Kaj je atomska emisijska spektroskopija?

Atomska emisijska spektroskopija (AES) je analitična tehnika, ki meri energijo atomov v vzorcu. V središču te metode je dodajanje energije vzorcu, da vidimo, kaj se zgodi z že prisotnimi atomi. Posamezni elementi proizvajajo nekoliko drugačne žarke svetlobne energije, potem ko dodatna energija začasno spremeni atom. Čitalni del naprave za atomsko emisijsko spektroskopijo prepozna svetlobno energijo, ki prihaja iz vzorca, računalniški del stroja pa izračuna koncentracije posameznih elementov v vzorcu iz valovne dolžine vhodne svetlobe.

Vsak element na svetu je v svoji najpreprostejši obliki en sam atom, čeprav se mnogi pojavljajo v naravi kot več atomov, zlepljenih skupaj ali v kombinaciji z drugimi elementi. Atomi so drobni delci, ki imajo običajno majhne delce, imenovane protoni in nevtroni, zlepljeni skupaj v osrednjem jedru, znanem kot jedro. Celo manjši delci, imenovani elektroni, neprekinjeno krožijo okoli jedra.

Elektroni se gibljejo okoli jedra na poseben način. Na podoben način kot hula obročki različnih premerov, elektroni krožijo le v določenih premerih, pri čemer so nekateri v orbitalah manjšega premera, nekateri pa v večjih orbitalah. Koristno za atomsko emisijsko spektroskopijo pa lahko vsak elektron skoči na višjo orbitalo, če je prisotna dovolj okoljske energije.

Vzorci za analizo AES pogosto vsebujejo mešanice elementov in spojin, kot je na primer tla. Stroj za atomsko emisijsko spektroskopijo pa lahko bere le posamezne atome. Zato mora analitik, ko pripravi vzorec za testiranje AES, vse molekule spojine razbiti na proste atome. Običajno analitik spremeni vzorec v aerosol z dodajanjem energije iz virov, kot so peči, laserji ali iskre.

Dodatna energija iz vira, ki razbije vzorec, je tudi energija, ki deluje na elektrone v elementih vzorca. Z dodatno energijo elektroni skočijo na višje orbitale. Ko padejo nazaj, potem ko se energija razprši, se energija, ki so jo shranili iz vira, oddaja kot svetlobni fotoni. Fotoni so kot majhni paketi energije.

Vsaka spektroskopska naprava ima detektor, ki prepozna prisotnost energije in te informacije posreduje v računalniški program, ki surove podatke pretvori v jasnejše opise. V primeru AES stroja detektor odčita prisotnost in intenzivnost posameznih fotonov. Intenzivnost se nanaša na valovno dolžino svetlobe in vsak element, ki je prisoten v vzorcu, ima značilen niz fotonov, ki bi ustvarili specifične odčitke valovne dolžine. Iz fotonov torej lahko stroj ugotovi, kateri elementi in koliko vsakega so prisotni v posameznem vzorcu.
Druga metoda za analizo elementarne sestave vzorcev je atomska absorpcijska spektroskopija (AAS). Deluje na enakih principih kot AES, vendar namesto branja oddane svetlobe iz vzorca pod napetostjo, stroj odčita količino svetlobne energije, ki jo vzorec absorbira kot navedba vrste in količine elektronov v vzorcu. AAS je primeren za vzorce plinov.