Дуга температура плазмы

При использовании газовой горелки или открытой электрической дуги температура в зоне плавления относительно невелика, что ограничивает выбор распыляемых материалов. Значительно более-высокую и устойчивую температуру можно получить при сжатии плазмы электрической дуги. Такую плазменную струю получают путем продувки инертного газа (аргона) через электрическую дугу, возбужденную между неплавящимся вольфрамовым электродом и трубчатым водоохлаждаемым заземленным медным соплом (рис. 28). В канале сопла плазмотрона происходит сжатие плазмы и температура Струи, истекающей из сопла, резко повышается, до [c.72]

Рис. 3.15. Изменение температуры плазмы дуги переменного тока во времени 1 — метод вдувания порошка 2 — метод испарения пробы из канала электрода.

Электрическая дуга постоянного тока — более высокотемпературный источник, чем пламя. Анализируемый образец в измельченном виде помещают в углубление в нижнем электроде, который, как правило, включают анодом в цепь дуги. Температура плазмы дуги зависит от материала электродов и ионизационного потенциала газа в межэлектродном промежутке. Наиболее высокая температура плазмы ( 7000 К) достигается в случае применения угольных электродов, для дуги с медными электродами она составляет примерно 5000 К-Введение в плазму солей щелочных элементов (например, калия) снижает температуру плазмы до 4000 К. [c.59]

При высоких температурах газа тепловое движение частиц становится настолько интенсивным, что столкновение молекул и атомов может привести к ионизации. Так как в электрических дугах температура плазмы в столбе может достигать очень высоких значений, то такая термическая ионизация в них играет большую роль. [c.22]

С возрастанием тока повышается также темцература плазмы, но не в такой мере, как температура электродов. Например, при увеличении силы тока от 5 до 30 а температура плазмы угольной дуги в воздухе возрастает примерно на 800 °С (от 5300 до 6100 °К) [101. Это объясняется тем, что одновременно с повышением силы тока увеличивается поперечник плазмы, столб дуги расширяется, поэто- [c.62]

Непрерывное горение дуги, большая мощность и энергичное испарение электродов обеспечивают высокую яркость дугового разряда. Относительно низкая температура плазмы приводит к появлению в спектре дуги линий, главным образом с невысокими потенциалами возбуждения. Наиболее интенсивные линии, возбуждаемые в дуговом разряде, расположены в видимой, а также в ближайшей и средней ультрафиолетовой областях спектра. [c.60]

При возрастании тока мощность и яркость дуги, хотя и медленно, увеличиваются, что обычно приводит к повышению чувствительности анализа. Температура плазмы при этом заметно меняется только при работе с металлическими электродами. При использовании графитовых и угольных электродов она остается практически неизменной. [c.60]

Сопротивление дуги и напряжение на электродах зависит от расстояния между ними. Поэтому для получения постоянной температуры плазмы при анализе необходимо всегда устанавливать строго одинаковое расстояние между электродами. [c.60]

При проведении анализа по этому методу масло подается в зону разряда между вращающимся и неподвижным электродами. Высокая температура плазмы в дуге приводит к распаду молекул на атомы и переходу последних в возбужденное состояние, при котором каждый химический элемент излучает строго определенную серию световых волн (спектр). После выделения необходимых длин волн спектра по значению их интенсивности производится количественное определение вещества в пробе. [c.216]

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]

Излучение линии, характеристической для данного элемента, происходит, когда энергия, передаваемая атому при столкновении, равна либо превосходит энергию возбуждения, необходимую для того, чтобы вызвать электронный переход. Количество энергии, которое может приобрести частица в дуге, находится в сильной зависимости от температуры плазмы дуги. Температура, в свою очередь, определяется главным образом потенциалом ионизации того элемента, который легче других теряет электрон. Чем ниже минимальный потенциал ионизации, тем меньше температура дуги. [c.91]

О достаточности количества буфера можно судить по характеру изменения интенсивности линии внутреннего стандарта. Если в старших эталонах интенсивность линий сравнения больше, чем в младших эталонах, значит, буфера мало, и сами примеси оказывают буферное действие, снижая температуру плазмы дуги. [c.111]

С увеличением аналитического промежутка напряжение на электродах повышается, а сила тока падает. Это, в свою очередь, влияет на поступление вещества в плазму дуги и на характер возбуждения спектра в связи с понижением температуры плазмы. Однако при малом промежутке между электродами их раскаленные концы труднее диафрагмировать, что приводит к усилению фона сплошного спектра. [c.63]

Если в пробу вводится 25% буфера, то горение дуги еще больше стабилизируется, примеси испаряются более равномерно (см. рис. 49, в). Интенсивность почернения большинства линий возрастает. Температура пробы и электрода определяется в значительной мере низкокипящим фтористым литием (температура кипения 1670 °С). В связи с этим время испарения пробы увеличивается на 40—60 сек. Еще больше снижается температура плазмы дуги. Вследствие этого, а также из-за уменьшения количества угольного порошка в пробе линия углерода значительно ослаблена. [c.101]

В СВЯЗИ с низкой энергией ионизации (5,21 эв) и значительным содержанием в маслах и отложениях барий существенно влияет на температуру плазмы дуги и результаты анализа. Соединения бария широко применяют в качестве спектрографического буфера. [c.195]

Чувствительность определения мышьяка можно значительно повысить, испаряя большое количество пробы из камерного электрода или фотографируя на одном месте спектры нескольких навесок. При этом используют фракционирование. Высокой чувствительности определения мышьяка можно ожидать, выполняя анализ в атмосфере аргона, обеспечивающего низкую температуру электрода и высокую температуру плазмы дуги. При анализе кремния с применением полого катода в атмосфере гелия или аргона достигнута чувствительность определения мышьяка 0,0005% [455]. [c.245]

Высокой чувствительности определения сурьмы можно ожидать при испарении пробы в атмосфере аргона, обеспечивающего низкую температуру электрода и высокую температуру плазмы дуги. Наиболее удобными элементами сравнения для определения сурьмы являются цинк и кадмий, удовлетворительные результаты дают свинец и висмут. Хорошие результаты получают при использовании теллура. В качестве буфера для обеспечения наибольшей чувствительности желательны элементы с высоким потенциалом ионизации. [c.267]

Как правило, плазма такой дуги содержит преимущественно материал электродов. Температура разряда определяется в основном компонентами с малым потенциалом ионизации. Чем ниже последний, тем меньше температура разряда. Она относительно мало зависит от силы разрядного тока> Разумеется, температура плазмы ниже для периферийных участков, чем для центра. Обычно температуру плазмы дуги определяют по относительной интенсивности двух линий с разными верхними уровнями, пользуясь уравнением (10.8). Опыт показывает, что температура, определенная для разных пар линий, оказывается заметно различной. Это частично объясняется отклонением состояния плазмы от термодинамического равновесия, а частично тем, что разные линии излучаются разными участками плазмы. [c.264]

Величина Па или п,, входящая в выражения (44), (46), характеризует концентрацию в плазме только нейтральных атомов или ионов. Нас же интересует связь интенсивности аналитической линии элемента с суммарной концентрацией п всех сортов частиц определяемого элемента в плазме — атомов Па, ионов щ и молекул Пт. в дуговой плазме атомы многих элементов в заметной степени ионизованы, причем ионизация тем вероятнее, чем больше температура плазмы. Но вероятность образования ионов с двумя и более зарядами, как правило, мала. Поэтому степень ионизации х атомов данного элемента в облаке дуги можно характеризовать [c.88]

Конденсированная искра — один из наиболее распространенных источников света при количественном спектральном анализе металлов и сплавов. Анализ в искре обычно характеризуется высокой воспроизводимостью и возможностью определения широкого круга элементов — вплоть до трудновозбудимых. Однако пределы обнаружения многих примесей в искре, как правило, хуже, чем в случае дугового возбуждения спектра. Это связано со своеобразным характером воздействия искрового разряда на анализируемую пробу, высокой температурой плазмы и, следовательно, неблагоприятными условиями определения легкоионизуемых элементов, а также с наличием интенсивного сплошного фона. Видимо эти неблагоприятные факторы решающим образом сказываются на пределах обнаружения ряда элементов, хотя величина т в искре значительно больше, чем в дуге [737]. [c.204]

При повышении тока в дуге температура плазмы дуги несколько повышается. Однако она существенным образом зависит от потенциала иоцизации атомов, находящихся в илазме эта зависимость представлена графически на рис. 23. [c.49]

Температура плазмы дуги. Температура плазмы дуги зависит от мощности, выделяемой в единице ее объема. Так как плотность тока дуги обычно почти не зависит от его силы, то изменение силы тока в широких пределах должно мало сказываться на температуре плазмы. Однако при этом предполагается, что состав нлазмы остается неизменным. В действительности изменение силы тока влечет за собой изменение мощности, выделяемой на электродах, а следовательно, и их температуры. Это в свою очередь приводит к изменению условий испарения примесей, а следовательно, и состава плазмы, что может вызвать изменение ее температуры. [c.36]

Для улучшения условий возбуждения спектров в дуге применяют контролируемую атмосферу (например, инертного газа), стабилизацию положения плазмы в пространстве магнитным полем (в частности, вращающимся) или потоком газа. Получили также распространение дуговые плазмотроны (рис. 3.1). Анод дуги 3 имеет отверстие диаметром 1—2 мм, через которое выдувается инертный газ, подаваемый в камеру под давлением 150—200 кПа по трубке, расположенной касательно к стенкам камеры. Образующиеся в камере вихревые потоки охлаждают и сжимают дуговую плазму, которая затем вместе с газом выбрасывается через отверстие в аноде и в виде устойчивой струи длиной 10—15 мм светится над поверхностью анода. Температуру плазмы можно при этом варьировать в интервале 5000—12000 К. Плазмотрон применяют главным образом для анализа растворов и реже для анализа порощков. [c.60]

При оптимизации условий возбуждения спектров тех или иных эле.мсшии необходимо уметь измерять температуру плазмы используемого источника света. В случае электрической дуги, горящей при атмосферном давлении, между частицами плазмы устанавливается локальное термодинамическое равновесие (температуры атомов и свободных электронов одинаковы), и засе-ленноб Гь энергетических уровней атомов определяется формулой Больцмана] [c.130]

Разогрев электродов и их испарение в дуге переменного тока происходит менее интенсивно, что приводит к небольшому повышению температуры плазмы, так как в ней меньше паров веществ, ионизирующихся легче, чем воздух. Стабильность такой дуги значительно выше, чем при питании постоянным током. [c.60]

Плазменное напыление схоже с процессом электродугового напыления тем, что для плавления и распыления подаваемого металла используется электрическая дуга постоянного тока. В данном случае дуга представляет собой ионизированную газовую плазму, образующуюся между электродами металла, охлаждаемыми водой. Электроды в этом процессе не расходуются. В плазменном металлизаторе точечный вольфрамовый катод, охлаждаемый водой, установлен концентрически у основания соплообразного охлаждаемого водой медного анода. Подаваемый газ под углом поступает сзади в кольцевой между-электродный зазор, ионизируется и образует дугу. Поток газа выталкивает дугу в отверстие сопла, где спиральный поток создает концентрацию тепла в центре плазменной дуги. Благодаря очень высокому температурному градиенту, образуемому при этом расположении дуги, температура в центре достигает 20000° С. Температура стенки сопла составляет 250° С. Металл для покрытия в виде порошка подается во втором потоке газа и радиально впрыскивается в сопло металлизатора. Частицы металла, проходя через плазменную дугу, плавятся, распыляются и выводятся из сопла под действием потока газа. [c.80]

В лаборатории плазму обычно создают в электрическом поле, (Степень ионизации, которая может быть достигнута при термическом нагреве газа, недостаточно высока, хотя и можно получить высокоионизованную плазму низкой плотности и температуры при поверхностной ионизации). Взаимодействие приложенного электрического поля и газа, которое прн определенных условиях приводит к газовому разряду, в общем весьма сложно. Однако в отсутствие магнитного поля газовый разряд достаточно понятен и свойства плазмы могут быть рассчитаны. Более трудно получить надежную информацию о роли нейтральных частиц. Очевидно, что уровень работы в области плазменного разделения нзотопов прямо соответствует уровню понимания свойств плазмы. Разделение изотопов получено в газовых разрядах постоянного, переменного и импульсного токов. Разделение в нейтральном газе с использованием плазмы в качестве вспомогательной среды представляется более сложным подходом к решению задачи. Но поскольку нейтральные частицы всегда присутствуют в газовом разряде, подобные процессы могут происходить и в установках, рассчитанных на полностью ионизованную плазму. К настоящему времени большинство экспериментов выполнено на инертных газах. Исследовалась также урановая плазма была получена плазма высокой плотности в сильноточной дуге (урановую плазму низкой плотности можно получить путем поверхностной ионизации). [c.277]

Снижение абсолютного и относительного предела обнаружения мышьяка достигается также путем применения разряда в инертной атмосфере [107, 507, 546, 547, 548, 881, 1004, 1027]. Мышьяк принадлеяшт к трудновозбудимым летучим компонентам, поэтому для достижения более высокой чувствительности необходимо обес-. печивать условия разряда с относительно невысокой температурой разогрева материала образца при высокой температуре плазмы. Такие условия разряда реализуются при использовании инертной атмосферы. В работе [507] исследовано влияние тока на температуру разогрева анода в контролируемой инертной атмосфере. Показано, что в атмосфере гелия при токе 6 и 12 а температура анода достигает соответственно 1360 и 1600° К, в атмосфере арго-на — 965 и 1150° К и в воздушной атмосфере при 6 я — 1250° К. Температура плазмы дуги составила соответственно 6585 и 5260° К для аргона и воздуха. [c.94]

Температура плазмы дуги зависит от материала электродов и ионизационного потенциала газа в межэ-лектродном промежутке. Наиболее высокая температура плазмы ( 7000 К) достигается в случае применения угольных электродов. Для дуги между медными электродами она составляет 5000 К. Введение солей щелочных элементов (например, калия) снижает температуру плазмы дуги до 4000 К. [c.364]

Температура плазмы в зоне разряда зависит прежде всего от потенциала ионизации атомов, присутствующих в этой зоне, т. е. вида электродов и состава вещества, которое испаряется из них. Так, при горении дуги между чистыми угольными электродами температура в зоне разряда превьш1ает 7000 К, в присутствии солей железа и меди она равна 5500 К, а солей щелочных металлов——4000 К (рис. XII. 6). [c.360]

Для испарения пробы и возбуждения спектров обычно используют дугу переменного тока. С ней работать проще, и при этом получаются более стабильные результаты, чем с дугой постоянного тока. Но при определении малолетучих примесей иапольэование дуги постоянного тока предпочтительнее, так как она обеспечивает более интенсивный нагрев электродов. Так, температура анода достигает 3800 °С, а катода — 3000 °С. Температура плазмы дуги постоянного тока также выше (до 7000 °С), чем дуги переменного тока (до 6000 °С). Поэтому в дуге постоянного тока лучше определяются трудновозбудимые элементы. [c.25]

Состав пробы оказывает весьма сложное влияние на испарение пробы, возбуждение спектров атомов и регистрацию излучения линий. Так же сложно влияние и буферного соединения. В одних случаях происходит простое разбавление пробы, в других — протекают сложные химические реакции в канале электрода во время горения дуги с образованием новых соединений с иными физико-химическими свойствами. При наличии в буферном соединении легкоионизирующегося элемента снижается температура плазмы. Буферное соединение определяет в значительной мере скорость диффузии атомов примесей, следовательно, продолжительность их пребывания в столбе дуги и т. д. Трудно подобрать такое соединение, которое бы оказало влияние только на один процесс. Обычно все соединения более или менее многофункциональны . [c.109]

Дуга имеет ряд преимуществ перед искрой. Она обеспечиваех быстрое испарение пробы. Высокая температура плазмы дуги, до- [c.53]

Так, наибольшая разность почернений для линий 5Ь 2877,92 А и 2п 3345,02 А при концентрации сурьмы и цинка 0,05% получается с 10% фтористого лития, а при 0,5% —без буфера (рис. 47). Это объясняется следующим образом. Исследована смесь 20 окислов, разбавленная угольным порошком до концентрации каждого элемента 0,5 и 0,05%. Когда концентрация примесей в пробе невелика (0,05%), температура плазмы дуги определяется основой пробы, в данном случае углеродом. В связи с высокой энергией ионизации углерода (11,26 эв) температура дуги также достаточно высока и не является оптимальной для возбуждения атомов цинка и сурьмы. При добавлении небольшого количества легкоионизирующего элемента (2,3% лития на пробу) температура дуги снижается до опти- [c.99]

Все сделанные выше замечания, касающиеся характера получаемой информации о температуре плазмы при использовании ин- ёгральных интенсивностей лИний, a также о требованиях,. предъявляемых к этим линиям И к элементу, полностью относятся и -к. Ч Мерению электронной концентраций. Однако выбор линий здесь. ол е tpyдeн. Подобрав подходящие линии, можно по отношению ях интегральных интенсивностей и установленному значению Тдф сломощью формулы (61) найти (Обычно в угольной дуге [c.104]

Из этих уравнений. следует, что параметры плазмы дуги Т й Ле) влияют на интенсивность спектральных линий не только не-пос дственно через условия возбуждения и ионизации, но и путем вменения 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 ко- торой получены без учета роли переноса. Значения Тот для атом- [c.116]

Из выражения (75) следует, что интенсивность сплошного фона сильно растет с увеличением концентрации электронов и ионов й намного слабее зависит от температуры плазмы (уменьшаясь с ее увеличением). Поэтому интенсивно сть сплошного фона возрастает с увеличением силы и плотности тока и с ростом давления газа, в атмосфере которого пройсходит разряд [244]. Установлено, что присутствие в плазме дуги значительных количеств переходных элементов с плотной системой энергетических уровней (Ре, Сг, V, Т1, Мо, N1, Со) способствует возникновению интенсивного сплошного фона в УФ области спектра [1114]. Для уменьшения фона в этих случаях полезно разбавление пробы, если оно не ухудшает пределы обнаружения элементов-примесей. [c.131]

При раоомотрении особенностей изменения Т yi Пе о. силой тока в случаё. испарения из электрода пробы содержащей элементы с низким и средним - потенциалом ионизации (Vi- 9 эв), следуем, учитывать также влияние изменений мощности дуги, на темпера- туру электрода и помещенной в него пробы. Так как значительная доля электрической энергии дуги рассеивается в йриэлектрод-ных областях и, в первую очередь, в прианодной области, то увеличение силы тока и мощности ведет к более сильному нагреву электрода и яробы и, следовательно, к возрастанию скорости испарения пробы. В результате концентрация легкоионизуемых эл -ментов в разряде увеличивается, что при неизменности всех ос-тальных условий должно сопровождаться снижением температуры. плазмы, уменьшением напряженности осевого электрического поля и увеличением электронной концентрации (см. 4.1.2). [c.133]

Поскольку большое число определяемых элементов — это элементы с низким и средним потенциалом ионизации, то для оптимизации условий возбуждения их аналитических линий вещество носителя должно содержать сравнительно легко-нонизуемые элементы. Напомним (см. 4.1—4.3), что введение соответствующих количеств таких элементов в плазму угольной дуги вызывает 1) снижение температуры плазмы 2) увеличение электронной концентрации 3) уменьшение степени ионизации определяемых элементов с низким и средним значением 4) замедление их выноса из столба разряда (увеличение т) 5) более равномерное стабильное пространственное их распределение. В конечном счете увеличивается концентрация этих элементов в столбе дуги, усиливаются аналитические линии и снижаются флуктуации их интенсивностей. Одновременно уменьшается интенсивность фона и его флуктуации. Результатом такого оптимизирующего действия носителя в плазме дуги является снижение пределов обнаружения элементов примесей. [c.147]