ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Искра и дуга переменного тока из "Эмиссионный спектральный анализ атомных материалов" Простейшая электрическая схема искры, применяемой при спектральном анализе, представлена на рис. 86. [c.205] Здесь Т — повышающий трансформатор (до 10—25 кв), Р —разрядный промежуток, С — емкость, присоединенная параллельно разрядному промежутку, и L — самоиндукция. В некоторых схемах самоиндукция L специально не включается, и тогда характер разряда задается распределенными параметрами контура. [c.205] Колебания быстро затухают благодаря потере мошности, которая расходуется на нагревание электродов и газа в разрядном промежутке, а также на излучение. [c.206] Дуговая стадия разряда характеризуется гораздо большей мощностью, чем пробой, и длится значительно дольше при мерно 10 сек. [c.207] Механизм процессов, приводящих к излучению спектров элементов, содержащихся в электродах, схематически представляется так после пробоя в канале разряда течет ток, плотность которого со временем меняется. Изменение плотности тока происходит под действием двух основных причин нарастания силы тока и расширения канала разряда. Первая причина приводит к увеличению плотности тока, вторая — к ее уменьшению. Скорость расширения канала зависит в основном от характеристик среды, т. е. газа между электродами, а скорость нарастания силы тока определяется параметрами контура. Таким образом, чем больше скорость нарастания тока, тем выше, вообще говоря, будет плотность тока в канале, а следовательно, и мощность, выделяемая в единице объема. [c.207] В прямой связи с мощностью, выделяемой в канале искры, находится мощность, выделяемая на той части поверхности электрода, на которую опирается канал искры. Здесь происходит локальный разогрев очень небольшого участка поверхности, из которого вырывается факел , представляющий собой струю раскаленных паров электрода. Как показывают измерения в факеле имеют место условия, близкие к термодинамическому равновесию, т. е. парам можно приписать какую-то температуру. Именно эта температура определяет характер возбуждения спектральных линий в плазме. [c.207] Описанный механизм только приближенно и схематически отражает происходящие в действительности процессы, которые изучены пока еще недостаточно однако такое представление помогает понять зависимость характера излучения спектра от электрических параметров разряда и прочих условий опыта. [c.207] Уменьшение периода означает, что нарастание тока происходит быстрее, диаметр канала оказывается меньше, т. е. плотность тока при той же средней его силе будет выше. Увеличение силы тока приводит также к увеличению его плотности и обусловливает более жесткий характер искры. [c.207] Влияние емкости на характер разряда значительно слабее. При увеличении емкости увеличивается средняя сила тока и период колебаний. Оба эти фактора влияют на величину плотности тока в противоположных направлениях, но не компенсируют друг друга, так что в результате увеличения емкости жесткость разряда несколько возрастает. [c.208] Жесткость разряда растет также с возрастанием пробивного напряжения, последнее зависит от ряда параметров — величины и формы искрового промежутка и температуры электродов. На его величину влияют примеси в атмосфере, в частности примеси радиоактивных элементов, и ряд других причин. Пробивное напряжение не остается постоянным даже в течение коротких про.межутков времени и может изменяться от пробоя к пробою. При этом меняются также характеристики разряда и относительные интенсивности линий в спектре излучения. [c.208] Схема искры с двумя разрядными промежутками. [c.208] Пробивное напряжение более постоянно в так называемых управляемых схемах. В предложенной С. М. Райским схеме с двумя разрядными промежутками (рис. 88) пробивное напряжение определяется величиной и состоянием вспомогательного разрядного промежутка О. В этой схеме рабочий разрядный промежуток Р замкнут большим омическим или индуктивным сопротивлением Р. По мере зарядки конденсатора С от источника питания повышается напряжение на электродах вспомогательного разрядника в момент пробоя вся разность потенциалов оказывается сосредоточенной на электродах рабочего разрядного промежутка. Последний характеризуется более низким напряжением пробоя, чем вспомогательный, так что сразу за пробоем первого промежутка происходит пробой второго. Электроды вспомогательного промежутка изготовляются в виде массивных, хорошо обработанных шаров. Такая форма электродов позволяет достаточно надел но задать пробивное напряжение и поддерживать его на заданном уровне. По схеме с двумя промежутками собраны генераторы ИГ, выпускаемые отечественной промышленностью. [c.208] Точность аналитических определений, получаемых при использовании генераторов Райского (схема с двумя разрядными промежутками) несколько больше, чем точность, даваемая генератором Фейсснера [ ], кроме того, генератор Райского, не содержащий механического прерывателя, проще и надежнее в работе. [c.209] Схема позволяет получать различное число импульсов за один период напряжения сети и в различные фазы. Напряжение сети, при котором происходит пробой разрядного промежутка, задается схемами такого рода гораздо точнее, чем схемами, рассмотренными ранее. При анализе стали на содержание углерода с помощью генератора с электронным поджигом удалось достичь воспроизводимости спектрального анализа в 1% Применение генераторов старых типов не обеспечивает такой точности. [c.210] Дуга переменного тока. Одним из способов управления разрядом является осуществление пробоя вспомогательной схемой. Такого рода поджиг осуществляется в целом ряде схем дуги переменного тока (например, в дуге Н. С. Свентицкого [ ]). Принципиальная схема дугового генератора изображена на рис. 91. Последовательно с разрядным промежутком Р включается катушка самоиндукции Ь, связанная индуктивно со вспомогательным колебательным контуром I, питаемым от того же источника тока через небольшой повышающий трансформатор Т. В тот момент, когда происходит пробой разрядного промежутка во вспомогательном контуре, в катушке самоиндукции разрядной цепи возникает импульс напряжения и происходит пробой также и рабочего разрядного промежутка. Параллельно последнему включается конденсатор С для защиты цепи питания от высокой частоты. Емкость этого конденсатора оказывает влияние на характер разряда. [c.210] Для получения более жесткого режима разряда индуктивность L должна быть уменьшена. Однако в схеме дуги переменного тока самои)адукция не может быть уменьшена до таких пределов, как это возможно в искре, так как с ее уменьшением неизбежно будет падать величина поджигающего импульса. Величина последнего должна оставаться достаточной для пробоя рабочего разрядного промежутка. [c.211] Наиболее выгодной для обеспечения искрового рел-снма генератора является автотрансформаторная схема, в которой катушки самоиндукции поджигающего контура и разрядной цепи заменены одной катушкой. В схеме искры катушка самоиндукции может быть совсем упразднена. Период колебания определяется тогда емкостью конденсатора и распределенной самоиндукцией контура. Последняя может быть сведена к минимуму. [c.211] Для увеличения мощности и жесткости разряда увеличивают емкость. При очень больших емкостях и при питании от сети переменного тока конденсатор не успевает зарядиться за один полупериод до пробойного напряжения из-за ограниченной мощности цепи питания. Поэтому конденсатор заряжают от источника постоянного высокого напряжения. Разряд конденсатора происходит либо когда напряжение на его обкладках достигает пробивного, либо в момент прохождения специального поджигающего импульса. Частота следования отдельных разрядов задается величиной емкости и мощностью источника питания. Она составляет обычно 1 —100 разрядов в минуту. Такой разряд носит название импульсного. Он отличается большой мощностью, выделяемой в зоне разряда, и очень высокими те.мне-ратурами. Импульсный разряд применяется для возбуждения спектров элементов с высокими потенциалами возбуждения и, в частности, для исследований в вакуумном ультрафиолете. В спектральном анализе импульсный разряд иногда применяется при анализе газов, определении их и трудно возбудимых элементов в металлах и при решении аналогичных задач. [c.211] Верхняя граница расширения канала определяется главным образом условиями ионизации в плазме и силой тока перенос заряда осуществляется в основном электронами и ионами, образовавшимися в плазме. При этом плотность тока уже почти не завнсит от силы тока, а определяется составом плазмы. При таких мягких режимах дуги переменного тока, когда после пробоя рабочего разрядного промежутка через него течет ток одного направления в течение полупериода, излучение разряда приближается к излучению дуги постоянного тока. [c.212] Осциллограм.мы напряжения (а) и силы тока (б) в дуговом режиме и напряжения в колебательной стадии разряда (в). [c.213] Вернуться к основной статье