Атомно-эмиссионная спектрометрия

ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ

1. ОБЩИЙ ПРИНЦИП

Атомная эмиссия представляет собой процесс электромагнитного излучения, испускаемого возбуждёнными атомами или ионами.
В атомно-эмиссионной спектрометрии испытуемый образец подвергается воздействию высоких температур, достаточных как для диссоциации на атомы, так и для значительного количества столкновений, приводящих к возбуждению и ионизации атомов испытуемого образца. Атомы и ионы, находясь в возбуждённом состоянии, могут возвращаться в более низкое энергетическое состояние с передачей тепловой или излучающей энергии и испусканием (эмиссией) электромагнитного излучения. Эмиссионный спектр элемента содержит несколько больше линий, чем соответствующий абсорбционный спектр.

Атомно-эмиссионная спектрометрия – метод определения концентрации элемента в испытуемом образце посредством измерения интенсивности одной из эмиссионных линий атомного пара элемента. Определение проводят при длине волны, соответствующей выбранной эмиссионной линии.

В данной общей фармакопейной статье рассматривается только пламенная атомизация. Метод атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП) описан в другой общей фармакопейной статье.

2. ОБОРУДОВАНИЕ

Оборудование в основном состоит из:

– системы введения и распыления проб;

– пламенного генератора атомного пара;

– монохроматора;

– детектора;

– блока сбора данных.

Для получения пламени могут быть использованы кислород, воздух и горючий газ, такой как водород, ацетилен, пропан или бутан. Критичным является выбор источника атомизации, который должен обеспечивать достаточную энергию для возбуждения и распыления атомов. Атомные спектры, полученные с использованием пламенного генератора атомного пара, имеют преимущества, будучи более простыми, по сравнению со спектрами, полученными с использованием генераторов атомного пара других типов. Основным ограничением в использовании пламенного генератора атомного пара является недостаточная мощность пламени для вызывания эмиссии у многих элементов, позволяющих проводить их определение. Предпочтительным растворителем для приготовления испытуемых растворов и растворов сравнения является подкислённая вода, но могут быть использованы и органические растворители, если доказано, что они не влияют на стабильность пламени.

3. ИНТЕРФЕРЕНЦИИ

Спектральную интерференцию уменьшают или исключают путём выбора подходящей линии эмиссии для измерения либо подбора ширины спектральной щели. Физическую интерференцию корректируют разведением раствора испытуемого образца, подбором матрицы или использованием метода стандартных добавок. Химическую интерференцию уменьшают использованием химических модификаторов или ионизационных буферов.

4. ЭФФЕКТ ПАМЯТИ

Влияние эффекта памяти, обусловленного отложением определяемого элемента в приборе, может быть снижено тщательным промыванием прибора между испытаниями, разбавлением вводимых растворов, снижающем таким образом содержание солей, если применимо, и по возможности быстрой аспирацией растворов.

5. МЕТОД

Рекомендуется использовать полимерную лабораторную посуду.

Настраивают атомно-эмиссионный спектрометр в соответствии с инструкциями производителя при указанной длине волны. Устанавливают параметры испытания (температура пламени, настройка горелки, использование ионного буфера, концентрация растворов), необходимые для определения анализируемого элемента, учитывая матрицу образца. В генератор атомного пара вводят контрольный раствор и настраивают регистрирующее устройство на нулевое значение или на значение контрольного опыта. Вводят раствор сравнения определяемого элемента с наибольшей концентрацией и настраивают чувствительность так, чтобы получить регистрируемый сигнал в оптимальном диапазоне измерений.

Предпочтительно, чтобы определяемые концентрации находились в линейной части калибровочной кривой. Если это невозможно, могут быть использованы криволинейные калибровочные графики с применением соответствующего программного обеспечения для калибровки.

Определения проводят с использованием растворов сравнения с известными концентрациями определяемого элемента методом прямой калибровки (метод 1) или методом стандартных добавок (метод 2).

5.1. МЕТОД 1 – ПРЯМАЯ КАЛИБРОВКА

Для рутинных измерений используют три раствора сравнения определяемого элемента и контрольный раствор.

Испытуемый раствор готовят, как указано в фармакопейной статье. Готовят не менее трёх растворов сравнения определяемого элемента, диапазон концентраций которых включает ожидаемое значение в испытуемом растворе. Для целей количественного определения оптимальные уровни калибровки составляют от 0,7 до 1,3 ожидаемого содержания определяемого элемента или предела, указанного в фармакопейной статье. Для определения примесей уровни калибровки должны находиться в диапазоне от предела обнаружения до 1,2 предела, указанного для определяемого элемента. Любые реактивы, используемые при приготовлении испытуемого раствора, добавляют в растворы сравнения и контрольный раствор в такой же концентрации.

Вводят каждый из растворов в прибор, используя одинаковое количество повторов для каждого из растворов, чтобы получить устойчивые показания.

Расчёт. Строят калибровочную кривую – график зависимости средних значений показаний, полученных с помощью растворов сравнения, от концентрации. Определяют концентрацию элемента в испытуемом растворе по полученной кривой.

5.2. МЕТОД 2 – СТАНДАРТНЫЕ ДОБАВКИ

Испытуемый раствор готовят, как указано в фармакопейной статье. Равные объёмы испытуемого раствора помещают не менее, чем в три мерные колбы одинакового объёма. Во все мерные колбы кроме одной прибавляют постепенно увеличивающиеся объёмы раствора сравнения с известной концентрацией определяемого элемента, чтобы получить серию растворов, содержащих постоянно возрастающие концентрации этого элемента, дающего отклики в линейной части кривой, если это возможно. Доводят содержимое каждой колбы растворителем до метки.

Вводят каждый из растворов в прибор, используя одинаковое количество повторов для каждого из растворов, чтобы получить устойчивые показания.

Расчёт. Рассчитывают линейное уравнение графика, используя метод наименьших квадратов, и выводят из него концентрацию определяемого элемента в испытуемом растворе.

6. ВАЛИДАЦИЯ

Методики, описанные в фармакопейных статьях, верифицируют через соответствующие промежутки времени.

6.1. ЛИНЕЙНОСТЬ

Готовят и анализируют не менее четырёх растворов сравнения в диапазоне калибровки и контрольный раствор. Выполняют не менее пяти повторов.

Рассчитывают уравнение регрессии методом наименьших квадратов, используя все данные измерений. Строят кривую регрессии, отмечая средние значения, измеренные значения и доверительный интервал калибровочного графика. Действующая методика является пригодной, когда:

– коэффициент корреляции – не менее 0,99;

– погрешности каждого калибровочного уровня распределены случайным образом на калибровочном графике.

Рассчитывают среднее значение и относительное стандартное отклонение для наименьшего и наибольшего калибровочного уровня.

В случае если отношение рассчитанного стандартного отклонения наименьшего и наибольшего калибровочного уровня менее 0,5 или более 2,0, может быть получена более точная оценка калибровочного графика с использованием взвешенной линейной регрессии. И линейная, и квадратичная весовая функции применяются к полученным данным для нахождения наиболее подходящей для использования весовой функции. Если средние значения при сравнении с калибровочным графиком проявляют отклонение от линейности, используют двухмерную линейную регрессию.

6.2. ПРАВИЛЬНОСТЬ

Предпочтительно верифицировать правильность, используя сертифицированный стандартный материал. Если это невозможно, проверяют открываемость.

Открываемость. В случае методик количественного определения открываемость должна быть от 90 % до 110 %. Для других определений, например для определения следовых количеств элемента, открываемость должна быть от 80 % до 120 % от теоретического значения. Открываемость может быть определена с использованием подходящего раствора сравнения (матричного раствора), содержащего известное количество определяемого элемента (средняя концентрация калибровочного графика).

6.3. ПОВТОРЯЕМОСТЬ

Повторяемость должна быть не более 3 % для количественного определения и не более 5 % для испытания на содержание примесей.

6.4. ПРЕДЕЛ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Подтверждают, что предел количественного определения (например, определённый с использованием приближения 10 σ) ниже измеряемого значения.