Процессы в пламени и плазме

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]

Как известно, плазма представляет собой смесь заряженных положительно и отрицательно частиц (ионов и электронов). В целом плазма электрически нейтральна, т. е. суммарный заряд ионов нейтрализует заряд электронов. В результате флуктуаций в плазме (в ча стности, в плазме пламени) возможно разделение зарядов, т. е. пламя можно представить в виде конденсатора с некоторым зарядом из-за смещения электронов к одной из поверхностей, ограничивающих данный объем. Конденсатор характеризуется емкостью, разностью потенциалов между обкладками и электрическим полем. Электрическое поле конденсатора будет действовать на электроны с определенной силой, в результате чего электроны переместятся на противоположную поверхность объема. Произойдет перезарядка конденсатора. Далее процесс повторится и будет аналогичен колебательному процессу маятника. При возмущении (вследствие флуктуаций) квазинейтральной плазмы выведенные из состояния равновесия электроны должны начать колебания с частотой [65, с. 3] [c.63]

Очевидно, что в подобного типа электрических разрядах температура электронов намного выше температуры газа Тт, т.е. здесь имеет место хотя и стационарное, но отнюдь не равновесное состояние заселение верхних уровней происходит за счет ударов первого рода, а переход возбужденных атомов и ионов на нижележащие уровни (девозбуждение) — в основном за счет спонтанной эмиссии. В описанных случаях, конечно, можно говорить лишь о той или иной степени приближения к использованным выше теоретическим моделям. Так, газ в электротермическом атомизаторе настолько близок к состоянию термодинамического равновесия, что имеющимися незначительными отличиями можно для практических целей полностью пренебречь для описания же общих свойств пламен модель термодинамически равновесной плазмы, строго говоря, не годится. В частности, многие пламена интенсивно излучают в инфракрасной области спектра, в то время как энергетические потери на излучение покрываются за счет нагревания газа в ходе реакции горения. Таким образом принцип детального равновесия в пламенах не выполняется даже грубо приближенно. Тем ие менее для описания механизма поглощения и излучения отдельных спектральных линий атомов в пламенах оказывается возможным при определенных условиях воспользоваться законами теплового излучения, в частности, законом Кирхгофа. То же можно сказать о некоторых формах электрических разрядов. В этих случаях отпадает необходимость в оценке эффективных сечений элементарных процессов, так как распределение атомов по возбужденным состояниям оказывается возможным рассчитать более простыми способами. [c.23]

Следует также учесть, что для выполнения анализа необходимо оценить концентрацию определяемого элемента в пробе (растворе), а не в плазме. Принимая во внимание большую сложность процессов, происходящих в пламенах при введении анализируемого раствора, мы отказались от попыток строгого математического рассмотрения вида зависимости оптических характеристик пламен от концентрации вещества в пробе и ограничились полуколичественным приближением. Рассмотрим закономерности, характерные для введения в пламя водного раствора анализируемого вещества пневматическим распылением. Как это было показано в работе [48], при постоянной концентрации определяемого элемента в растворе концентрация его свободных атомов в пламени (при прочих равных условиях) будет зависеть от относительного количества (х) поступающего в пламя раствора [c.79]

Основной метод получения плазмы — нагрев газов до 2000—50 000° К. Плазменные химические реакторы, где развиваются такие температуры, можно поэтому поставить вслед за пламенными реакторами, в которых процесс протекает при 1000—4000° К. Если время завершения процессов в пламени составляет 10 — 10-3. ро 3 плазме процессы протекают за 10 3 —10 сек, что указывает на большую интенсивность реакций в плазме, чем в пламени. Следует, однако, отметить, что высокотемпературное химическое пламя — одна из разновидностей плазмы, и не всегда правильно противопоставлять их друг другу. [c.340]

Атомизаторы должны обеспечивать стабильность процесса, полноту и максимальную скорость атомизации определяемых элементов, длительное время пребывания свободных атомов в аналитической зоне при минимальном излучении фона, незначительной ионизации и малом тушении атомной флуоресценции. Компромиссная температура для наблюдения атомной флуоресценции находится в интервале 2000-3000 К для большинства элементов высокой и средней летучести, не образующих очень термостойких соединений. Для термостойких проб эффективно применение индуктивно-связанной плазмы и тлеющего разряда. Для АФА мшфопроб практикуется импульсное распыление микрообъемов жидких проб в пламя или ИНД> КТИВНО-связанную плазму, а для твердых микропроб — [c.851]

В реальной плазме полное термодинамическое равновесие невозможно. В ней имеют место процессы потери энергии, происходящие вследствие излучения, теплопроводности, ухода быстрых частиц и т. п. С другой стороны, энергия плазмы ненрерывно пополняется благодаря прохонодению электрического тока или химическим реакциям (пламя). В стационарном состоянии мощность, поступающая в плазму, равна потерям. Насколько далеко плазма ири этом отступает от термодинамического равновесия, зависит в первую очередь от соотношения между числом столкновений в единицу времени и величиной энергетических потерь. При больших давлениях, когда число столкновений велико, энергетическое равновесие между частицами устанавливается быстро, и если при этом отдаваемая (а следовательно, и подводимая) мощность невелика, то плазма практически равновесна. Это обычно имеет место в дугах и искрах, горящих при атмосферном давлении, хотя и в этих случаях можно наблюдать отклонения от термически равновесного состояния. В газовом разряде при низком давлении (когда длина свободного пробега частиц велика) отступления от равновесия выражены очень отчетливо. В первую очередь это сказывается в том, что электроны, ускоряемые электрическим нолем, имеют в среднем гораздо большую кинетическую энергию, чем атомы, иначе говоря, электронная температура гораздо выше температуры атомов, а температура ионов в свою очередь обычно выше температуры атомов и ни ке температуры электронов. Таким образом, в термически неравновесной плазме как бы сосуществуют несколько газов, каждый из которых имеет свою температуру, причем эти температуры могут очень сильно отличаться друг от друга. Так, в гейслеровском разряде при давлении около 1 мм рт. ст. температура электронов может достигать 10000— 15 000° К, в то время как температура газа не превышает нескольких сот градусов. [c.23]