ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Выбор источника света и условий проведения анализа из "Спектральный анализ газовых схем" Проведении спектрального анализа металлов и сплавов, а также руд и минералов, мы тоже сталкиваемся с тем, что в состав смеси входят элементы с различными критическими потенциалами но, во-первых, в этих случаях различие между потенциалами возбуждения значительно меньше, чем для газов и, во-вторых, можно применить источники света, где это различие меньше сказывается на электронной температуре. Поэтому различие потенциалов возбуждения отдельных элементов не приводит к заметному изменению чувствительности анализа. Чувствительность определения цезия, например, значительно ниже, чем бериллия, хотя потенциал ионизации цезия много меньше, чем у бериллия ). Различие же в потенциалах ионизации газов столь велико, что в ряде источников света, в частности, в положительном столбе тлеющего разряда, при небольших плотностях тока можно не обнаружить примесь, присутствующую даже в больших количествах (например, 20—30% гелия в азоте). [c.136] При анализе газов для повышения чувствительности определения трудновозбудимых компонентов приходится применять разряд при низких давлениях. Однако такие источники являются примером неизотермической плазмы, и условия возбуждения в них не всегда выгодны для анализа. Например, многими исследователями отмечено, что именно в этих условиях особенно сильно сказывается присутствие третьего компонента оно приводит к изменению отношения интенсивностей линии примеси к линии основного вещества. Так, прибавление азота ослабляет линии гелия прибавление аргона — линии неона и гелия Р ]. Такое изменение возможно как за счет изменения электронной температуры, так и за счет ударов второго рода. [c.136] Применительно к анализу газовых смесей вакуумная область имеет двойное преимущество перед другими областями спектра, а именно возможность использования как резонансных линий атомов, так и линий ионов высокой степени кратности. Анализ газов в далекой ультрафиолетовой области затруднен из-за отсутствия материалов, прозрачных в области спектра ниже 1000 А. При работе с обычной спектральной аппаратурой приходится использовать менее чувствительные спектральные линии. [c.137] Для определения трудновозбудимого компонента целесообразно применять источники с высокой электронной температурой и высокой электронной концентрацией. Высокая электронная температура необходима для того, чтобы большая часть электронов (считая распределение электронов по скоростям максвелловским) имела скорость, достаточную для возбуждения трудновозбудимого компонента. [c.137] При высокой электронной концентрации наблюдается ступенчатое возбуждение. [c.137] Приведем еще один пример при возбуждении смеси газов в импульсном разряде, где высока концентрация электронов, можно, меняя условия разряда, добиться возбуждения линий ионов газа с меньшим потенциалом возбуждения и линий атомов газа с более высоким потенциалом возбуждения. Высокая электронная температура достигается при низких давлениях и в узких разрядных трубках. Высокая электронная концентрация возникает в катодных частях тлеющего разряда, особенно внутри полого катода, а также в узких разрядных трубках и в импульсных источниках света. [c.138] Для полного качественного анализа необходим источник, который дал бы возможность одновременно осуществить условия разряда, благоприятные для возбуждения как трудповозбудимого, так и легковозбудимого компонента. [c.139] Такие условия создаются в разрядной трубке, сконструированной С, Э. Фришем р 2] (см. рис, 25, б). Четыре электрода дают возможность осуш,ествить три формы разряда. Разряд, по своим свойствам приближающийся к полому катоду, получается, если соединить вместе электроды 7 и 2 и включить их как катод, а в качестве анода использовать электрод 3. При включении электродов 3 и 4 возникает обычный тлеющий разряд, а при включении электродов 1 ц 2 — тлеющий разряд между сближенными электродами. Такая форма разряда наиболее благоприятна для анализа смесей, где трудновозбудимые и легковозбудимые газы присутствуют в одинаковых количествах. Недостатком трубки является наличие внутренних электродов, что позволяет использовать ее лишь в случаях, когда можно осуществить ноток анализируемого газа. [c.139] В некоторых случаях удобно иметь на вакуумной установке несколько разрядных трубок и в зависимости от поставленной задачи использовать ту трубку, которая может обеспечить наибольшую чувствительность определения. [c.139] Может найти применение разрядная трубка, которая представляет собой закрытый с одного конца капилляр, присоединенный к насосу Теплера (см. 8), В этой трубке можно возбуждать свечение в большом диапазоне давлений (10 — 600 мм рт. ст.). Трубка имеет внешние электроды и подключается во внешнюю цепь высокочастотного генератора. [c.139] Для анализа газов применяется как высокочастотный тлеющий разряд, так и кольцевой разряд. Исследования показали, что для определения трудновозбудимого компонента условия более благоприятны в так называемом слабом тлеющем разряде. Большие преимущества имеет разряд на частотах порядка 10 — 10 Мгц, так как при переходе на эти частоты увеличивается общая яркость разряда, повышается чувствительность определения трудновозбудимого компонента р ] и уменьшается поглощение газов стенками разрядной трубки Р ]. [c.140] Остановимся на второй группе трудностей, т. е. на изменениях в составе смеси в процессе разряда. Эти изменения происходят в результате поглощения газа стенками и электродами разрядной трубки. Различие в скорости поглощения компонентов смеси приводит к изменению ее состава. Поглощение газов сильно зависит от продолжительности предыдущих разрядов, и поэтому повторная регистрация спектра смеси одного и того же исходного состава может не дать тождественных результатов. Подобного рода изменения плохо поддаются контролю. Только путем длительной тренировки разрядной трубки можно избавиться от воздействия предыдущих разрядов. Поглощение инертных газов значительно слабее ао1 лощения химически активных газов. Химически активные газы, кроме того, могут вступать в реакции с материалом электродов. Роль этих процессов усугубляется тем, что обычно масса газа ничтожна по сравнению с массой стенок и электродов. [c.140] Для уменьшения поглощения газа в разряде следует либо работать с непрерывным потоком газа, либо применять источники света с внешними электродами. В таких источниках сильно уменьшается поглощение газов в процессе разряда и значительно сокращается время, необходимое для предварительной тренировки разрядной трубки. Трубки следует изготовлять из материала, слабо поглощающего газы и химически стойкого. Плавленный кварц, по-видимому, обладает рядом преимуществ по сравнению со стеклом, однако во многих случаях с успехом можно применять и стеклянные трубки. [c.140] Импульсный разряд большой мощности мало влияет на состав смеси, несмотря на наличие внутренних электродов. Это, вероятно, обусловлено кратковременностью разряда и малым распылением электродов. [c.141] Для уменьшения влияния поглощения газов на состав смеси полезно присоединить к разрядной трубке дополнительный сосуд для компенсации поглощения газов в разряде за счет диффузии новых порций смеси в разрядную трубку. [c.141] В ходе разработки конкретной методики анализа могут встречаться свои особенности, обусловленные специфическими свойствами данной смеси. Поэтому наиболее рациональный выбор источника возбуждения, обеспечивающего необходимую точность и чувствительность, можно сделать только экспериментально. При выборе условий возбуждения наиболее критичными параметрами являются диаметр разрядной трубки (определяющий плотность тока) и давление в ней. Но оказывается, что одну и ту же задачу анализа можно решить с одинаковым успехом, используя узкую трубку и высокое давление или более широкую разрядную трубку, но более низкое давление. [c.141] Вернуться к основной статье