Дата «рождения» спектроскопии как метода исследования известна достаточно точно. В 1802 году английский учёный, физик и химик, Уильям Волластон (William Hyde Wollaston), наблюдал на фоне непрерывного спектра звёзд линии поглощения и описал это явление.

Как это иногда бывает, позже постоянные линии поглощения в солнечном спектре были названы именем другого учёного - Фраунгофера (Joseph Fraunhofer) - который независимо от Волластона тоже открыл их. В 1814, в мемуаре «Bestimmung d. Brechungs und d. Farbenzerstreuungs-Vermögens verschiedener Glasarten, in Bezug auf d. Vervollkommung achromatischer Fernröhre», Йозеф Фраунгофер привёл подробный рисунок солнечного спектра и указал на использование линий поглощения при определении показателей преломления оптических сред.

Рис. 1. Репродукция с оригинала рисунка Фраунгофера, издание 1817 г. (Denkschriften der K. Acad. der Wissenschaften zu München 1814-15, pp. 193-226.)

Связь между спектрами поглощения и испускания и химическим составом нагретого газа была установлена немецким учёными, химиком-экспериментатором Робертом Бунзеном (Robert Wilhelm Bunsen) в сообществе с его другом, физиком Густавом Кирхгофом (Gustav Robert Kirchhoff) в 1860 году. Открытие обращения линий спектра привели к созданию целого метода - спектрального анализа. Фактически, это было уже появление атомно-абсорбционной спектроскопии. Применив метод спектрального анализа, по эмиссионным линиям Бунзен и Кирхгоф открыли новые химические элементы, редко встречающиеся в природе - цезий и рубидий.

С этого момента эмиссионный спектральный метод стали применять в качественном и количественном определении элементов проб различного состава.

Спектры поглощения атомов (абсорбционный спектральный метод) стали широко использовать с 1930-х годов, в основном для определения некоторых элементов в атмосфере звёзд. Но из-за того, что в то время ещё не было чувствительных схем измерения, широкого распространения метод не получил.

Простой и легко осуществимый способ количественного определения содержания элементов в растворах, с помощью абсорбции (поглощения) излучения от специальных ламп с селективной эмиссией, предложил британский (или британо-австралийский) физик Алан Уолш (Alan Walsh) в 1955 году. При этом растворы распылялись в высокотемпературное пламя ацетилен-воздух.

Австралийская Организация содружества по научным и промышленным исследованиям (CSIRO), в которой работал Алан Уолш, понимая перспективность метода, в 1957 году поручает компании Techtron Appliance разработать прибор по техническому заданию Алана Уолша. Тесное сотрудничество Джеффри Фрю (Geoffrey S.V. Frew), владельца Techtron Appliance и Алана Уолша привело к тому, что уже к 1962 году Techtron Appliance произвела около сорока коммерческих атомно-абсорбционных спектрометров с пламенной атомизацией в ацетиленовом пламени АА-2, используя монохроматор компании Карл Цейсс (Carl Zeiss AG). В 1964 году модель АА-3 была собрана полностью из компонентов местного производства и в том же году представлена на Питконе (PITTCON), Международной Питтсбургской конференции аналитической химии, в США.

В то же время в 1959 году, в Ленинграде, в Государственном институте прикладной химии, Борис Владимирович Львов разработал электротермический атомизатор для атомно-абсорбционного анализа, а в 1961 году опубликовал данные о его аналитических возможностях. В случае электротермической атомизации проба нагревалась и атомизировалась в трубке из графита (кювете), через которую проходил свет спектральной лампы. Метод оказался более чувствительным, чем при пламенной атомизации, но сложность конструкции графитовой печи не позволяла ему быстро распространяться. В 1968 году Ганс Массман (Hans Paul Josef Massmann) предложил более простую печь, которую взяли за основу при создании коммерческих приборов. Впоследствии, Борис Владимирович Львов предложил конструкцию графитовой печи со специально платформой, названную позже его именем, которая позволила значительно уменьшить матричный эффект, сильно влиявший на анализ при электротермической атомизации.

За многочисленные заслуги в науке и вклад в развитие метода атомно-абсорбционной спектрометрии в 1977 году Алану Уолшу был присвоен титул рыцаря.

Оба вида спектрометров - с пламенной и электротермической атомизацией - широко распространились по всему миру. Оборудование, технологии производства компонентов приборов и анализа совершенствовались, позволив стать методу в конце XX-го века одним из референтных методов анализа.

С помощью атомно-абсорбционной спектрометрии возможно определять почти семьдесят элементов Периодической системы.

Пределы обнаружения большинства элементов при пламенной атомизации от 1 до 100 микрограмм на литр, при электротермической атомизации ниже от 100 до 1000 раз.

Все статьи