Уширение линии в полом катоде

Мгц и выше). Они представляют собой небольшие кварцевые ампулы, заполненные инертным газом до давления 0,26— 0,4 кПа и содержащие примерно 10 мг летучего соединения определяемого элемента. Газовый разряд в безэлектродных лампах происходит в очень тонком слое непосредственно у сте-нок ампулы (скин-эффект высокочастотного поля). Благодаря этому уширение линий из-за эффекта самопоглощения значительно меньше, чем в лампах с полым катодом, что позволяет получать большую интенсивность излучения. [c.155]

Наиболее часто в качестве источников первичного излучения используют лампы с полым катодом (ЛПК) и безэлектродные разрядные лампы (БРЛ). Оба этих источника относятся к числу разрядов низкого давления (см. разд. 8.1). Лампа с полым катодом состоит из полого катода, изготовленного из высокочистого металла, спектр которого необходимо получить (рис. 8.2-3), с внутренним диаметром 2-5 мм. В некоторых случаях для изготовления многоэлементных ЛПК катод может быть выполнен из нескольких металлов. Однако такие лампы не получили широкого распространения из-за компромиссных условий, которые приводят к потере чувствительности. Катод и анод размещены в стеклянном цилиндре. Высокое напряжение и ток до 30 мА используют для создания разряда, который сосредоточен полностью внутри полого катода. Величина тока представляет компромисс между интенсивностью и уширением линии вследствие самопоглощения. Буферный газ — Аг или Ne под давлением [c.42]

Уширение линий в полом катоде целиком определяется эффектом Доплера. Температура, измеренная по этому уширению, зависит от конкуренции процессов отвода тепла через газ на охлаждаемую стенку катода и тепловой мощности, выделяемой разрядом. Поэтому она в сильной степени зависит от природы газа — носителя разряда, силы тока в разряде, давления газа и толщины стенок катода. Довольно значительные расхождения результатов измерения температуры, полученные разными авторами, вероятно, объясняются различием в условиях отвода тепла. В качестве иллюстрации на рис. 10.21, б приведены зависимости температуры газа в охлаждаемом жидким азотом (77°К) медном полом катоде. При малых токах ( 5 ма) газовая температура близка к температуре стенок катода. Однако при самых [c.274]

Однако при использовании в качестве источников света ламп с полым катодом нельзя не учитывать эффект самопоглощения резонансных линий внутри лампы, который иногда приводит к заметному уширению линий. Кроме того, для многих элементов существенно сверхтонкое расщепление резонансных линий. В табл. 8 приведены величины сверхтонкого расщепления для некоторых резонансных линий [42]. [c.42]

По указаниям авторов [77], применение ламп с комбинированным разрядом для атомно-абсорбционных измерений оказалось чрезвычайно эффективным. Во-первых, по сравнению с обычными лампами с полыми катодами лампы с комбинированным разрядом обеспечивают приблизительно 100-кратный выигрыш в интенсивности, причем возрастание интенсивности не сопровождается уширением линий. Последнее обстоятельство подтверждается прямолинейностью градуировочных графиков до оптических плотностей 1,0—1,5. Во-вторых, при указанном возрастании интенсивности резонансных линий интенсивность ионных линий металлов, а также интенсивность линий инертных газов практически не изменяется. По-видимому, это связано с более низкой электронной температурой дуги (или положительного столба тлеющего разряда) по сравнению с областью отрицательного свечения внутри полого катода. Упрощение спектра и преобладание в нем интенсивных резонансных линий облегчает выделение аналитических линий для элементов со сложными многолинейчатыми спектрами (например, для элементов группы железа). [c.100]

Суммарный доплеровский сдвиг, наблюдаемый и в контурах испускания, и в контурах поглощения линий, испускаемых импульсными лампами с полым катодом [23], может присутствовать в излучении импульсных атомизаторов. Доплеровский уширенный контур описывается функцией Гаусса, если атомы имеют максвелловское расиределение скоростей, как, например, в случае термодинамического равновесия. Функция Гаусса имеет вид [c.142]

Разумеется, описанная выше идеальная ситуация, когда максимумы эмиссионной и абсорбционной линий совпадают, а ширина эмиссионной линии много меньше абсорбционной, существует лишь в редких случаях. Различие давлений в источнике света и в поглощающем слое приводит к сдвигу максимума линии поглощения относительно эмиссионной линии. Нельзя не учитывать также эффект самопоглощения резонансных линий внутри лампы с полым катодом, который иногда приводит к заметному уширению линий. Кроме того, для многих элементов существенно сверхтонкое расщепление резонансных линий. В со- [c.142]

Причинами искривления графиков являются резонансное уширение абсорбционных линий, попадание в монохроматор постороннего излучения, расширение линий, излучаемых полым катодом, неоднородность абсорбционной способности пламени, увеличение вязкости растворов и в связи с этим уменьшение скорости распыления, а также возрастающая с увеличение.м концентрации неполнота испарения капель распыла [25, 32, 62]. [c.78]

Уширение линий в полом катоде целиком определяется эффектом Доплера. Температура, измеренная по этому уширению, зависит от конкуренции процессов отвода тепла через газ на охлаждаемую стенку катода и тепловой мощности, выделяемой разрядом. Поэтому она в сильной степени зависит от природы газа — носителя разряда, силы тока в разряде, давления газа и толщины стенок катода. Довольно значительные расхождения результатов измерения температуры, полученные разными авторами, вероятно, объясняются различием в условиях отвода тепла. В качестве иллюстрации [c.269]

Газовый разряд в трубках с полым катодом. В т оках с полым катодом эмиссионный спектр материала катода получается при электрическом тлеющем разряде. Этот разряд осуществляют в атмосфере инертного газа при пониженном давлении (3—5 мм рт. ст.), и так как в этом случае допплеровское уширение, а также уширение за счет столкновений уменьшаются, в спектре получаются чрезвычайно тонкие линии. Поэтому трубки с полым катодом применяют в качестве первичных излучателей при наблюдении резонансного поглощения. Обычно для каждого элемента требуется специальная трубка. [c.189]

Плазма тлеющего разряда внутри катода имеет температуру около 800 К- Благодаря относительно малому давлению и низкой температуре лоренцевское и доплеровское уширение линий испускания в лампе с полым катодом существенно меньше (на 2 порядка), чем в применяемых атомизаторах, например в пламени. Поэтому лампы с полым катодом удовлетворяют требованиям, предъявляемым к источникам в атомно-абсорбционном анализе, т. е. линии в спектре испускания являются очень узкими. Эффективность работы лампы с полым катодом зависит от ее конструкции и напряжения, которое подводится к электродам. Высокие напряжения и соответственно высокие значения тока приводят к увеличению интенсивности свечения. Однако это преимущество часто приводит к увеличению эффекта Доплера для линии испускания атома металла. Более того, кинетическая энергия иона инертного газа, бомбардирующего внутренние стенки полого катода, зависит от массы иона, напряжения на электродах лампы и числа соударений в единицу времени, которые происходят по мере движения иона инертного газа к катоду. Чем выше значение тока, тем больше относительное число невозбужденных атомов в облаке, вырванном в результате бомбардировки стенок полого катода ионами инертного газа. Невозбужденные атомы материала катода способны поглощать излучение, испускаемое возбужденными атомами. В результате наблюдается самоноглощение, которое уменьшает интенсивность в центре линии испускания лампы. [c.144]

Описанная выше идеальная ситуация, когда максимумы эмиссионной и абсорбционной линий совпадают, а ширина эмиссионной линии много меньше абсорбционной, существует лишь в редких случаях. Различие давлений в источнике света и в поглощающем слое приводит к сдвигу максимума лгаии поглощения относительно эмиссионной линии. Нельзя также не учитывать эффект самопоглощения резонансных линий внутри лампы с полым катодом, который может обусловить заметное дополнительное уширение эмиссионной линии. Кроме того, ддя многих элементов существенно сверхтонкое расщепление резонансных линий. В совокупности эти явления приводят к тому, что прямая пропорциональная зависимость оптической плотности от концентрации атомов в поглощающем слое часто нарушается, что находит проявление в искривлении градуировочных графиков при анализе. Существенное влияние на отклонение фадуировочной функции от линейной также оказывают непоглощенное и рассеянное излучение от источника света (попадающее в полосу пропускания монохроматора), градиенты температуры и концентрации атомов внутри поглощающего слоя, распределение плотности излучения в зондирующем пучке света и др. В итоге выражение ддя измеряемой оптической плотности поглощения в наиболее общей форме может быть представлено в виде [c.826]

Возбуждение спектра в таких лампах осуществляется за счет энергии электромагнитного поля, под воздействием которого происходит ионизация инертного газа, заполняющего лампу, а также испарение и атомизация элемента, находящегося внутри. Газовый разряд в безэлектродных лампах наблюдается в очень тонком слое непосредственно у стенок ампулы (скин-эффект высокочастотного поля). Благодаря этому уширение линий из-за самопоглощения значительно меньше, чем в лампах с пoJп.Iм катодом, что позволяет получать более высокую яркость излучения. Для питания ламп применяют генераторы мощностью до 200 Вт. Световой поток от ламп стабилизируется в течение я 30 мин (у ламп с полым катодом излучение стабилизируется за 10-15 мин). [c.828]

Летучие металлы, прежде всего щелочные, обычно определяют с помощью разрядных ламп, работающих при малом токе. Опубликовано несколько работ [17, 58, 59], содержащих сравнение характеристик этих разрядных ламп с лампами с полым катодом для щелочных металлов. Было показано, что возможно по крайней мере 20-кратное увеличение яркости с помощью разрядных ламп для натрия, калия, цезия и рубидия. Резонансные линии в разрядных лампах испытывают значительное уширение от са-мопоглощения, если только лампы не работают при очень малом токе [60]. [c.33]

Линия, излучаемая лампой с полым катодом, должна быть уже, чем абсорбционная линия элемента в пламени, так чтобы можно было измерять изменения в максимуме абсорбции [129]. Если лампы из легколетучих металлов эксплуатируются при повышенных токах, происходит уширение линий, вызванное самопогло-щением, что также снижает аналитическую чувствительность. [c.56]

Если температура оксиацетиленового пламени равна 3200° К, тогда допплеровское уширение линии 2497 А составляет 0,03 А. Если далее предположить, что уширение линии за счет давления равно допплеровскому уширению, то ширина линии составит 0,06 А, что значительно превышает величину изотопического сдвига. Поэтому проведение изотопного анализа бора при атомизации пламенным методом невозможно. Имеется теоретическая возможность осуществить эти измерения при атомизации образцов в разряде полого катода, поскольку ширина линии бора в лампе с полым катодом примерно равна величине изотопического сдвига Од а о попытка Голеба [151] использовать этот метод не увенчалась успехом. [c.71]

Линии испускания в газоразрядных лампах низкого давления в принципе должны быть уже линий поглощения в пламени. Действительно, лорентцевское уширение линий при давлении инертного газа в несколько миллиметров ртутного столба на два порядка меньше, чем при давлении 1 атм (в пламени), а допплеровская полуширина линий при температуре 500°К (температура не-охлаждаемого полого катода при небольших силах тока через разрядную лампу) в 2,2 раза меньше, чем в пламени при 2500° К. Поэтому при учете только этих факторов уширения линий указанные выше предпосылки представляются Б достаточной мере оправданными. [c.42]

Наибольшим ограничением ламп с полым катодом, питаемых постоянным током, является самспоглощение резонансных линий. Это обстоятельство вынуждает ограничиваться минимальными разрядными токами через лампы (см. табл. 14), при которых интенсивность излучения часто оказывается недостаточной для прецизионных измерений, или идти на компромисс и использовать интенсивные, но заведомо уширенные линии. Такое положение особенно характерно для легкораспыляемых элементов, например кадмия, меди, магния, свинца, цинка. [c.83]

Все рассмотренные выше источники света — лампы с полыми катодами, питаемые постоянным или высокочастотным током, высокочастотные и спектральные парометаллические лампы — обладают общим признаком получение паров элемента и возбуждение достигается за счет одного и того же разряда. В этих источниках света исключается возможность независимой регулировки поступления вещества в разряд и возбуждения паров. Поэтому не удивительно, что непрерывное увеличение мощности разряда с целью увеличения яркости для всех рассмотренных источников света сопровождается возрастанием концентрации паров (в результате термического испарения или катодного распыления) и как следствие этого — самопоглощением излучения и уширением резонансных линий. [c.99]

Достоинством последней схемы оптической модуляции по сравнению со схемой Алкемаде и Милатца является ее более высокая разрешающая способность, поскольку ширина линий поглощения в разряде полого катода много уже ширины линий поглощения в пламени. В связи с этим система оптической модуляции в разряде полого катода может быть использована для монохроматизации резонансного излучения источников света, испускающих уширенные резонансные линии. [c.136]

Описан новый тип лампы с полым катодом, излучающей резонансные линии на несколько порядков более интенсивные чем линии, которые излучают лампы с полым катодом обычного типа [10]. Увеличение интенсивности линий получено без их уширения. Особенностью новой лампы является использование разряда для образования атомного пара элемента путем катодного распыления с последующим возбуждением его в положительной части второго разряда, электрически изолированного от первого разряда. Лампа применена к созданию атомно-абсорбционного фотометра без предварительной монохроматизации [11]. Свет ог лампы пропускается через пламя, после чего он направляется на атомный пар элемента, создаваемый лампой специальной конструкции. Резонансная флуоресценция этого атомного пара регистрируется непосредственно с помощью фотоумножителя. В США фирма Perkin-Elmer производит полностью укомплектованные двух- [c.219]

Полученная ширина линий лазеров на красителях в 100— 1000 раз уже, чем доплеровски и столкновительно уширенные полуширршы пиков поглощения в пламенах при атмосферных давлениях. Линин, испускаемые лампами с полым катодом, уширяются за счет равновесных и неравновесных [23, 28] доп-леровских эффектов и самопоглощения. Обычные линии ламп с полым катодом всего в один-пять раз уже, чем линии в пламени. Такая ширина линий испускания источников обычно приводит к тому, что наблюдаемое пропускание измерительной ячейки оказывается меньше, чем его максимальное значение, [c.154]

ПОСКОЛЬКУ коэффициент поглощения линии в пламени уменьшается к крыльям контура линии лампы. Этот эффект усиливается небольшим сдвигом по длинам волн, сопровождающим столкновительное уширение в пламени. Следовательно, первоначальный наклон градуировочного графика меньше, чем в том случае, когда очень узкополосный лазер настроен на максимум контура поглощения линии в пламени. Относительно широкий контур линии исиускания лампы с полым катодом тоже приводит к наклону градуировочного графика в сторону оси концентраций. Форму графика мол<но описать квадратным уравнением [34] вплоть до спектрального поглощения, равного 2. При использовании узкополосного лазера эту причину кривизны удается устранить. [c.155]

Другим примером применения контуров линий поглощения с высоким разрешением, где обычно встречается спектральное перекрывание, является изотопный анализ. Изотопный анализ методом атомно-абсорбционной спектроскопии возможен, когда изотопические сдвиги больше ширины лнний в нзмернтельной ячейке. Эти сдвиги должны быть больше, чем сверхтонкое ядер-ное спиновое расщепление, а контуры линий ноглошения различных изотопов не должны перекрываться и создавать один пик за счет столкновительного уширения. Для минимизации столкновительного уширения нужны атомизаторы, работающие при низком давлении тина разряда в полом катоде. [c.156]

Влияние доплеровского уширения на контур линии поглощения можно минимизировать или в значительной степени устранить методом двух пучков, в котором первоначально возбуждаются только атомы, находящиеся в определенном подмножестве доплеровской скорости [17, 18, 59—61]. Этот метод, применявшийся для разрешения сверхтонких компонент атомных линий, в частности, полезен при улучшении разрешения по длине волны в атомизаторах низкого давления типа разряда в полом катоде, так как доплеровское уширение является основным источником уширения линии при низком давлении. В данном методе, иногда называемом спектроскопией насыщения , используется сильный монохроматический пучок для попеременного насыщения атомной населенности в конкретном подмножестве доплеровских скоростей. Для определения изменений коэффициента поглощения среды, вызванных сильным переменным пучком, измеряют поглощение в слабом монохроматическом зондирующем пучке. Конечно, амплитуда изменения коэффициента поглощения пропорциональна концентрации в оптически тонкой среде. Мы примем, что столкновения, вызывающие изменение скоростей возбужденных атомов, а значит, и их перескоки из одного подмножества доплеровских скоростей в другое отсутствуют. Такие столкновения, уширяющие наблюдаемый контур спектральной линии, будут рассмотрены иозже. [c.174]

В трубке, содержащей цилиндрический катод 1 и анод 2 про извольной формы (рис. 11.11), при определенных соотношения геометрии электродов и давления наполняющего газа плотносп разрядного тока на внутренней поверхности катода значительш выше, чем на внешней. Поэтому наиболее ярко светится отвер стие катода. В такой трубке легко возбуждаются не только ли НИИ инертных газов, которыми обычно заполняется трубка, н( и линии материала катода, распыляемого в результате ионно бомбардировки. При этом концентрация атомов металла внут ри полого катода оказывается гораздо выше той, которая соот ветствует давлению, паров данного металла при температур катода. Основная причина уширения спектральных линий I этом источнике — эффект Доплера. Охлаждая катод до темпе ратуры жидкого азота, можно получить линии металлов, шири на которых не превышает 10 см . С другой стороны, повы шая температуру катода до 1000 К и более, можно увеличит) роль термического испарения вещества из катода и в ряде слу чаев существенно повысить яркость линии (разумеется, соответ ственно увеличив их ширину). [c.30]

Настоящая глава вряд ли будет считаться полной без рассмотрения дальнейшего повышения чувствительности онределения. Из многих перспективных методов дальнейшего повышения чувствительности наиболее обещающим является метод полого катода. Имеющиеся в продаже для работ в области атомноабсорбционного спектрального анализа источники с полым катодом состоят из полого электрода, содержащего пробу, спектр которой возбуждается в атмосфере благородного газа под давлением нескольких миллиметров ртутного столба. Разряд постоянного тока под этим дазшением представляет собой скорее тлеющий разряд, чем дугово . Температура материала остается ниже температуры каления, что вызывает уменьшение лопплеровского уширения линий. Давление газа достаточно мало и не приводит к увеличению ширины линий. Анализируемый материал практически остается в катоде, так что атомы возбуждаются много раз. Всю установку можно охлаждать кидким азотом для уменьшения ширины линий, что приводит к увеличению отношения сигнала линии к фону. Конечно, у метода полого катода кроме преимуществ есть и свои недостатки. Проба должна быть проводящей и помещаться в откачанную трубку без загрязнения посторонними элементами. Приготовление проб для анализа поэтому становится трудоемким и длительным. Кроме того, интенсивность спектра источников с полым катодом на несколько порядков меньше интенсивности спектра дуги, продолжительность экспозиции поэтому соответственно должна увеличиваться. [c.176]

Эмиссионные характеристики разрядных ламп и ламп с полым катодом зависят от рабочих условий. Усиление тока повышает яркость ламп, однако при этом происходит уширение линий, а в некоторых случаях и самообра-щение. Оба эти фактора понижают чувствительность метода. Поэтому следует найти оптимальное значение силы тока, обеспечивающее стабильную работу лампы с минимальным уширением и минимальным самопоглощением линий. Оптимальные условия подбирают па основании измерений абсорбции света стандартными растворами по мере изменения силы тока ламны. [c.197]

Анализ гелия. Гелий имеет два изотопа Не и Не . Содержание Не в природном гелии составляет около 10" %. Не легко получается в ряде ядерных реакций, в частности, как результат Р-распада трития. Изотоническое смеш,е-ние для некоторых линий гелия достаточно велико и доходит до 0,5 А, например на красной линии 6678 А, которую удобно применять в качестве аналитической. Эта линия испытывает малое самопоглощение и легко возбуждается в полом катоде или высокочастотном разряде. На рис. 190 дана регистрограмма этой линии. Уширение линии чисто доплеровское, как следует из отношения полуширин двух компонентов изотопической структуры, достаточно точно совиадаю- [c.268]