощью нового способа можно определять следы серебра в рудах, а также устанавливать содержание углерода в сталях. Предложенный учёными новый алгоритм распознавания спектра позволяет в том числе определять редкоземельные элементы прямо в породах.

«Мы показали, что метод может на уровне 6 ppm (миллионных долей исследуемого вещества. — RT) определять в образце лёгкие редкоземельные элементы», — сообщил руководитель исследования доцент Тимур Лабутин.