ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дуга постоянного тока из "Эмиссионный спектральный анализ атомных материалов" Дуга постоянного тока — один из расиространенных в спектральном анализе источников света. [c.218] Напряжение на электродах дуги во время ее горения зависит от материала электродов, силы тока через дугу, величины дугового промежутка, состава и давления атмосферы, в которой горит дуга. Обычно оно равняется 50—90 в. Сила тока, питающего дугу, в зависимости от характера задачи меняется от одного до нескольких десятков ампер. [c.218] Кроме самих электродов, в дуге постоянного тока испаряются вещества, введенные каким-либо способом в электрод. [c.219] При анализе порошковых непроводящих проб, среди которых основное место занимают руды и минералы, анализируемое вещество часто вводится в отверстие, высверленное по оси угольного или графитового электрода. Электрод разогревается разрядом, причем разные части его нагреваются до разных температур. Соответственно с этим разные участки пробы также оказываются нагретыми различно. Поверхностные ее слои нагреваются до очень высоких температур, так что все компоненты пробы, как правило, испаряются. Более глубокие слои пробы нагреваются меньше, и из этих слоев в плазму разряда попадают наиболее летучие компоненты. Кроме того, поверхность пробы нагревается быстрее глубоких ее слоев. Наивысшая температура, до которой нагревается электрод, определяется условиями равновесия между притоком тепла за счет мощности, выделяемой разрядом, и потерями тепла из-за теплопроводности и излучения. [c.219] Рассмотрим два частных примера для того, чтобы оценить величину изменения силы тока. Соаротивление между чистыми угольными электродами дуги при силе тока 5а и при длине дугового промежутка в несколько миллиметров равно примерно 10 ом, а случайные изменения его — порядка 2—5 ом. [c.220] Из рассмотренных примеров видно, что повышение напряжения питания приводит к улучшению стабильности работы дуги вместе с тем возрастает точность анализа. [c.220] В ряде методов спектрального анализа, главным образом при анализе растворов, применяется высоковольтная дуга, питающаяся напряжением в несколько тысяч вольт ). Стабильность электрического режима в таких дугах выше, чем в обычных низковольтных. [c.220] Температура плазмы дуги между угольными электродами наиболее высока — порядка 7000° С, между медными или железными электродами — около 5500° С. При введении в электроды примесей, обладающих более низким потенциалом ионизации, температура дуги определяется ими. Так, например, при введении в угольные электроды солей калия, температура плазмы падает с 7000° до 4000° С. Но для того чтобы примесь полностью определяла температуру разряда, она должна присутствовать в больших количествах — таких, чтобы прохождение тока через дуговой промежуток обеспечивалось ионами этой примеси. Малые количества примесей соответственно мало повлияют на температуру плазмы. [c.221] Влияние примесей на температуру плазмы открывает возможности управления процессом возбуждения. В практике часто используют спектроскопический буфер — искусственно вводимую примесь элемента с низким потенциалом ионизации. Роль спектроскопического буфера заключается в том, что в его присутствии устанавливается вполне определенная те.мпература плазмы, которая больше не зависит от содержания в анализируемой пробе третьих компонентов. Это уменьшает зависимость результатов анализа от валового состава пробы. Чтобы спектроскопический буфер выполнял свою роль, потенциал ионизации вводимого в качестве буфера элемента должен быть ниже потенциала ионизации случайных примесей в пробе — третьих компонентов. Поэтому чаще всего в качестве буфера применяются соли натрия или калия — щелочных металлов с низкими потенциалами ионизации. При этом нужно обеспечить одновременное поступление в плазму разряда анализируемой пробы и буфера. [c.221] Температура дуги благоприятна для возбуждения дуговых линий большинства металлов и искровых спектров некоторых элементов с низким потенциалом ионизации. [c.221] Прикатодное усиление линий. При определенных условиях дугового разряда наблюдается усиление ряда спектральных линий примесей вблизи катода. Если дуга отображена на щель спектрографа, то некоторые линии в спектре оказываются утолщенными у конца, соответствующего положению катода (рис. 99). [c.221] Усиление линии вблизи катода используется в некоторых случаях для увеличения чувствительности спектрального анализа. При этом образец берется в небольшом количестве, около 10 мг, и помещается в катод угольной дуги с тем, чтобы замедлить испарение и обеспечить низкую концентрацию выделяемой примеси в плазме. В 1931 г. Манкопф и Петерс использовали это усиление линий для увеличения чувствительности анализа минералов, солей и других образцов. [c.222] Использование свечения прикатодного слоя позволяет в тех случаях, когда наблюдается прикатодное усиление линий, существенно повысить чувствительность анализа (до 10 раз). [c.222] Введение вещества в зону разряда. В дуговом разряде (как в дуге постоянного тока, так и в дуге переменного тока) особо важную роль играют процессы поступления вещества в зону разряда. [c.222] В известных пределах изменения концентрации величины а н Ь можно считать постоянными, что на практике выражается в прямолинейности графика зависимости 1д/ от 1 С. При значительных изменениях концентрации прямолинейность нарушается. Причина этого лежит не только в самопоглош,ении линии, которое наступает при значительных концентрациях элемента в плазме, но и в том, что концентрация элемента в плазме весьма сложным образом зависит от концентрации его в пробе Кроме того, хорошо известное влияние третьих компонентов на результат анализа является следствием не только изменения условий возбуждения в плазме, но и изменения условий поступления вешества. [c.223] Для анализа порошковых не-проводяш,их проб часто используются угольные или графитовые электроды с более или менее глубоким каналом вдоль оси, в который и закладывается проба. [c.223] Неравномерный нагрев пробы приводит к тому, что в различные моменты времени в плазму разряда попадают различные ее компоненты, и свечение различных элементов происходит в разное время. Это явление носит название фракционного выгорания и весьма подробно исследовано для руд и минералов в дуге постоянного тока А. К. Русановым [ ]. Время появления свечения того или иного элемента в плазме зависит в основном от летучести того вида соединения, в котором элемент находится в пробе. [c.223] Из явления фракционной разгонки и неравномерного нагревания электродов следует ряд практических выводов. [c.223] Для анализа различных проб используются каналы разной глубины более глубокие каналы используются для анализа на летучие примеси (например, окись цинка, окись кадмия) для анализа на примеси малой летучести пользуются мелкими ка-иалами. [c.224] Чтобы избежать фракционной разгонки пробы, применяется ряд способов введения вещества в канал дуги, в которых поступление вещества в плазму не зависит от температуры электродов введение пробы на бумажных полосах, на вращающихся дисках или двигающихся лентах, просыпка пробы, распыление раствора из форсунки. При этих способах проба попадает в зону разряда в виде твердых частиц или капель раствора и испаряется в пламени дуги. [c.224] Вернуться к основной статье