Интенсивность спектральной линии и температура плазмы

Рис. 6. Интенсивность спектральных линий некоторых атомов II ионов в зависимости от температуры в плазме разряда

Интенсивность спектральной линии при постоянных условиях пропорциональна количеству введенных в пламя атомов элемента или концентрации соли металла в анализируемом растворе. Однако в реальных случаях эта зависимость может нарушаться вследствие протекания в пламени процессов самопоглощения, ионизации и образования термически устойчивых соединений. На рис. 1.13 представлена зависимость интенсивности спектральной линии от концентрации элемента в растворе. При средних содержаниях определяемого элемента в растворе эта зависимость линейна. Для больших содержаний сказывается влияние самопоглощения эмиссии атомов в плазме и в этом случае интенсивность излучения спектральной линии пропорциональна корню квадратному, из концентрации элемента в растворе. При очень низких концентрациях элемента и высокой температуре плазмы проявляется процесс ионизации его атомов и интенсивность излучения спектральной линии пропорциональна квадрату концентрации. В обоих случаях градуировочный график искривляется. Кроме процессов, указанных выше, на ход графика влияет ряд других факторов, поэтому определение элементов в методе фотометрии пламени проводят с использованием серии растворов сравнения. Они должны содержать все вещества, входящие в состав исследуемого раствора, и фотометрироваться в одинаковых с ним условиях. [c.37]

Описаны различные способы измерения температуры плазмы дугового разряда. Наиболее распространенные способы основаны на измерении относительной интенсивности спектральных линий атомов или ионов, принадлежаидих одному атому одного и того же элемента. Расчет проводится по формуле [c.37]

Анализ может быть выполнен следующим образом готовят серию образцов сравнения, измеряют интенсивность аналитической спектральной линии для каждого из них, строят градуировочный график в координатах gla- g , измеряют интенсивность аналитической спектральной линии для пробы с помощью графика, который, как это видно з приведенной зависимости, представляет собой прямую, определяют концентрацию элемента в пробе. Однако, кроме концентрации, на интенсивность спектральной линии сильное влияние оказывают температура плазмы, скорость испарения в ней вещества пробы, степень его атомизации и т. д., т. е. факторы, которые не могут быть идентичными для стандартных образцов и проб, вследствие различия их состава и физико-химических свойств и изменяются в кал дом эксперименте. Погрешность определений уменьшается, если измерять относительную интенсивность двух спектральных линий (так называемая гомологическая пара), одна из которых принадлежит анализируемому элементу, а другая — элементу сравнения, вводимому в эталоны и пробы с одинаковой концентрацией. Относительная интенсивность гомологической пары спектральных линий зависит только от концентрации анализируемого элемента [c.23]

Интенсивность спектральной линии возрастает пропорционально концентрации невозбужденных атомов в плазме N0, а следовательно и концентрации элемента в пробе только при малых значениях этих величин. При более высоких концентрациях атомов зависимость интенсивности от N0 ослабляется вследствие эффекта поглощения плазмой излученных фотонов (самопоглощение). Влияние самопоглощения наиболее выражено для резонансных линий, так как в этом случае фотоны поглощаются атомами, находящимися в основном состоянии, т. е. преобладающими в плазме. При очень высоких концентрациях элемента и, соответственно, высоком самопоглощении интенсивность спектральной линии достигает максимума, не зависит от концентрации и равна интенсивности излучения абсолютно черного тела для данной температуры в данном спектральном интервале длин волн. [c.11]

Выражение (232) показывает, что интенсивность спектральной линии в плазме разряда однозначно связана с температурой разряда. Поэтому температура плазмы разряда может быть определена, если измерена интенсивность излучения в абсолютных единицах. Остальные постоянные, а также вероятности переходов известны. (В настоящее время вероятности измерены или вычислены для многих линий некоторых элементов периодической системы.) [c.230]

Таким образом, оптимальная температура плазмы, при которой достигается максимальная интенсивность линии, зависит от потенциала ионизации данных атомов и энергии возбуждения данной спектральной линии кроме того, степень ионизации, а следовательно, и интенсивность спектральной линии зависят от химического состава плазмы и концентраций в ней других элементов. [c.360]

Итак, интенсивность спектральных линий определяется в основном температурой источника возбуждения Т, потенциалом возбуждения данной линии Е,,, и концентрацией частиц в плазме источника Л о, а следовательно, и в пробе С. [c.29]

Из уравнения (2.22) следует, что даже при постоянной концентрации компонентов в плазме относительная интенсивность спектральной линии не остается постоянной — она зависит от температуры. Уравнение (2.22) показывает также, что чем меньше АЕ, тем меньще относительная интенсивность спектральной линии зависит от температуры. В практике спектрального анализа обычно подбирают линии, которым соответствуют сравнительно небольшие АЕ (не более 1 эВ) и элементы с близкими потенциалами ионизации. [c.33]

В последние годы все большее применение в химико-спектральном анализе находит индукционный высокочастотный разряд (1СР-плазма), который стабилен и имеет высокую температуру аналитической зоны разряда. С использованием этого источника натрий определяли в смазочных маслах [970], а также при серийном испытании качества воды (предел обнаружения натрия 20 мкг/л) [756]. Показано отсутствие влияния поверхностно-активных веществ на интенсивность спектральных линий [970]. При определении натрия в смазочных маслах стандартными растворами служили растворы металлоорганических соединений [861]. [c.113]

Метод относительных интенсивностей линий. Как уже говорилось выше, для определения температуры плазменной струи методом абсолютных интенсивностей спектральных линий необходимо знать абсолютные значения вероятностей переходов [см. формулу (10)], которые известны для чрезвычайно ограниченного числа линий некоторых элементов. Если в спектре исследуемой плазмы наблюдаются линии какого-либо элемента, для которых известны, по крайней мере, относительные вероятности переходов, то в (10) множитель [c.205]

Рис. 64. Зависимость интенсивности спектральных линий атомов и ионов кремния от температуры в плазме разряда

Из этих уравнений следует, что параметры плазмы дуги Т и Пе) влияют на интенсивность спектральных линий не только непосредственно через условия возбуждения и ионизации, но и путем изменения общей концентрации частиц атомов и ионов) элемента в результате изменения скорости выноса их из столба дуги под действием осевого электрического поля . В частности, если элемент в заметной степени ионизован, то при дальнейшем росте температуры интенсивность его атомНых линий начнет уменьшаться уже не только вследствие уменьшения концентрации нейтральных атомов, но и из-за уменьшения общей концентрации частиц элемента в плазме. В результате максимум интенсивности атомных линий будет достигаться при более низких (на 300— 500 град) температурах плазмы, чем указано в табл. 8, данные которой получены без учета роли переноса. Значения Гопт для атом- [c.116]

Последовательность и скорость поступления отдельных компонентов пробы из канала угольного электрода в плазму дуги определяется их летучестью. В то же время изменение состава плазмы, вызываемое фракционным испарением, влияет на температуру дуги, концентрацию электронов, на условия уноса частиц из зоны разряда и, следовательно, на, интенсивность спектральных линий и фона в спектре, т. е. на пределы обнаружения элементов. [c.140]

Существует несколько оптических методов измерений температуры плазмы [127-129] Наиболее часто применяется метод Орн-штейна. Он основан на измерении относительных интенсивностей спектральных линий. При термическом равновесии интенсивность линии [c.201]

Изучено влияние макрокомпонентов плазмы разряда высоковольтной конденсированной искры между угольными электродами на интенсивность нейтральных и ионизированных атомов редкоземельных элементов (РЗЭ) [244]. В (качестве макрокомпонентов использовали иттрий и гадолиний, а определяемых — иттербий и лютеций. Вещества в искровой разряд подавали в виде аэрозоля из электрода с пористым дном. Установлено, что с ростом концентрации иттрия и гадолиния плотность почернения (табл. 2.7) спектральных линий нейтральных и ионизированных атомов иттербия и лютеция и разности почернения их (рис. 2.16) снижается. Наблюдаемая закономерность в значительной степени обусловлена тем, что энергия ионизации иттрия и гадолиния сравнительно невысока и рост концентрации их в плазме искрового разряда, та же жак и в случае дуги, ведет к снил<ению температуры плазмы и изменению условий возбуждения. Об этом свидетельствует характер изменения относительной интенсивности спектральных линий ионизированных и нейт- [c.67]

Однако максимальная интенсивность спектральных линий большинства микроэлементов наблюдается при применении коллектора Нд5. Это связано с изменением условий возбуждения атомов элементов за счет более высокой температуры "(6700 К) и электронной концентрации (10 см ) плазмы спектрального источника по сравнению с таковыми других матриц, поскольку НдЗ не влияет на скорость испарения микроэлементов [246]. [c.69]

Из данных таблицы -следует, что усиление спектральных линий элементов зависит от потенциала ионизации элемента для всех типов магнитного поля. Интенсивность спектральных линий микроэлементов может повышаться в результате пространственного изменения температуры и электронного давления плазмы, а также изменения распределения в ней микроэлементов. На рис. 2.23 приведено радиальное распределение температуры и электронного давления в горящей дуге и в дуге под давлением различных типов магнитного поля. Анализ кривых показывает, что радиальным распределением в объеме плазмы температуры [c.98]

Аналитические и спектральные характеристики. Средняя эффективная мощность дуги переменного тока практически такая же, как и мощность дуги постоянного тока. Поэтому средняя температура плазмы дуги переменного тока при одной и той же силе тока равна температуре плазмы дуги постоянного тока. Но в пределах каждого импульса тока температура плазмы изменяется — выше всего она в самом начале. В этот момент она выше, чем в дуге постоянного тока. В соответствии с изменением температуры за время импульса меняется и интенсивность спектральных линий, но измеряют ее усредненное значение за большое число импульсов. [c.86]

Благодаря тому, что химический состав пробы практически не влияет на температуру плазмы, а также благодаря полной диссоциации молекул интенсивность спектральных линий определяемых элементов очень мало зависит от общего состава пробы, а зависит лишь от концентрации определяемых элементов. Это позволяет при анализе различных проб применять одни и те же стандартные образцы и градуировочные графики. [c.94]

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА Интенсивность спектральной линии и температура плазмы [c.191]

В тех случаях, когда можно быть уверенным, что основной вклад в расширение линий вносится эффектом Допплера, измерение ширины контура также может служить для определения температуры плазмы. Чаще всего это имеет место в неравновесной плазме низкого давления, где этим методом можно оценить только температуру самого газа (кинетическая температура), которая обычно значительно ниже температуры электронов, определяющей интенсивности спектральных линий. [c.205]

Этот взгляд на сущность действия носителя, развитый в работе находит подкрепление в интересном исследовании Я. Д. Райхбаума [ ], посвященном выяснению причин влияния состава проб на интенсивность спектральных линий. Рассматривая влияние диффузии на величину концентрации атомов в плазме разряда, Я. Д. Райхбаум устанавливает, что поступление большого количества паров металла должно снижать скорость диффузии атомов примесей из зоны разряда. Следует учесть также, что обычно применяемые носители (Оа, 1п, не говоря уже о щелочных металлах) снижают температуру разряда, что должно несколько уменьшать скорость диффузии и конвекционного переноса и, соответственно, приводить к увеличению концентрации атомов примесей в разряде. [c.325]

Тральных линий в значительной мере определяется составом плазмы дуги. Определение зависимости интенсивности спектральных линий от состава плазмы сводится к выявлению связи между температурой Т и электронной концентрацией Пе [18, 32, 33, 51, 62]. [c.43]

Приведенные данные весьма интересны они позволяют понять и объяснить некоторые особенности данного метода. Как видно, основную массу вещества, поступающего в источник света, составляет распыляющий газ, последний и оказывает значительное влияние на температуру плазмы и на почернение спектральных линий. Это изменение интенсивностей спектральных линий связано с ионизационным потенциалом распыляющего газа [22]. Потенциал ионизации аргона выше потенциала ионизации азота и кислорода. В соответствии с этим наибольшая интенсивность [c.32]

Детально изучен метод просыпки порошков в горизонтальную плазму дуги переменного тока. Метод применяется для анализа минерального сырья и имеет ряд преимуществ по сравнению с методом испарения из канала при равномерном вдувании порошка не наблюдается фракциошюго испарения, температура и электронная концентрация практически постоянны, для многих элементов интенсивность спектральных линий также не меняется во времени (рис. 3.15 и 3.16). Благодаря этому время регистрации [c.47]

Важным является вопрос о влиянии других элементов-примесей на интенсивность спектральных линий ряда трудновозбудимых элементов в низкозольтной искре и вакуумной высоковольтной искре. Показано [59], что интенсивность линий ионов серы, хлора и брома возрастает с уменьшением ионизационного потенциала влияющего элемента. Это объясняют изменением состава плазмы источника света, ведущим к снижению температуры разряда до более благоприятных значений. Так, снижение пределов обнаружения 5 (1667 А) до 7-10-5%, 5е (1606 А) до 10- %, Те (1678 А) до 7-10- % в угольном порошке при использовании вакуумной высоковольтной искры достигнуто добавлением в брикетированную пробу 10% хлоридов натрия и калия. [c.207]

Возможность протекания химических реакций в плазме отмечена в работах [13, 101, 118]. Райхбаум и Костюкова [101] расчетным способом показали, что при температуре плазмы 3000—5000° С некоторые металлы образуют устойчивые двухатомные молекулы. Это приводит к уменьшению концентрации свободных атомов и ослаблению интенсивности спектральных линий. Для элементов, образующих прочные соединения с кислородом, таких, как Zr, Ве, Nb, Мо, Та, одним из путей повышения чувствительности определения является введение в пробу кремния, имеющего сродство к кислороду больше, чем эти металлы, Примером уменьшения отрицательного влияния химических реакций в плазме может служить определение Li в форме ЦР в присутствии СаО (рис. 80). В присутствии Са концентрация свободных атомов Li в плазме возрастает за счет связывания Р-иона в устойчивое соединение СаР. Одновременно возрастает интенсивность молекулярной полосы СаР. Химические реакции в плазме электрической дуги и их роль при проведении спектральных определений изучены пока недостаточно. Можно отметить, что многообразие факторов, влияющих на процесс испарения веществ, позволяет управлять этим процессом в нужном для практических целей направлении. Метод фракционной дистилляции элементов часто используется для решения ряда аналитических задач (например, при определении микропримесей). [c.127]

Установлено, что наиболее сильное влияние на интенсивность спектральных линий оказывают потенциалы ионизации элементов. При малых расходах пробы наблюдается экстремальная зависимость интенсивности линий от концентрации щелочных элементов в растворе. Положение максимума интенсивности соответствует приблизительно одним и тем же значениям концентрации легкоионизируемого элемента в плазме разряда (рис. 2, кривые 1—3). В этих же условиях отмечается максимум температуры возбуждения, определенной методом Орнштейна по линиям Ре 305,74 и 305,91 нм (рис. 2, кривые 4—6). Величина максимумов интенсивности и температуры возбуждения тем выше, чем больше расход пробы. При скоростях введения натрия больших 4.10 л<г/лын, температура возбуждения и интенсивность линий определяются в основном содержанием легкоионизируемого компонента в плазме разряда и не зависят от расхода пробы. [c.142]

Однако и при применении управляемых схем имеется эффект обыскривання, т. е. изменения со временем относительных интенсивностей линий в спектре излучения в начале разряда. Л. И. Филимонов [ 3] на основании проведенных опытов развивает следующие представления о процессе обыскривання. При разряде на поверхности металлического электрода образуется пленка окиси. Благодаря диффузии при высокой температуре в пленку окиси в большей концентрации переходят элементы, обладающие большим сродством к кислороду. Таким образом, окисная пленка в начале разряда обогащается некоторыми элементами по сравнению с концентрацией этих элементов в сплаве. Поскольку в плазму разряда вещество поступает с поверхности, т. е. в основном испаряется пленка окиси, относительные интенсивности линий, принадлежащих указанным элементам, возрастают. Затем, по мере того как прилежащий к поверхности слой электрода обедняется этими элементами, наступает равновесие, концентрация элементов в окисной пленке соответствует концентрации в исходном сплаве, и относительные интенсивности спектральных линий остаются более или менее постоянными. [c.238]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология