Ing. Pavel Častulík, CSc

Podobné dokumenty
HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

Emise vyvolaná působením fotonů nebo částic

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

ABSORPČNÍ A EMISNÍ SPEKTRÁLNÍ METODY

Hmotnostní spektrometrie - Mass Spectrometry (MS)

Vybrané spektroskopické metody

Bezpečnostní inženýrství. - Detektory požárů a senzory plynů -

HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE - kvalitativní i kvantitativní detekce v GC a LC - pyrolýzní hmotnostní spektrometrie - analýza polutantů v životním

Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, Plynové lasery. Plynové lasery většinou pracují v kontinuálním režimu.

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm

Hmotnostní spektrometrie

13. Spektroskopie základní pojmy

Metody analýzy povrchu

Referát z atomové a jaderné fyziky. Detekce ionizujícího záření (principy, technická realizace)

Metody analýzy povrchu

nano.tul.cz Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na TUL

Hmotnostní spektrometrie. Historie MS. Schéma MS

Plazmové metody. Základní vlastnosti a parametry plazmatu

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ

INTERAKCE IONTŮ S POVRCHY II.

DETEKTORY pro kapalinovou chromatografii. Izolační a separační metody, 2018

METODY ANALÝZY POVRCHŮ

FOTOAKUSTIKA. Vítězslav Otruba

Využití metod atomové spektrometrie v analýzách in situ

Mobilní Ramanův spektrometr Ahura First Defender

LABORATOŘ OBORU I ÚSTAV ORGANICKÉ TECHNOLOGIE (111) Použití GC-MS spektrometrie

Fluorescence (luminiscence)

Integrovaná střední škola, Hlaváčkovo nám. 673, Slaný

Klinická a farmaceutická analýza. Petr Kozlík Katedra analytické chemie

Stručný úvod do spektroskopie

VIBRAČNÍ SPEKTROMETRIE

Senzory ionizujícího záření

Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS


HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

Spektroskopie subvalenčních elektronů Elektronová mikroanalýza, rentgenfluorescenční spektroskopie

Principy chemických snímačů

- Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl. - fluorescence - fosforescence

Hmotnostní detekce v separačních metodách

Rychlé metody stanovení zářičů alfa a beta při plnění úkolů RMS (radiační monitorovací sítě )

Identifikace barviv pomocí Ramanovy spektrometrie

RUZNYCH DRUHU ZÁRENí

Metody charakterizace nanomaterálů I

Výukové texty pro předmět Měřící technika (KKS/MT) na téma Podklady k principu měření a detekce záření (radiové vlny, neviditelné záření)

3. Vlastnosti skla za normální teploty (mechanické, tepelné, optické, chemické, elektrické).

4. Spektrální metody pro prvkovou analýzu léčiv optická atomová spektroskopie

Hygienická problematika nelegálních chemických skladů

Fotoelektronová spektroskopie Instrumentace. Katedra materiálů TU Liberec

Seznam otázek pro zkoušku z biofyziky oboru lékařství pro školní rok

Zdroje iont používané v hmotnostní spektrometrii. Miloslav Šanda

Spektroskopické metody. převážně ve viditelné, ultrafialové a blízké infračervené oblasti

Základy NIR spektrometrie a její praktické využití

DUSÍK NITROGENIUM 14,0067 3,1. Doplňte:

Polovodičové senzory. Polovodičové materiály Teplotní závislost polovodiče Piezoodporový jev Fotonové jevy Radiační jevy Magnetoelektrické jevy

GENEROVÁNÍ TĚKAVÝCH SLOUČENIN V AAS

Hmotnostní spektrometrie

IDENTIFIKACE LÉČIVA V TABLETÁCH POMOCÍ RAMANOVY SPEKTROMETRIE

INTERPRETACE HMOTNOSTNÍCH SPEKTER

Elektronová mikroanalýz Instrumentace. Metody charakterizace nanomateriálů II

Iontové zdroje II. Iontový zdroj. Data. Vzorek. Hmotnostní analyzátor. Zdroj vakua. Iontové zdroje pracující za sníženého tlaku

METODY - spektrometrické

STŘEDNÍ ŠKOLA INFORMATIKY A SLUŽEB ELIŠKY KRÁSNOHORSKÉ 2069 DVŮR KRÁLOVÉ N. L.

Autoři: Pavel Zachař, David Sýkora Ukázky spekter k procvičování na semináři: Tento soubor je pouze prvním ilustrativním seznámením se základními prin

VYUŽITÍ MOBILNÍCH PŘÍSTROJŮ PRO RYCHLOU IN-SITU ANALÝZU SLOŽENÍ ODPADŮ

16. Franck Hertzův experiment

OPTICK SPEKTROMETRIE

Hmotnostní spektrometrie ve spojení se separačními metodami

Moderní nástroje v analýze biomolekul

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

HPLC - Detektory A.Braithwaite and F.J.Smith; Chromatographic Methods, Fifth edition, Blackie Academic & Professional 1996 Colin F. Poole and Salwa K.

OPTICKÁ EMISNÍ SPEKTROMETRIE

Úloha č. 1: CD spektroskopie

Analytické metody využívané ke stanovení chemického složení kovů. Ing.Viktorie Weiss, Ph.D.

SPEKTROSKOPICKÉ VLASTNOSTI LÁTEK (ZÁKLADY SPEKTROSKOPIE)

No. 1- určete MW, vysvětlení izotopů

RYCHLÉ ZJIŠŤOVÁNÍ LÉČIV A JEJICH REZIDUÍ V ŽP

MINISTERSTVO VNITRA. generální ředitelství Hasičského záchranného sboru České republiky. Č.j. PO-2897/IZS-2006 Praha 19. října 2006 Počet listů: 7

Optoelektronika. elektro-optické převodníky - LED, laserové diody, LCD. Elektronické součástky pro FAV (KET/ESCA)

VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V LÁTKÁCH

Spektrometrie záření gama

Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenovo záření. Vznik rentgenova záření. Metody využívající RTG záření

STEJNOSMĚRNÝ PROUD Nesamostatný výboj TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

ZÁKLADY OBECNÉ A KLINICKÉ BIOCHEMIE

Laboratoř ze speciální analýzy potravin II. Úloha 3 - Plynová chromatografie (GC-MS)

10. Tandemová hmotnostní spektrometrie. Princip tandemové hmotnostní spektrometrie

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenografie, RTG prášková difrakce

Detekce a detektory. Ivan Mikšík. Fyziologický ústav AV ČR, v.v.i. Praha

PSK1-14. Optické zdroje a detektory. Bohrův model atomu. Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka.

Rentgenová difrakce a spektrometrie

Indentifikace molekul a kvantitativní analýza pomocí MS

jádro a elektronový obal jádro nukleony obal elektrony, pro chemii významné valenční elektrony

Optické spektroskopie 1 LS 2014/15

Úvod do fyziky plazmatu

Diskutujte, jak široký bude pás spojený s fosforescencí versus fluorescencí. Udělejte odhad v cm -1.

Transkript:

Lekce 4 ENV012 ChBHazMat Detekce Elektronické detekční a monitorovací prostředky Ing. Pavel Častulík, CSc castulik@recetox.muni.cz Jaro 2012 Příprava tohoto předmětu je spolufinancována Evropským ENV012, Jaro sociálním 2012 fondem a státním rozpočtem České republiky 1

Elektronické detekční a monitorovací prostředky Příprava tohoto předmětu je spolufinancována Evropským ENV012, Jaro sociálním 2012 fondem a státním rozpočtem České republiky 2

OSNOVA Spektrometrie pohyblivosti iontů IMS Plameno-ionizační metoda Krystalová frekvenční metoda Ramova spektroskopie Neutronová aktivační spektroskopie RTG metoda Dálková detekce Příprava tohoto předmětu je spolufinancována Evropským ENV012, Jaro sociálním 2012 fondem a státním rozpočtem České republiky 3

Nejen pravda, ale i dioxiny mohou být ve víně 4

Následky dioxinů z vietnamské války jsou stále přítomny Dítě geneticky postižené syndromem Agent Orange. Důsledek zasažení vietnamské populace defolianty používaných americkou armádou. Formulace Agent Orange představovala defoliant na bázi fenoxyoctové kyseliny, která obsahoval vedlejší produkt dioxiny. 5

Kategorie detekční metod Princip detekčních metod chemikálií je založen na interakci sledovaných molekul nebo atomů molekul s jinými chemikáliemi, katalyzátory nebo s vybranými spektry záření. Doprovodné změny jsou vyhodnocovány: neelektronicky elektronicky 6

Hodnocení detekčních technologií Výtečně 5 bodů nedostatečně 1 bod Technol Ionizační Plameno fotometr Detekční trubičky Detekční papírky Citlivost 3-4 3-4 3(5) 2 Selektivita 3-4 3-4 4 3-4 Čas odezvy 3-4 4-5 2-3 4 Výcvik 3 3 4 5 Logistika 3 3 4 4 Cena 2 2 4 5 7

Detekce neznámého obsahu pomocí AP2C detektoru 8

Detekce a monitoring chemických Detekce par látek Detekce kapalin 9

Detekce s následnou identifikací látek na místě-přenosný GC/MS 10

Detekční principy Spektrometrie pohyblivosti iontů [Ion Mobility Spectrometry (IMS)] Plamenová fotometrie/foto ionizace Infračervená spektroskopie Ramanova spektroskopie Plynová a hmotnostní chromatografie (GC/MS) Neutronová aktivační spektroskopie Biosenzory 11

Spektrometrie pohyblivosti iontů [Ion Mobility Spectrometry (IMS)] I. Ionizací molekul vzduchu např. ß zářením ze zdroje Ni63, vznikají reaktivní ionty s kladným a záporným nábojem RI(+) a RI(-), které slouží jako nosný ionizovaný plyn. II. Náboje iontů jsou částečně přenášeny na molekuly chemických látek, čímž jsou rovněž ionizovány a pomocí elektrického pole jsou přesunuty na reakční ionizační komůrky. III. Elektrické napětí na mřížce zabraňuje nabitým iontům-klastrům molekul chemické látky úniku do driftovací trubice. IV. Rychlou změnou polarity napětí na mřížce ionizační komůrky jsou ionty urychleny do driftovací trubice V. Další elektrické pole pohybuje ionty v driftovací trubici směrem ke kolektoru na konci trubice. VI. Vzhledem k různé pohyblivosti iontů (velikost a náboj), tyto se pohybují v elektrickém poli různou rychlosti a tím jsou sbírány na kolektoru v různem čase. Tyto rozdíly pak slouží k dalšímu vyhodnocování v souvislosti s charakteristikou odpovídající příslušným molekulám a jejich ionizovaných fragmentům. 12

Spektrometrie pohyblivosti iontů Reakčními ionty mohou být molekuly vzduchu kde: Positivními ionty jsou molekuly vody: H + (H 2 O)n a Negativními ionty jsou kyslík a oxid uhličitý: O 2 -, CO 3 - Inotové klastry NL + H + (H 2 O)n Yperit + O 2- (H 2 O)n NL.H + + (H 2 O)n NL. NL.H + NL.H + (H 2 O)n Yperit.O - 2 + (H 2 O)n Jinými dopanty mohou být molekuly acetonu nebo amoniaku 13

Spektrometrie pohyblivosti iontů Ionizací mohou být generovány následující ionty Ionty Ionty (P + ) monomer (P-P + ) dimer Klastrové ionty (P-H 3 O + ) (P-O 2- ) Hydrolyzované ionty (Cl - ) 14

Elektronická detekce spektrometrem pohyblivosti iontů IMS 15

Ion Mobility Spectrometer - IMS 16

IMS driftovací trubice 17

Chemical Agent Monitor / CAM 18

Detekční limity CAM Stupeň Indikace Sarin mg/m 3 Yperit mg/m 3 1 0.005 0.021 2 0.023 0.032 3 0.047 0.052 4 0.10 0.10 5 0.27 0.19 6 0.98 0.47 6 1.8 0.93 8 3.2 1.4 19

Souprava CAM- IMS Brašna CAM Litiová baterie Hubice Nosný popruh Ochranný kryt Tester Manuál 20

IMS detektory 21

Výcvikový elektronický simulátor CAM-SIM Tester Kontrolní karty Šroubováky Mobilní simulátory Detekční simulátory Pozemní simulátory CAM-SIM Startovací klíč 22

IMS 2000 23

Souprava elektronický simulátor CAM-SIM 24

IMS Elektronický detektor CHEMPRO 100 25

RAID R A I D Rapid Alarm Identification Detector 26

RAID Detekční úrovně Citlivost Poplach NL: 0.04 0.2 mg/m3 Yperit: 0.06 0.5 mg/m3 ITOX: > 1 > 1 mg/m3 Fosgén 0.2 0.7 ppm 27

RAID M 28

APD2000 29

Gas Detector Array GDA-2 30

Kombinované senzory - GDA Senzor na oxidech kovů Elekrochemický senzor Senzor pohyblivosti iontů Izotop Ni 63 Fotoionizační Senzor 10,2 ev Detekční kanály 31

Detekce látek kombinací senzorů GDA 32

Detekce látek zvýšenou desorpcí s Chemické látky, které pronikají do materiálů (nebo při nízké vnější teplotě) jsou desorbovány infračerveným ohřevem a s vyšší účinností detekovány GDA 33

Osobní detektor LCD IMS 34

Osobní detektor LCD IMS 35

GID-M Dyna Senzor 36

Fotoionizační detektor Ionizace chemických molekul je prováděna ultrafialovým zářením (UV). Nabité ionty jsou přitahovány elektrodou s elektrickým potenciálem a výsledný elektrický proud je proporcionální koncentraci iontů a tím koncentraci chemické látky Podmínkou je schopnost ionizace patřičných molekul UV zářením s potenciálem 10.6 or 11.7 ev 37

Plamenová atomová emisní spektrometrie Chemické látky jsou spalovány ve vodíkovém nízkoteplotním plameni ve kterém atomy jsou excitovány a při návratu do původních energetických hladin emitují čárové elektromagnetické záření určitých vlnových délek. Například atomy fosforu emituje záření o 510 nm a síry 392 nm 38

Přenosný plameno-emisní emisní detektor APCC (AP2C) A Appareil P Portatif (pour le) C Controle (de la) C Contamination 39

Přenosný detektor AP2C Hubice na vzorky Hubice Bzučák Manuál AP2C Litiová baterie Nosný popruh Vodíkový kontejner 40

AP2C 41

Souprava AP2C 42

S4PE na odběr vzorků z povrchů a kapalin 43

AP2C s nástavcem na odběr vzorků 44

S4PE na odběr vzorků Kontejner se stíracími snímači Stírací snímač 45

Použití S4PE Odpaření sejmutého vzorku elektrickým zahřátím stíracího snímače 46

AP2C se zvukovým nástavcem Zvukový indikátor měření 47

Krystalový senzor jako mikrováhy 48

Krystalový senzor 49

ChemSentry 150C Chemical Detection System 50

Detektor/monitor s krystalovým senzorem 51

Identifikace-analýza analýza na místě GC/MS spektrum 52

Identifikace-analýza analýza na místě GC/MS HAPSITE 53

Mobilní GC/MS analyzátor 54

Nedestruktivní detekce 55

Ramanova spektra Acetonperoxid 56

Ramanova vibrační spektra molekul V Ramanově spektrometru je vzorek chemické látky ozářen intenzivním ultrafialovým nebo infračerveným světlem o frekvenci 0 Molekuly jsou excitovány do krátkodobého stavu vlivem jejich interakce s fotony o energii h 0 Následně foton s frekvencí R je vyzářen v souvislosti s přechodem molekuly z excitovaného stavu do základního energetického stavu. Jestliže konečný vibrační stav i se odlišuje od počátečního stavu R, potom se frekvence odlišuje od počáteční podle vztahu: i= 0 - R a rozdíl energie je E= E 0 - E R = h i Frekvence i odpovídají vibračnímu přechodnému stavu v molekule a jsou nezávislé na hodnotě 0 Tím Ramanovo spektrum lze použít jako unikátní chemický otisk testované látky 0 57

Princip generace Ramanova spektra Vzorek 0 Klasický rozptyl 99% Ramanův rozptyl 1 % 58

Infra červené spektrum látky VX 59

Infra červené spektrum Yperitu 60

Přenosný ramanovský detektor a Rychlá detekce a identifikace velkého množství chemických látek Rozlišení směsí látek Identifikace výbušin Není nutný odběr vzorku pokud je látka v opticky propustném obalu analyzátor 61

Identifikace látky přes obal bez odebírání vzorku 62

Detekce a identifikace v reálných podmínkách 63

Využití detektoru 64

Prodloužená sonda detektoru 65

GE detektor a analyzátor 66

Isotopová neutronová spektroskopie 67

Gama energie prvků v náplních munice 68

Generace isotopu dusíku tepelnými neutrony 69

Gama spektrum náplně trhaviny 70

Gama spektrum náplní s yperitem a trhavinou 71

Přenosné a mobilní spektrometry 72

Rentgenové skenování 73

Rentgenová metoda Generátor Roentgenova záření Obrazová detekce (film nebo scintilátor) 74

Rtg snímek hladiny kapalné náplně 75

Zobrazení náplně ve skleněném obalu 76

Identifikace výbušin rentgenem 77

Identifikace improvizovaného výbušného rentgenem 78

Ultrazvuková metoda detekce Spektrum prázdného náboje Spektrum náboje s náplní 79

Biosenzory 80

Bakteriologický detektor/analyzátor 81

Dálková detekce 82

Princip pasivního IČ dálkového detektoru 83

Princip dálkového monitorování 84

Princip dálkového monitorování skenování prostoru 85

86

Infračervený dálkový monitor 87

Dálkový detektor/monitor 88

Dálkový detektor/monitor 89

Dálkový laserový detektor/monitor 90

Dálkový laserový detektor/monitor 91

Průzkumné vozidlo s dálkovými detektory 92

Shrnutí přednášky Na konci přednášky by jste měli vědět: Důvody pro detekci Princip detekce s využitím pohyblivosti iontů Princip plamenové atomové emisní fotometrické detekce Principy detekce s Ramanovy spektry Principy nedestrukční detekce Principy dálkové detekce 93

DOTAZY Příprava tohoto předmětu je spolufinancována Evropským ENV012, Jaro sociálním 2012 fondem a státním rozpočtem České republiky 94

ZÁVĚRY Příprava tohoto předmětu je spolufinancována Evropským ENV012, Jaro sociálním 2012 fondem a státním rozpočtem České republiky 95

ZÁVĚRY 96

VÝSTUPY LEKCE 97