Источники излучения плазма

Для анализа используют спектрограф ИСП-30 (рис. 1.7). Полихроматическое излучение плазмы, проходя через шель 1, попадает на зеркальный коллиматорный объектив 2, который поворачивает лучи и обеспечивает равномерное освещение призмы 3. Разложенный по длинам волн свет собирается камерным объективом 4 в его фокальной плоскости, отражается зеркалом 5 и попадает на фотографическую пластинку 6. Одинаковое почернение спектральной линии по высоте является необходимым условием количественных измерений и получается только при равномерном освещении щели спектрографа источником излучения. Наиболее совершенна в этом случае трехлинзовая осветительная система (рис. 1.8). Линза 2 дает несколько увеличенное изображение источника света 1 на проме/куточной диафрагме 3, которая позволяет вырезать различные зоны свечения источника эмиссии, а также экранировать раскаленные концы электродов и менять интенсивность светового потока. Конденсор 4, расположенный за диафрагмой 3, проецирует изображение линзы 2 на щель спектрографа в виде равномерно освещенного круга. Линза 5 дает увеличенное изображение выреза диафрагмы 3 на объективе 7 коллиматора. Таким образом, конденсоры 2, 4 и 5 играют роль вторичных полихроматических источников света. [c.26]

В начале 1960-х появились сообщения об аналитическом применении различных типов плазм, а в 1970-х появились первые коммерческие эмиссионные спектрометры, использующие плазменные источники излучения. В настоящее [c.10]

Индуктивно-связанная плазма (ИСП) была описана в разд. 8.1 как источник излучения в атомно-эмиссионной спектрометрии. Плазма представляет собой ионизированный газ, который макроскопически нейтрален, т. е. имеет одинаковое число положительных частиц (ионов) и отрицательных частиц (электронов). Если используют газ X, плазма может быть описана следующим равновесием [c.134]

Количество возбуждаемых линий в спектре элемента зависит от температуры источника излучения. Так, в высоковольтной искре температура плазмы 10000 К, а в электрической дуге- 3000 К, поэтому искровой спектр элемента богаче линиями по сравнению с дуговым. [c.10]

Спектры излучения атомов обычно получаются при высокой температуре источника света (плазма, дуга или искра), при которой происходит испарение вещества, расщепление его молекул на отдельные атомы и возбуждение атомов к свечению. Атомный анализ может быть как эмиссионным — исследование спектров излучения, так и абсорбционным — исследование спектров поглощения. [c.13]

Оптические квантовые генераторы на органических люминофорах можно использовать как источники излучения при зондировании плазмы и других сред [6]. Предложено применение резонансного рассеяния перестраиваемого лазера для определения состава атмосферы при контроле чистоты воздуха [2]. [c.265]

Из диэлектрических материалов после перемешивания их с подходящими добавками можно приготовить плавлением электроды или образцы заданной формы тем же способом, которым плавят в литейных формах порошкообразные металлы (разд. 2.2.3). Брикеты становятся электрически проводящими после добавления к пробе угольного порошка или порошкообразных металлов (Си, Ag, N1 и т. д.) спектральной чистоты в соотношениях 1 1, 2 1 и т. д. В то же время эти добавки служат в качестве связующего вещества и воздействуют на состав, температуру и другие параметры плазмы источника излучения. Кроме того, в зависимости от поставленной задачи в анализируемую пробу вводят внутренние стандарты и различные добавки, регулирующие испарение, протекающие в источнике излучения реакции и другие процессы. [c.43]

Хорошие результаты можно получить без специального устройства для плавления при анализе металлов, особенно с низкой температурой плавления. Так, следы примесей в высокочистом галлии можно определять в интервале концентраций (0,01—0,1)-10- %, если большие образцы металла (10—12 г) плавить на плоском графитовом электроде диаметром 20 мм в дуге постоянного тока при силе тока 10 А (рис. 3.14) [2]. Галлий расплавляют с помощью инфракрасной лампы и заливают в электрод. Чувствительность определения примесей увеличивается не только потому, что в виде металлов примеси испаряются интенсивно и стабильно, но и в результате эффекта носителя, роль которого выполняет образовавшийся оксид галлия. По сравнению с испарением из электрода типа КН(й) чувствительность определения некоторых элементов (Ag, 2п, А1, Mg и др.) этим способом улучшается на порядок. Загрязняющие элементы из плоского графитового электрода не попадают в плазму источника излучения. В то же время из электродов типа КН(й) эти примеси выгорают. Поэтому с их помощью невозможно определять примеси в высокочистых металлах. [c.107]

Как уже отмечалось, оригинальный метод Русанова, позволяющий осуществить просыпку порошков (разд. 3.3.6), можно использовать в источнике излучения по типу вдувания [1]. Так, например, мелкодисперсный материал, насыпанный на вращающуюся пластину равномерным слоем в виде кольца, распыляют высокочастотным искровым разрядом (рис. 3.32) и образующийся аэрозоль удаляют из закрытой камеры. С помощью небольшого избыточного давления (2—5 мм водяного столба) в этой камере создают воздушный поток снизу вверх, с которым в выходную трубку уносятся частицы порошка. Постоянство избыточного давления в камере поддерживают с помощью гидравлического затвора, закупорку выходной трубки предотвращают, пропуская через нее высокочастотный искровой разряд. Частицы порошка входят в плазму дуги переменного тока при силе тока 15—30 А, горящей между угольными или медными электродами, со скоростью 2—3 м/с. При фотографической или фотоэлектрической регистрации интенсивного излучения достаточно экспозиции 10— 15 с. Для анализа необходимо 10—300 мг пробы. Коэффициент вариации метода может быть доведен до 3—6%. [c.141]

Источники излучения для метода распыления растворов можно классифицировать по способу введения аэрозоля. Вначале будут обсуждены методы, в которых анализируемый раствор вводится перпендикулярно оси плазмы, затем — горизонтально через полый электрод. Аналитические результаты, полученные с аэрозольным потоком, вводимым в стабилизированную дугу, плазменную струю и высокочастотный плазменный факел, будут сообщены отдельно (разд. 3.4.6). [c.169]

Физическое и химическое действие газов, окружающих источник излучения, уже обсуждалось подробно (разд. 4.5). Здесь достаточно подчеркнуть, что интенсивность мешающих линий можно уменьшить надлежащим контролем протекающих в пробе и плазме реакций. Один такой хорошо известный прием состоит в подавлении циановых полос при возбуждении в угольной дуге с помощью защитного газа диоксида углерода. [c.263]

При определении следов элементов в твердых пробах в качестве источника излучения чаще всего используется простая дуга постоянного тока (разд. 3.2.3 и 3.3.1). При анализе диэлектрических материалов большое значение для улучшения предела обнаружения имеет правильный выбор различных добавок, буферов и носителей [8], с помощью которых можно добиться оптимальных значений температуры плазмы, скорости испарения и времени пребывания атомов определяемых элементов в плазме дуги (гл. 4). Стабильность источника излучения можно улучшить потоком газа [c.31]

Параллельный сдвиг обусловлен изменением отношения интенсивностей линий, которое происходит в плазме источника света или вследствие некоторых оптических эффектов, например в спектрографе. При предположительно одинаковых условиях возбуждения изменения интенсивности излучения могут быть обусловлены атмосферными эффектами. Например, влажность или другие параметры воздуха могут воздействовать на химические процессы, происходящие на электродах, или непосредственно влиять на излучение плазмы. Изменение отношения интенсивностей вызвано главным образом оптическими и спектральными причинами. Поверхности оптических элементов приобретают электрический заряд вследствие заметной напряженности электрического поля, создаваемой при высоковольтном возбуждении, а также из-за высокочастотной утечки, емкостных и индуктивных токов. Поэтому частицы пыли, взвешенные в воздухе и обладающие относительно большой влажностью, или даже пары воды осаждаются на этих поверхностях в виде моно-молекулярного или очень тонкого слоя. В этом слое, состоящем из очень мелких частиц, происходит интерференция или рассеяние света, влияние которых зависит от длины волны. По этой причине заметно именяется отношение интенсивностей тех линий, для которых разность длин волн велика. [c.81]

Лазерный разряд инициируется [16], как и остальные разряды, от постороннего источника электропитания. Плазма обычно сдвинута из фокуса лазерного луча по направлению к источнику излучения, где интенсивность луча достаточна для ее поддержания. Размеры плазменной области — от 1 мм до 1 см и более при более высоких уровнях мощности. Существуют корреляции мощности лазерного излучения (Ро), мощности, поглощенной плазмой (Р1), и температуры в центре плазменного сгустка [c.94]

На рис. 2.41 показаны фотографии непрерывно горящего оптического разряда, па рис. 2.42 — температурное поле разряда. Температуру измеряли по континууму излучения в узком интервале длин волн вблизи Л = 5125 А и интенсивности излучения спектральных линий атомов и ионов азота. Центр плазменного сгустка на рис. 2.41 сдвинут на 1,1 см к источнику излучения. Температура в центре сгустка при Р = = 2 атм была равна 18000 К в Аг, 14000 К в Хе. Нри Р = 6 атм в Н2 температура равна 21000 К, в N2 при 2 атм — 22000 К. Температура всегда падает монотонно от центра к периферии плазменного сгустка. Размеры сгустка всегда находятся в пределах 3 -Ь 15 мм, плазма вытягивается вдоль оптической оси. Очень важные в практическом отношении зависимости показаны на рис. 2.43 — пороговые мощности лазеров при возбуждении оптических разрядов в различных газах в зависимости от давления. Во всех исследованных газах пороговая мощность лазера резко возрастает с давлением. [c.96]

Обычно для масс-спектрометра с лазерным источником не требуется специальной подготовки образца чтобы уменьшить взаимодействие образца с плазмой, его помещают под углом 45° по отношению к лучу. В случае фольгированных образцов источник излучения и анализатор частиц размещают по разные стороны образца. [c.221]

Связь между параметрами газового разряда и его излучением. Теоретическому рассмотрению было подвергнуто в основном излучение газоразрядной плазмы в одноатомных инертных газах и в парах ртути, так как именно эти газы и пары находят широкое применение в электровакуумных приборах и в источниках света. До вольно подробно изучено также излучение плазмы, близкой к изотермической. [c.435]

ХИМИЯ ПЛАЗМЫ. Плазма — ионизованный газ, используется как среда, в которой протекают в[лсокотемператур-ные химические процессы. С помощью плазмы достигают температуры около миллиона градусов. Плазма, используемая в химии, в сравнении с термоядерной считается низкотемпературной (1500—3500 С). Несмотря на это, в химии и химической технологии она дает возможность достижения самых высоких температур. В химии плазма используется как носитель высокой температуры для осуществления эндотермических реакций или воздействия на жаростойкие материалы ири их исследовании. Технически перспективными процессами X. п. считаются окисление атмосферного азота, получение ацетилена электро-крекингом метана и других углеводородов, а также синтез других ценных неорганических и органических соединений. Специальными разделами X. п. является плазменная металлургия — получение особо чистых металлов и неметаллов действием водородной плазмы на оксиды или галогениды металлов, обработка поверхностей металлов кислородной плазмой для получения жаростойких оксидных пленок или очистки поверхности (в случае полимеров). К X. п. примыкают также процессы фотохимии (напр., получение озона). Здесь фотохимический процесс протекает в той же плазме, которая служит источником излучения. [c.275]

Резонансное поглощение. Вследствие пространственного расширения возбужденной плазмы и существующего в ней градиента температур внутри плазмы может происходить обратное поглощение спектральных линий (закон инверсии испускания и поглощения Кирхгофа). Это явление самопогло-щения наблюдается преимущественно для резонансных линий и искажает связь между интенсивностью и числом частиц. Так как во внешних более холодных зонах плазмы допплеровское уширение меньше, чем в более горячей центральной зоне, то поглощаются преимущественно центры линий. В предельном случае интенсивность центра линий становится пренебрежимо малой по сравнению с интенсивностью обоих крыльев линии (самообраш -ние линий). Линии, отличающиеся склонностью к самопоглощению и само-обращению, в спектральных атласах приводят с индексом R (от reversal — обратный ход). Наблюдая резонансное поглощение в сложном спектре, можно найти, какие линии соответствуют переходам на основной уровень. Резонансное поглощение наблюдается также в случае прохождения резонансной линии от внешнего источника излучения через диссоциированный до атомов пар соответствующего простого вещества. Интенсивность первичного светового потока ослабляется при этом соответственно уравнению [c.186]

Во второй половине XIX века работы Грукса, Райха и Рихтера, Янсена, Чемпиона, Пелле и Гренье подтвердили растущий интерес к спектроскопии пламени. В 1877 г. Ги сконструировал пневматический распылитель для контроля за количеством пробы, вводимой в пламя, и показал, что интенсивность излучения пропорциональна количеству пробы. Началом спектроскопии в ее современном виде можно считать работу Ландергарда 1928 г. Он использовал пламя ацетилен-воздух и пневматический распылитель и смог построить градуировочные графики для количественного анализа. Первый коммерчески доступный пламенный эмиссионный спектрометр был выпущен Сименсом и Цейсом в середине 1930-х. В 1955 г. вышла в свет первая монография на эту тему — Фотометрия пламени , написанная Рамиресом Муньосом. Пламенная фотометрия все еще изменяется, хотя с начала 1960-х широко используют новые источники излучения, такие, как плазма. [c.10]

Успехи АЭС можно объяснить ее универсальностью и многоэлементностью. АЭС применима для качественного и количественного анализа в широком интервале концентраций. Изучено большое число источников излучения, в настоящее время они доступны для анализа твердых и жидких проб. В этом разделе рассматриваются пламена и плазма для жидких проб, а также дуга и искра — для твердых. [c.11]

Лазе рно-индуцированную плазму используют в качестве источника излучения в атомной спектрометрии с начала 1960-х [8.1-21, 8.1-22]. Обычно используют импульсные лазеры для создания короткоживущей плазмы на поверхности мишени, что предполагает использование детектирования с временным разрешением. Можно использовать лазеры различного типа, включая эксимер-ные лазеры (194 нм, 308нм), Nd YAG-лaзep (1064 нм, 532 нм, 355 нм, 266 нм) и СОа-лазер (10,6 мкм). Современная тенденция заключается в использовании УФ-лазеров. Более детальное рассмотрение лазерно-индуцированной плазмы дано в разд. 8.5. [c.24]

Известно, что устойчивость к разрушению Пк под действием искусственных источников излучения зависит от спектральных ха-рактертстик пленкообразующего, пигментов и излучения, что затру-двяет проведение сравнительного анализа и количественной оценки степени разрушения Пк разных цветов, избирательно поглощающих различные длины волн излучения. Поэтоцу прсщесс разрушения Пк изучали в высокочастотной кислородной плазме о удалением продуктов травления и регулированием глубиш протравливания. [c.145]

На интенсивность излучения линии существенно влияет температура плазмы. Наибольшая интенсивность дуговых линий наблюдается при температуре, соответствующей началу заметной ионизации его атомов. По мере повышения потенциала ионизации элемента для получения большей чувствительности требуется более горячий источник. Температурой плазмы чаще управляют, вводя в пробу буфер. Вопросы подбора и применения буфера рассмотрены в предыдущей главе, а также в описании частных методик. Здесь отметим лишь, что с введением в пробу элементов с низким потенциалом ионизации повышается также интенсивность линий однократно ионизированных атомов трудновозбудимых элементов при искровом возбуждении. При введении в пробу около 30% соединений бария, цезия и рубидия интенсивность линий 5П 5453,88 А, С1 Н 4794,54 А и ВгП 4785,50 А повышается в 2—3 раза. Источником света служила низковольтная искра следующих параметров емкость 50 мюф, индуктивность 30 мкгн, сопротивление в цепи активизатора 400 ом, сила тока 6 а, величина искрового промежутка 1 мм [101]. [c.133]

При давлении 10 мм рт. ст., подавая поджигающее напряжение, возбуждают скользящую искру на поверхности изолирующего слоя между угольным противоэлектродом (катодом) и вспомогательным анодом (рис. 3.9). Образовавшиеся в результате этого ионы и электроны инициируют главный искровой разряд между круглым угольным электродом и анализируемой пробой (анодом). Маломощная плазма вспомогательной поджигающей искры практически не загрязняет основной источник излучения. Благодаря низкой концентрации паров и высокой плотности многократно ионизированных атомов в плазме создаются условия для эмиссии атомов трудновозбудимых элементов. При таких условиях чувствительность определения будет наивысшей в том случае, если внешняя электронная оболочка ионов подобна оболочке атомов щелочных металлов, т. е. если при возбуждении ионов осуществляются переходы между термами з я р. Слабая вспомогательная искра расположена далеко от оптической оси спектрографа (расстояние между электродами порядка нескольких вантиметров) и экранируется круглым угольным электродом. Поэтому ее излучение не проявляется на аналитическом спектре. Этим методом по линиям 0111 — О VI и N IV — NV в области вакуумного ультрафиолета (ниже 1000 А) определяли в титановых образцах кислород и азот в интервалах концентраций 0,01—1,0 и [c.104]

Медные электроды пригодны для использования в дуге переменного тока при силе тока до 8 А (без риска быть расплавленными). При определении следов редкоземельных металлов в бокситах 45] на практике проверен способ испарения пробы, смешанной с медным порошком в соотношении 1 1, из медного чашечного электрода (EA u99,99 КНЗ X 351,5) с игольчатым противоэлектродом (EF u99,99 N7F3,5). Высокая концентрация меди в плазме (80—90%) увеличивает время пребывания следов элементов в источнике излучения и обеспечивает стабильный период испарения и возбуждения (экспозиция 4,5 мин, время предварительного обыскривания 30 с). При определении бора в минералах [43] успешно проверен способ возбуждения спектра пробы, смешанной с фторидом кадмия в соотношении 1 1, из полости электрода (ЕАСи КН4 X 4) с противоэлектродом (N4) в прерывистой дуге переменного тока (цепь которого замыкания, сила тока 10 А, частота 5 Гц). [c.124]

Нестабильность процессов дугового возбуждения обусловлена рядом факторов. Хотя аналитические параметры дуги можно в значительной степени улучшить (разд. 2.4.4 в [1]), контролируя электрические параметры (разд. 4.3.1) и главным образом ток дуги, для эффективной стабилизации дуги необходимы вспомогательные приспособления. При испарениг проб из кратера использование подходя щих добавок (разд. 3.3.1) и в некоторо степени методика брикетирования (разд 3.3.2) служат для стабилизации возбужде ния диэлектрических материалов и посту пления их в плазму разряда. Однако, кро ме неравномерности переноса материала во времени, плазме дуги постоянного тока с высокой чувствительностью определения присущи заметные флюктуации ее геометрии и электрических параметров. Их можно подавить методами стабилизации, которые используют для источников излучения с металлическими образцами поток газа, внешнее магнитное поле и механическое перемещение образцов. Техника постоянной стабилизации дугового разряда, впрыскивания или вдувания порошковых проб и их перемещение в разряде будут обсуждены в отдельной главе. [c.129]

Для повышения чувствительности метода двойной дуги Шролл и др. [6] сконструировали макротигель из графита. Использование такого тигля позволяет из большой навески пробы (около 10 г) определять летучие элементы с чувствительностью 10 %. На рис. 3.25 показана двойная камера, в которой имеется перегородка с отверстиями, предназначенная для устранения выброса пробы. Тигель нагревают дугой постоянного тока (220 В, 24 А), а испаряющиеся пары возбуждают дугой переменного тока при силе тока 8 А или искрой (С = 6 мкФ, = 0,1 мГ, и = 1,5 кВ). В таком источнике излучения процессы испарения материала и возбуждения в плазме в значительной степени разделены друг от Друга. [c.133]

Если порошковую пробу вводить в источник излучения непрерывным способом, то испарение диэлектрических материалов и возбуждение их спектров происходят более стабильно. Ясно, что в этом способе изменяются условия испарения материала и, как следствие, кривые сгорания и обыскривания. Интенсивность спектров в значительной степени зависит от подготовки материала (размельчения, добавок и т. д.) и способа введени.ч его в плазму (разд. 4.4). [c.135]

Бенко и Тот [14] сконструировали устройство для вдувания порошков, оборудованное вибратором и пригодное для использования со спектральными источниками излучения. Порошок пробы, находящийся в контейнере устройства (рис. 3.34), в распыленно м с помощью движущегося вибратора состоянии может подаваться в трубопровод пневматическим способом. Количество порошка, перенесенное газовым потоком, можно контролировать либо по амплитуде колебаний, либо по скорости потока газа-носителя. Поэтому скорость движения порошка можно регулировать в соответствии с особенностями источника излучения. Амплитуду колебания задавали напряжением на трансформаторе (тороидальном), от которого управлялся вибратор. Газ-носитель вводили в камеру снизу навеску порошка в 1—2 г клали на стеклянный фильтр, расположенный над трубкой для впуска газа. Аэрозоль поступал в плазму источника излучения через выходную трубку с внутренним диаметром 1,5 мм, которая закрывалась шторкой от прямого попадания в линию порошка. В охлаждаемый водой держатель устанавливался полый электрод, через который, так же как в горелке Столлвуда (разд. 3.2.5), можно было подавать поток газа для создания вокруг плазмы стабилизирующей атмосферы инертного газа. [c.144]

Некоторые элементы порошковых проб или растворов можно отгонять в виде газообразных или парообразных соединений и из соответствующих микродистилляционных аппаратов через трубчатый электрод вводить прямо в искровую плазму источника излучения [4]. Используя этот принцип, можно отгонять дистилляцией бор в виде метилбората и определять его в этой форме. Германий можно отделять дистилляцией в виде гидрида или хлорида и определять в такой форме, если только образующийся газ или пар удалять из аппарата во время нагревания потоком инертного газа (СОг и Мг). Другие металлы, которые можно перевести в летучие соединения, можно определять этим способом, по существу являющимся вариантом метода фракционной дистилляции. Однако с большими трудностями сопряжен выбор подходящего [c.182]

Первому требованию обычно удовлетворяют наиболее легко возбуждаемые линии, или так называемые последние линии [1]. Эти спектральные линии исчезают в спектре последними, если при постоянной энергии возбуждения уменьшать концентрацию определяемого элемента в анализируемой пробе или постепенно снижать энергию возбуждения. Однако следует отметить, что на практике последние линии — это не всегда линии с наименьшей энергией возбуждения, а только те из них, которые находятся в обычно используемых ультрафиолетовой и видимой областях спектра. При использовании этих линий нужно принимать во внимание, что исчезновение линий различных длин волн зависит также от свойств системы, поглощающей излучение (например, эмульсии). Величина энергии возбуждения плазмы источника излучения и ее температура также очень важны. Так, например, вероятность возбуждения ионных линий существенно выше в искровой, чем в слабоионизиро-ванной дуговой плазме. При уменьшении концентрации легкоионизируемых элементов ионные линии с наименьшими энергиями возбуждения часто исчезают из спектра последними. Эмиссия атомных линий прекращается еще раньше. Таким образом, в зависимости от способа возбуждения наиболее чувствительными, т. е. в полном смысле последними, могут быть различные линии элементов. Однако, строго говоря, последними являются те спектральные линии, которые при уменьшении концентрации элемента экспериментально наблюдаются в плазме источников излучения с низкой энергией возбуждения дуги, пламени) дольше остальных линий. [c.18]

Исследование УФ-снектров испускания газов представляет очень большой интерес, т. к. позволяет изучать оптич. переходы в атомах и в ионах, соответствующие большим разностям энергии и недоступные для исследования другими способами, изучать процессы, происходящие в труднодоступных или сильно удаленных источниках излучения, таких, как Солнце, звезды или высокотемпературная плазма. УФ-спектры uiupoKO используются также в спектральном анализе, т. к. они содержат наиболее яркие линии большо10 числа элементов. [c.170]

В другом варианте бестигельного метода используется фокусированное излучение, плазма или электрическая дуга в качестве источника нагрева, а плавящийся материал сам играет роль тигля. Некоторые из указанных источников нагрева рассматриваются в разд. 5.6. Возможно сочетание таких источников с бестигельным методом Ван Ютерта [72]. В практической работе для поддержания расплава иногда удобны различные варианты метода холодной ванны . Холодная ванна — это охлаждаемые водой площадки, на которых находится расплав, причем слой материала, непосредственно контактирующий с площадкой, остается нерасплавленным. Такие методы широко используются в металлургических процессах, но что касается выращивания кристаллов, то пока что известен только один пример их применения в этой области [80]. [c.219]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология