Индукционная плазменная горелка

Пламенная фотометрия — один из методов атомно-эмиссионного спектрального анализа. Этот метод состоит в том, что анализируемый образец переводят в раствор, который затем с помощью распылителя превращается в аэрозоль и подается в пламя горелки. Растворитель испаряется, а элементы, возбуждаясь, излучают спектр. Анализируемая спектральная линия выделяется с помощью прибора — монохроматора или светофильтра, а интенсивность ее свечения измеряется фотоэлементом. Пламя выгодно отличается от электрических источников света тем, что поступающие из баллона газ-топливо и газ-окислитель дают очень стабильное, равномерно горящее пламя. Из-за невысокой температуры в пламени возбуждаются элементы с низкими потенциалами возбуждения в первую очередь щелочные элементы, для определения которых практически нет экспрессных химических методов, а также щелочно-земельные и другие элементы. Всего этим методом определяют более 70 элементов. Использование индукционного высокочастотного разряда и дуговой плазменной горелки плазмотрона позволяет определять элементы с высоким потенциалом ионизации, а также элементы, образующие термостойкие оксиды, для возбуждения которых пламя малопригодно. [c.647]

Рис. 27. Индукционная плазменная горелка с тангенциальным потоком газа.

Химия высоких температур представляет собой в настоящее время молодое направление химич. исследований и находится еще в стадии накопления фактич. материала. Первоначально интерес к этой области возник в связи с практич. потребностями новой техники. В дальнейшем расширению исследований способствовали повышение доступности высоких темп-р для эксперимента, развитие теории состояния веществ при высоких темп-рах, развитие методов расчета термодинамич. свойств веществ при высоких темп-рах на основе выводов статистич. термодинамики и широкое использование этих методов с применением быстродействующих электронных счетных машин. Таким путем получена обширная информация о свойствах большого числа веществ. Для получения высоких температур используют методы индукционного нагрева высокочастотным переменным током, методы электрич. дуги, плазменной горелки, взрывающихся проволочек, лазеров, соответствующие химич. реакции, и др. (см. Нлазма, Ракетное топливо). [c.334]

В индукционных плазменных горелках можно получить монокристаллы сапфира, ниобия, окиси циркония и др. При этом диаметр кристаллов составляет 5— [c.169]

Высокочастотный плазменный факел — высокочастотный индукционный разряд, горящий в аргоне при атмосферном давлении. Этот источник обладает значительно лучшими характеристиками по сравнению с искровыми и дуговыми разрядами [179—184]. Уже в первых опытах применения высокочастотного разряда низкого давления было показано преимущество данного спектрального источника, которое возникает при замене сменных электродов на внешние высокочастотные электроды или на индукционную катушку. Однако внедрение этого источника сдерживалось из-за его несовершенства. Открытие Бабата еще в начале 40-х годов дало возможность получать высокочастотный разряд уже при атмосферном давлении [185]. Кроме того, им были сконструированы генераторы (от 2 до 77 Мгц), на которых удавалось получать мощные безэлектродные разряды внутри кварцевых трубок при давлениях до 10 Па. Ридом проводилась работа по стабилизации индукционного плазменного разряда в различных газах, текущих через кварцевую трубку при атмосферном давлении [186]. Проведенные исследования позволили разработать оптимальные конструкции плазменной горелки применительно к плазмообразующему газу аргону [187—190], а также с использованием азота [191] и гелия [192]. Кроме того, была разработана довольно простая установка, позволяющая проводить одновременно многоэлементный анализ [193]. Описание и применение индукционного плазменного разряда приведены в работах [193—232]. [c.62]

Плазменный нагрев как метод впервые разработал Рид [94]. О методе полого катода, в котором также используется плазма, говорилось в разд. 5.5. Промышленные плазменные горелки постоянного тока применялись при выращивании кристаллов и раньше [91], но Рид первым использовал как источник нагрева индукционно связанную плазму. Плазменное состояние рассматривается как четвертое состояние материи, характеризующееся тем, что с атомов газа частично или полностью удалены электроны. Температура в плазме может быть очень высокой, достигая многих тысяч градусов. Плазмы образуются при ионизации атомов в пламени или при электрических разрядах. Обычный пример плазмы — электрическая дуга между двумя электродами, возникающая при электрическом разряде (как в сварочном аппарате). Нагрев с помощью электрической дуги известен с тех пор, как появилась возможность получать сильные электрические токи. Плазменные горелки постоянного тока стали выпускаться промышленностью с середины 50-х годов, и способы введения в горелки исходных порошковых материалов хорошо отработаны. Широко известен следующий способ применения горелки ее направляют на холодную поверхность, и подаваемый в пламя материал затвердевает в виде мелкозернистой керамики. Такой метод называется пламенным распылением, он. хорошо описан в литературе. В модифицированном варианте такая горелка может заменить факел в методе Вернейля. На фиг. 5.22 показана плазменная горелка постоянного тока. В общем она действует так между электродами зажигают дуговой разряд постоянного тока, и сильная струя газа сквозь дугу отдувает плазму от электродов. При обычной электросварке одним из электродов служит сам рабочий объект и плавление вещества невозможно, если он не проводящий. Плазменная горелка устраняет это ограничение. Обычное рабочее напряжение в плазменной горелке постоянного тока составляет 10—100 В при силе тока от нескольких сотен до нескольких тысяч ампер. Как сообщают, удается достигнуть температур около 15 000°С. Правда, часто оказывается довольно трудно стабилизировать газовый поток. В худшем случае плазма полностью выдувается из [c.232]

Конструкции индукционных плазменных горелок можно разделить на следующие группы горелки с принудительным газовым охлаждением внутренней поверхности кварцевой трубки, с водяным охлаждением стенок кварцевой трубки и горелки с камерой, состоящей из набора медных водоохлаждаемых трубок. Основная часть тепловой нагрузки в такой камере воспринимается металлическими охлаждаемыми трубками, что позволяет получать безэлектродный индукционный разряд мощностью в несколько десятков киловатт. Для предотвращения утечки газа камера помещается в кварцевую или стеклянную трубку. [c.169]

На рис. 3.34 показана типичная схема горелки высокочастотного плазменного факела. Горелка ИСП состоит из хорошо сцентрированных трубок из кварца. Индукционная катушка 3 соединена с высокочастотным генератором с частотой 27—56 МГц и входной мощностью 1 — 1,5 кВт. Плазмообразующий, газ — аргон — поступает с разной скоростью в трубки внутренний поток 4, несущий [c.70]

Типичная схема горелки высокочастотного плазменного факела приведена на рис. 2.14, в которой плазмообразующий газ (аргон) ионизируется при помощи индукционной катушки, соединенной с высокочастотным генератором с частотой 27 или 40 МГц и мощностью 0,4—2,5 кВт или 5—25 кВт [179]. Эта катушка выполняет роль первичной обмотки трансформатора (индуктивная связь), а вторичной — свободные электроны плазмы. Плазма образуется в результате предварительной ионизации под [c.63]

Схема плазменной индукционной горелки первого типа описана в работе [131. Горелка состоит из трех кварцевых трубок и индуктора. При прохождении внутренней кварцевой трубки газ содержит частицы материала, из которых на выходе из горелки образуется кристалл. [c.169]

Назначение обжига— довести высушенный или пудровый слой до равномерного оплавления, в результате чего покрытие становится твердым, герметичным и прочно сцепляется с поверхностью изделия. Оплавление можно осуществлять при нагревании всего изделия и без нагревания изделия в целом. Первый режим принят в технологии оплавления в печах и при электроконтактном нагреве, второй — при индукционном, оптическом, электронно-лучевом и плазменном способах нагрева и при пользовании горелками. [c.65]

Рис. IV-24. Индукционная плазменная горелка 2—пусковой угольный элек трод 2—вход газа З —латунный держатель 4—кварцевая трубка 5—обмотка

Известно, что удельное сопротивление хорошо ионизованного газа составляет около 0,01 ом-см, что только незначительно выше удельного сопротивления графита, т. е. такой газ мол<но нагреть и поддерживать в нагретом состоянии, если через него пропускать ток величиной в десятки или сотни ампер. На рис. 111.3 приведена схема индукционной плазменной горелки, состоящей из высокочастотной катушки (индуктора), внутри которой находится кварцевая трубка обычно диаметром 25—40 мм. Газ может быть введен в трубку тангенциально к ее стенкам для осевой стабилизации разряда. От лампсвого генератора к индуктору псдеодится Еысокочастотная мощность (в несколько киловатт или большая в зависимости от кон- [c.40]

Источник с ионизацией ИСП, предназначенный для многоэлементного и изотопного анализа [2, 6-8, 21, 30, 50, 51, 90-95], отличается простотой конструкции и состоит из расгшиителя пробы, горелки индуктивно-связанной плазмы (индукционный плазмотрон) и интерфейса для отбора пробы из плаз ш и экстрагирования ионов. Раствор пробы (несколько мл) накачивается в распылитель, где он диспергируется до размера частиц, равных = 1 мкм. Небольшая часть ( 1%) распыленной пробы вводится в плазменную горелку в потоке аргона со скоростью 10-15 л МШ1 . Газы плазмы собираются конусообразным устройством с отверстием для отбора пробы, которое расположено перед конусообразным скиммером для сбора ионов (рис. 7.7). Для распыления растворов используются ультразвуковые, пневматические и другие распылители. Способ введения жидкой пробы влияет на пределы детектирования. Экспериментально доказано, что ультразвуковое распыление более качественно и при прочих равных условиях обеспечивает на выходе прибора сигнал примерно в 10 раз больший на единицу концентрации, чем пневматическое распыление при анализе проб раствора урана с содержанием несколько НГМ в литре [7]. [c.852]

Техническое применение. Важнейшие возможности использования П. связаны с перспективными проблемами энергетики управляемыми термоядерными реакциями и прямым превращением тепловой энергии в электрическую. Химич. реакции в электрич. разрядах, а также взаимодействие вытекающих из разряда плазменных струй с различными реагентами составляют важную область химии П. П. участвует во всех процессах, где газы нагреваются до сверхвысоких темп-р.Так, в электросварке нолучили применение плазменные горелки. Применение П. как высокотемпературной среды при обработке металлов наз. иногда электронной технологией. Высокочастотные индукционно-плазменные факельные горелки применяются для выращивания кристаллов тугоплавких веществ — в промышленности [c.21]

В более поздней работе Рида [94] рассматривается плазма переменного тока. Особое преимущество такого рода горелок в том, что они безэлектродные и тем самым исключаются загрязнения из электродов. Цилитинкевич [95] и Кобин с Вилбаром [96] ранее использовали горелки переменного тока, которые требовали электродов, но они не были намного лучше горелок постоянного тока. На фиг. 5.23 показана типичная индукционная безэлектродная плазменная горелка переменного тока. Рид [94] и Бауэр с Филдом [91] исследовали разные конструкции горелок. По существу все горелки состоят из кварцевой трубки с одним открытым концом и с впуском для газа на другом и индукционной спирали вокруг этой трубки для индукционной связи. Осуществить нагрев с одноатомными газами труднее, но в случае многоатомных газов или одноатомных с примесью многоатомных большие количества тепла получить легко. Входные отверстия для газа нужно делать так, чтобы поток был направлен по касательной к окружности трубы. В газе возникнет вихрь, который будет способствовать вихревой стабилизации. В области астот от В д6 ЗООО МГц можио поддерживать плазму в Ог, N0, [c.234]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология