14.16 : פוטומטריית להבה: סקירה

פוטומטריית להבה, הידועה גם בשם ספקטרומטריית פליטת להבה, היא טכניקה לניתוח איכותי וכמותי של יסודות בדגימה תוך שימוש בלהבה כמקור לאנרגיית עירור. מושג פוטומטריית הלהבה התגלה בתחילת שנות ה-60 של המאה ה-19 על ידי קירכהוף ובונזן, שגילו כי יסודות מסוימים פולטים קרינה אופיינית כשהם מעוררים בלהבות. המכשיר הראשון שפותח למטרה זו שימש למדידת נתרן (Na) באפר צמחים תוך שימוש בלהבת בונזן. עם זאת, האתגר היה למצוא את הדרך היעילה ביותר להכניס את הדגימה ללהבה. רק בשנת 1929, כאשר לונדגרד הציג את הנבולייזר, התרחש פריצת דרך משמעותית, שאיפשרה הכנסה ניתנת לשחזור של הדגימה ללהבה.

בספקטרומטריית פליטת להבה, הנבולייזר ממיר דגימה נוזלית לערפל או אירוסול דק. זה מתבצע על ידי העברת זרם גז בלחץ גבוה מעל קצה צינור נימי המכיל את הדגימה ושאיבתה לתא ריסוס. האירוסול המיוצר מועבר לאחר מכן אל המבער, שם חום הלהבה מסלק את הממס, יוצר חלקיקים יבשים שמתנדפים ומייצרים אטומים חופשיים לניתוח.

מכשירים מוקדמים השתמשו בספקטרוגרפים מפריזמת קוורץ והקלטה פוטוגרפית לפיזור ולכידת קווי פליטת אטומים. עם זאת, התקדמות במסננים אופטיים וגלאים פוטואלקטריים החליפה רכיבים אלה, ושיפרה את הדיוק והנוחות.

פוטומטריית להבה כוללת הכנסה של תמיסת הדגימה לנבולייזר, שממיר אותה לערפל דק או אירוסול. הדגימה המפורקת מוזרמת לאחר מכן ללהבה, יחד עם אוויר או חמצן ודלק כמו פרופאן או אצטילן. הלהבה מספקת את העירור התרמי הנחוץ להמרצת האטומים בדגימה. כשהאטומים המעוררים נרגעים, הקרינה הנפלטת נמדדת על ידי תא פוטואלקטרי או פוטומולטיפלייר.

פוטומטריית להבה יעילה במיוחד למדידת יסודות כמו נתרן, אשלגן, ליתיום וסידן. הלהבה המשמשת בפוטומטריית להבה היא בדרך כלל להבת פרופאן-אוויר בטווח טמפרטורות של 1900-2000 מעלות צלזיוס, אם כי ניתן להשתמש גם בלהבות חלופיות כמו בוטאן-אוויר או גז טבעי-אוויר. לפוטומטריית להבה יש מגבלות שניתן להתגבר עליהן באמצעות שימוש בטמפרטורות גבוהות יותר ולהבות מחזרות יותר, כגון אוויר-אצטילן, יחד עם זיהוי ספקטרומטרי ברזולוציה גבוהה יותר. עם זאת, גישות אלה אינן תחרותיות מבחינת עלות בהשוואה לטכניקת ספקטרומטריית ספיגה אטומית באמצעות להבה (AAS) הנפוצה יותר.