СПОСОБ ИНТЕГРАЛЬНО-СЦИНТИЛЛЯЦИОННОГО АТОМНОГО ЭМИССИОННОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ВЕЩЕСТВА Российский патент 2011 года по МПК G01N21/67 

Предложение относится к области исследования химических и физических свойств вещества и может быть использовано при геологических, экологических, технологических и др. исследованиях веществ.

Известен способ интегрально-сцинтилляционного спектрального анализа вещества, включающий введение исследуемого вещества в плазму, испарение и атомизацию исследуемого вещества, возбуждение и ионизацию его атомов в плазме источника возбуждения, регистрацию спектрального излучения плазмы с применением интегрально-сцинтилляционного метода регистрации спектров, сортировку сигналов с учетом соотношения «сигнал-шум» и времени появления сигналов, используя каждое периодическое накопления сигнала, расчет содержаний химического элементного состава вещества с использованием образцов сравнения и построенных по ним калибровочных графиков (патент РФ №2368890, Аполицкий В.Н., 2008 г.).

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому эффекту к данному техническому решению является способ интегрально-сцинтилляционного спектрального анализа вещества, включающий непрерывное последовательное введение исследуемого вещества в плазму, испарение и атомизацию исследуемого вещества, возбуждение и ионизацию его атомов в плазме источника возбуждения, регистрацию спектрального излучения плазмы с применением интегрально-сцинтилляционного метода регистрации спектров, сортировку сигналов с учетом соотношения «сигнал-шум» и времени появления сигналов, используя каждое периодическое накопления сигнала, определение химического элементного состава вещества с использованием образцов сравнения и построенных по ним калибровочных графиков, расчет содержаний химических элементов (патент РФ №2172949, Аполицкий В.Н., 1998 г., прототип).

Недостатками способов анализа вещества (аналога и прототипа) является недостаточно высокая точность интегрально-сцинтилляционного спектрального анализов за счет изменений условий проведения анализа в процессе регистрации сигналов анализа.

Целью данного предложения является повышение точности элементного интегрально-сцинтилляционного эмиссионного спектрального анализа вещества.

Поставленная цель достигается за счет того, что способ интегрально-сцинтилляционного спектрального анализа вещества, включающий последовательное введение исследуемого вещества в плазму при проведении анализа, испарение, атомизацию, возбуждение и ионизацию атомов вещества в плазме источника возбуждения, регистрацию спектрального излучения плазмы с применением интегрально-сцинтилляционного метода регистрации спектров, при котором осуществляют синхронное периодическое накопления аналитических спектральных сигналов в течение времени (длительности кадра), меньшего 0,1 с, расчет содержаний химических элементов и их химических соединений, при котором осуществляют сортировку сигналов с учетом соотношения «сигнал-шум» и времени появления сигналов, используют каждое периодическое накопление сигнала, при этом определение содержаний химических элементов, входящих в состав исследуемого вещества, ведут с использованием образцов сравнения и построенных по ним калибровочных графиков, создают аналитические условия для одновременного определения содержаний основных и примесных химических элементов, входящих в состав проб, учитывают вынужденные и случайные изменения условий проведения анализа, которые в одинаковой степени изменяют величину каждого спектрального периодически накопленного аналитического сигнала в процессе проведения анализа, путем определения по этим сигналам условных содержаний химических элементов с использованием постоянных калибровочных графиков, и расчета содержаний химических элементов в пробе с учетом, что сумма всех содержаний химических элементов в аналитической навеске пробы должна составлять 100%. Используют длительное время (месяцы, годы) неизменяемые калибровочные графики для определения содержаний химических элементов, построенные по аналитическим сигналам образцов сравнения, полученных в условиях, рекомендуемых методикой анализа вещества. В случае известных содержаний каких-либо химических соединений или элементов в пробе, не определяемых используемым методом анализа (например, «потерь при прокаливании» и содержаний органического вещества в пробе, элементы, определяемые с более высокой степенью точности, чем используемый метод анализ и т.п.) при проведении расчетов содержаний определяемых химических элементов или их соединений сумму всех содержаний химических элементов берут меньше 100%, уменьшая ее на величину в соответствии с известными содержаниями.

Сущность предлагаемого способа анализа вещества.

Известно, что в аналитической практике для повышения точности результатов определения больших содержаний химических элементов в веществе используется метод нормирования суммы всех содержаний химических элементов в пробе к 100% (аффинажное производство, анализ особо чистых веществ, рентгеноспектральный флуоресцентный силикатный анализ при геологических исследованиях). Возможность применения этого метода появляется только в случае определения большого числа химических элементов в широком диапазоне содержаний их в пробе. Поэтому для проведения метода анализа с нормированием суммы всех содержаний определяемых элементов к 100% обычно используют несколько аналитических методов исследования вещества. В случае использования интегрально-сцинтилляционного атомного эмиссионного спектрального анализа, за счет малого периодического времени накопления аналитических спектральных сигналов и использования современных методов регистрации аналитических спектральных сигналов в широкой области электромагнитных длин волн, появляется возможность одновременного определения содержаний большого числа химических элементов при широком диапазоне их содержаний. Что позволяет осуществить применение способа нормирования содержаний определяемых элементов к 100% в рамках одного атомного эмиссионного спектрального анализа. Появляется новая возможность для получения более точных результатов анализа определения содержаний химических элементов в пробе, если эти результаты в одинаковой степени искажены в процессе проведения анализа, например, в случае проведения анализа с использованием неизвестной массы пробы без взвешивания анализируемой навески. Метод «нормирования содержаний к 100%» был применен для этой цели при интегрально-сцинтилляционном эмиссионном спектральном анализе в случае испарения пробы из кратера электрода дугового разряда (см. аналог).

Более успешно способ «нормирования содержаний к 100%» можно применить в случае использования непрерывного последовательного введения порошковой пробы в плазму источника возбуждения (например, использовать методом «просыпки-вдувания» порошка в плазму дугового разряда). В случае одновременного попадания всех химических элементов, входящих в состав анализируемой пробы, в плазму в различные моменты времени горения дуги и использования синхронной периодической регистрации спектрального излучения плазмы, а также использование «нормирования содержаний к 100%» дает возможность не только успешно проводить анализ без взвешивания анализируемой навески пробы, но и в случаях прерывания или прекращения процесса анализа вещества, при плохой работе искрового дезинтегратора порошка, при сдвиге транспортной кварцевой трубки относительно плазмы, изменении пространственного положения плазмы или электродов дуги, в случае сдвига оптики, при общем одинаковом ослаблении излучения плазмы источника возбуждения спектров, загрязнении и изменении ширины щели спектрометра и т.п., происходящих в процессе проведения анализа. В случае использования испарения проб из кратера электрода в силу фракционного (не одновременного) попадания химических элементов, входящих в состав пробы, в плазму источника возбуждения это сделать нельзя.

В случае использования метода «просыпки-вдувания» и «нормирования содержаний к 100%» при проведении интегрально-сцинтилляционного анализа создают условия для определения различных содержаний основных и примесных химических элементов, находящихся в пробе, используют синхронное периодическое накопления аналитических спектральных сигналов с временем накопления, меньшим 0.1 с, получают большое количество зарегистрированных аналитических сигналов. Используя полученные сигналы, ведут расчет содержаний основных и примесных элементов в пробе с использованием метода «нормирования содержаний к 100%». Расчет содержаний химических элементов в пробе начинается обычным способом, в начале осуществляется сортировка аналитических сигналов по соотношению сигнал/шум и времени их появления с учетом фона, а затем проводится обычный расчет содержаний элементов, входящих в состав пробы СэлNп. В случае попадания в плазму части аналитической навески исследуемой пробы или случайного частичного перекрытия излучения плазмы, попадающего на щель спектрометра, по калибровочным графикам определяют условное (искаженное) содержание химических элементов в анализируемой пробе С*элNп. Это содержание равно

C*элNп%=mэлN/Мобр×100 (1),

где mэлN - масса определяемого элемента N в исследованной неизвестной части навески проанализированной пробы массой Мп,

Мобр - масса аналитической навески образца сравнения, которая использовалась для построения калибровочного графика.

Определяемое истинное содержание СэлN% химического элемента N в проанализированной навеске пробы, попавшей в плазму, массой Мп равно:

CэлN%=mэлN/Мп×100 (2),

Учитывая, что сумма всех содержаний химических элементов, входящих в состав пробы, равна 100%, то

Сэл1+Сэл2+…+CэлN=100 (3),

деля части уравнения (3) на Мобр, используя выражения (1) и (2) можно получить

СэлNп=С*элNп/(С*эл1п+С*эл2п+С*эл3п+…+C*элNп) (4).

Полученное относительно простое выражение (4) позволяет рассчитать содержания химических элементов в неизвестных навесках проб или измененных условиях проведения анализа по результатам определения условных содержаний химических элементов в пробе С*элNп%, получаемых по калибровочным графикам, построенным с использованием образцов сравнения с известной аналитической навеской. Такой метод расчета содержаний химических элементов в пробе можно назвать методом расчета содержаний по "соотношению содержаний".

Конечно, возникают сложности при проведении многоэлементного анализа за счет невозможности по техническим причинам определять с помощью эмиссионного спектрального метода анализа все химические элементы, входящие в состав исследуемых проб (например, О, С, S, Н и др.). Эту сложность можно исключить, определяя в пробах вместо химических элементов (как это делается при геохимических исследованиях) их химические соединения. В случае анализа геологических объектов, природные соединения определяемых химических элементов во многих случаях по атомным массам мало отличаются от широко распространенных в природе окисных соединений определяемых элементов. В этом случае при построении калибровочных графиков рационально использовать вместо содержания определяемого химического элементов в образцах сравнения содержания их окислов или, если известна молекулярная форма нахождения определяемого элемента, содержание этой формы. Расчеты показывают, что погрешность в результатах анализа в этом случае определяется погрешностью определения больших содержаний, которая в случае использования способа "просыпки-вдувания" порошковых проб относительно небольшая и составляет величину, меньшую 5%. Простые теоретические расчеты показывают, что погрешность в 5% и менее при определении больших содержаний отдельных химических элементов в пробе, в случае определения содержаний химических элементов в пробе, меньших 0,1-0.01%, по "соотношению содержаний" в пробе приводит к незначительным погрешностям в результатах анализа, к погрешностям, меньшим погрешности самого метода анализа. Так как предлагаемый способ анализа позволяет исключать различные случайные и неслучайные изменения, происходящие в процессе выполнения анализа, на результат анализа, то он дает возможность использовать постоянные калибровочные графики в течение длительного времени. Особенно это важно для геологических исследований, когда анализы проб проводится длительное время.

При проведении анализов в случае заранее известных содержаний каких-либо химических соединений или элементов в пробе, не определяемых используемым методом анализа (например, «потерь при прокаливании» и содержаний органического вещества в пробе, элементы, определяемые с более высокой степенью точности, чем используемый метод анализ и т.п.), точность интегрально-сцинтилляционного анализа можно повысить, используя при проведении расчетов содержаний определяемых химических элементов или их соединений сумму всех содержаний химических элементов, меньшую 100%, уменьшая ее на величину в соответствии с известными содержаниями.

Не смотря на то, что предлагаемый способ интегрально-сцинтилляционного спектрального анализа вещества рассматривается на примере прямого атомного эмиссионного спектрального анализа с использованием метода «просыпки-вдувания» порошковых проб в плазму дугового источника возбуждения спектров, он может быть успешно применен и в других случаях, например, при прямом интегрально-сцинтилляционном эмиссионном спектральном анализе сплавов с использованием искрового метода подачи исследуемого материала в плазму искры или другого источника возбуждения.

Примеры реализации предлагаемого способа анализа вещества.

Пример 1. Для геологических исследований необходимо повысить точность прямого эмиссионного спектрального многоэлементного интегрально-сцинтилляционного анализа поисковых проб с использованием метода «просыпки-вдувания» порошковых проб в плазму 3-полюсной дуги постоянного тока.

Для осуществления предлагаемого способа интегрально-сцинтилляционного спектрального анализа использовался спектрометр, изготовленный на базе спектрографа со скрещенной дисперсией СТЭ-1, в котором убирают выходную полевую линзу и используют спектры 5 порядков дифракционной решетки, а также фотоэлектронной приставки с ПЗС-линейками (подобный прибору, использованному в патенте РФ №2172949, Аполицкий В.Н., 1998 г.). Регистрируют спектральные аналитические линии более 50 химических элементов, расположенных в различных областях спектра излучения плазмы 3-полюсного источника возбуждения спектров. Анализ проб производят интегрально-сцинтилляционным методом с использованием периодического накопления аналитических сигналов, меньшего 100 мс на пикселях ПЗС-линеек. Для создания возможности регистрации аналитических спектральных сигналов излучения плазмы источника возбуждения большой интенсивности в фокальной плоскости кассетной части спектрографа СТЭ-1 устанавливают ослабители света на расстоянии менее 20 мм от пикселей ПЗС-линеек, закрепляя их на станине прибора или на самих ПЗС-линейках. Ослаблению подвергалось излучение спектральных линий породообразующих элементов Si, Mg, Al, Ca, а также Fe, Ti и др., которое приводит к переполнению зарядами пикселей линейки и растеканию зарядов по соседним пикселям, а также в случае появления сигналов, амплитуда которых превышает максимально возможные регистрируемые сигналы схемой регистрации. Для исключения перетекания зарядов из одного пикселя в другие перед пикселями линейки устанавливают непрозрачные, узкие экраны (например, стержни, тонкие проволочки), которые экранируют пиксели от светового потока.

При проведения эмиссионного спектрального анализа предлагаемым способом использовался известный метод введения порошковой пробы в плазму дугового источника возбуждения спектров методом «просыпки-вдувания» порошковой пробы в плазму 3х-полюсной дуги постоянного тока, который позволяет за счет более полного испарения частиц пробы в плазме определять не только «легко и среднелетучие» химические элементы, но и «труднолетучие» элементы (см. прототип).

Для подтверждения возможностей предлагаемого метода анализа в плазму дуги для построения калибровочного графика вводилась 50 мг навеска образца сравнения (комплексный эталон на алюмосиликатной основе №4 - «Ультраосновная порода»), а затем для проверки правильности анализа анализировались навески этого же эталона массой в 50 мг в искусственно измененных условиях съемки спектров. Учитывая, что предлагаемый способ анализа дает возможность исключать влияние различных вынужденных и случайных изменений в условиях проведения анализа на результат анализа, появляется возможность успешного применения при выполнении анализов постоянных калибровочных графиков в течение длительного времени. Поэтому при расчетах результатов анализа, проведенного в усложненных условиях съемки спектров, использовался постоянный график, построенный раньше чем за месяц до съемки спектров контрольных проб. При проведении анализа 50 мг навесок комплексного эталон на №4 осуществлялось искусственное уменьшение потока света от плазмы источника возбуждения спектров с помощью сетки, которая пропускала часть светового потока, а производился сдвиг струи воздуха с частицами пробы (кварцевой транспортной трубочки) относительно плазмы источника возбуждения, уменьшающий количество пробы, попадающей в плазму, кроме этого имитировалось прекращение съемки спектра путем использования при расчетах вместо 200 кадров спектров, только 100 кадров.

Во время съемки спектров образцов сравнения и пробы регистрировалось по 200 кадров (спектров), затем по спектральным аналитическим сигналам осуществлялся расчет результатов анализа подобно тому, как это делается в прототипе. По калибровочным графикам (постоянным графикам) определялись содержания химических элементов в исследованной пробе обычным способом, получали условные содержания С*элNп химических элементов в пробе. Если какие-либо химические элементы, входящие в состав пробы, не определяются используемым методом анализа, то они могут быть учтены при расчете путем определения не самих химических элементов, а их наиболее вероятных химических соединений по соответствующим калибровочным графикам (в нашем случае это окислы породообразующих элементов). При проведении расчета содержаний элементов в пробе, по желанию исполнителя анализа, можно учитывать такие характеристики пробы, как «потери при прокаливании», присутствие органических веществ и т.п., если их содержания в пробе известны (нормирование производится в этом случае к величине, меньшей 100%). После расчета условных содержаний С*элNп используют формулу (4), рассчитывают действительные содержания химических элементов (или их химических соединений) в пробе.

Рассчитанные содержания различных химических элементов в пробах с использованием обычного метода и предлагаемого, при введении в плазму дуги обычной навески в нормальных условиях анализа и искаженных, сложных условиях съемки спектров (сдвиге транспортной кварцевой трубки, ослабление светового потока сеткой, сдвига оптики и изменением щели спектрального прибора, с непопаданием части пробы в плазму и с прерыванием съемки спектра) приведены в таблицах 1 и 2. В таблицах приведен расчет результатов одной и той же пробы с использованием 200 кадров спектров (рекомендуемое число кадров при съемке) и 100 кадров (см. номер пробы со звездочкой).

Из таблиц 1 и 2 видно, что в случае обычного способа интегрально-сцинтилляционного эмиссионного спектрального анализа с использованием метода «просыпки-вдувания» проб в плазму дуги (без нормирования к 100%) при сложных условиях анализа нельзя получить правильные результаты анализа исследуемого вещества (они в несколько раз могут быть занижены по сравнению с паспортными данными). Погрешность результатов анализа с использованием предлагаемого способа составляет величину, незначимую по сравнению с допустимыми погрешностями анализа геологических проб. Существенные расхождения в результатах анализа, как показывают исследования, наблюдаются из-за неоднородности распределения частиц, содержащих определяемые элементы, и их разной крупности, в случае низких содержаний химических элементов в пробе и при исследовании непредставительных навесок проб.

В случае известных содержаний каких-либо химических соединений или элементов в пробе, не определяемых используемым методом анализа (например, «потерь при прокаливании» и содержаний органического вещества в пробе, элементы, определяемые с более высокой степенью точности, чем используемый метод анализ и т.п.) при проведении расчетов содержаний определяемых химических элементов или их соединений сумму всех содержаний химических элементов берут меньше 100%, уменьшая ее на величину в соответствии с известными содержаниями определяемых компонентов. Определение «потерь при прокаливании» в случае исследования комплексного эталона на алюмосиликатной основе №4 - «Ультраосновная порода» показало, что они составляют величину в 1% от его массы. Поэтому при расчете содержаний химических элементов по предлагаемому способу анализа, приведенных в таблице 2, нормирование суммы содержаний элементов производилась к 99%.

Таким образом, за счет создания благоприятных условий регистрации аналитических сигналов с целью одновременного определения содержаний основных и примесных химических элементов, входящих в состав проб, используя длительное время неизменяемых калибровочные графики для определения содержаний химических элементов, построенных по аналитическим сигналам образцов сравнения, полученных в условиях, рекомендуемых методикой анализа вещества, учета вынужденных и случайных изменений условий проведения анализа, которые в одинаковой степени изменяют величину каждого спектрального периодически накопленного аналитического сигнала в процессе проведения анализа, путем определения по спектральным аналитическим сигналам условных содержаний химических элементов с использованием постоянных калибровочных графиков, и расчета содержаний химических элементов в пробе с учетом, что сумма всех содержаний химических элементов в аналитической навеске пробы должна составлять 100%, предлагаемый способ анализа позволяет получать правильные результаты анализов исследуемых проб даже в случае потери, непопадания части навески пробы в плазму источника возбуждения, а также в случае незнания массы аналитической навески пробы, при изменении светового потока, попадающего на щель спектрометра за счет его частичного ослабления, и преждевременного прекращения съемки спектра пробы. В указанных условиях получить правильные результаты при использовании прототипа невозможно. Кроме повышения точности анализа предлагаемый способ позволяет существенно упростить, ускорить и получить экономические выгоды за счет исключения съемок спектров образцов сравнения и частых построений калибровочных графиков, которые осуществляются при обычном способе анализа с использованием прототипа, и дополнительных пересъемок испорченных спектров пробы, когда они были сняты в неблагоприятных условиях.

Не смотря на то, что предлагаемый способ интегрально-сцинтилляционного спектрального анализа вещества рассмотрен на примере прямого атомного эмиссионного спектрального анализа с использованием метода «просыпки-вдувания» порошковых проб в плазму дугового источника возбуждения спектров, он может быть успешно применен и в других случаях, например при прямом интегрально-сцинтилляционном атомном эмиссионном спектральном анализе сплавов с использованием искрового метода подачи исследуемого материала в плазму искры или другого источника возбуждения и др. спектральных методах анализа.

Таблица 1 РАСЧЕТЫ РЕЗУЛЬТАТОВ ИНТЕГРАЛЬНО-СЦИНТИЛЛЯЦИОННОГО АНАЛИЗА ОБЫЧНЫМ МЕТОДОМ РАСЧЕТА (содержание химических элементов и их солей в %) № проб эл-т паспортное №1 №1* №2 №2* №3 №3* №4 №4* №5 №5* SiO₂ 50.000000 22.145310 16.983700 47.590880 29.587940 46.544390 21.420400 50.716730 20.899880 58.633560 21.161500 Аl₂O₃ 7.000000 2.962390 2.380584 6.764457 3.819700 7.260460 3.354726 5.096382 2.048661 10.696290 2.361779 Na₂СО₃ 2.000000 1.201952 1.016712 1.902367 1.087499 2.999710 1.420308 3.184828 1.348297 2.640819 1.432967 Zn 0.010000 0.004732 0.004381 0.009382 0.003561 0.011748 0.004146 0.015674 0.006847 0.012597 0.007690 Рb 0.007000 0.002200 0.001874 0.006550 0.002968 0.006224 0.002833 0.007738 0.003232 0.005675 0.003394 МgО 21.000000 11.046240 8.188861 20.423730 11.764550 20.769850 9.885038 22.335880 9.186037 22.349520 11.195630 Сu 0.010000 0.001947 0.001947 0.009781 0.007746 0.010839 0.006957 0.021159 0.005590 0.004801 0.003724 СаО 11.000000 5.597578 4.026659 10.647500 5.875487 12.239360 6.101292 8.510034 3.855518 8.634686 3.935213 Sr 0.010000 0.004689 0.003582 0.009587 0.006271 0.004687 0.002168 0.006469 0.003055 0.008690 0.004359 Fe₂О₃ 8.000000 3.030323 2.340213 7.720153 4.330246 7.404014 3.614446 7.728158 3.321402 6.316487 3.145435 К₂СО₃ 1.000000 0.452744 0.397362 0.965221 0.541502 1.240692 0.672692 1.134209 0.564596 0.897344 0.520866 Li 0.010000 0.003754 0.003239 0.009517 0.004306 0.008897 0.004892 0.009792 0.005138 0.007400 0.004126 Ti 0.011000 0.091208 0.021181 0.010876 0.006138 0.006462 '0.002560 0.011040 0.005114 0.007981 0.003435 Sn 0.001000 0.000273 0.000189 0.000884 0.000337 0.001030 0.000462 0.001041 0.000504 0.000746 0.000464 Nb 0.010000 0.001588 0.001234 0.009752 0.002525 0.017754 0.000881 0.042649 0.031693 0.014743 0.007047 Mn 0.016000 0.009607 0.006079 0.015472 0.010325 0.013641 0.004579 0.021252 0.005379 0.032870 0.011034 Ni 0.010000 0.004316 0.003503 0.009285 0.004959 0.009481 0.004516 0.011315 0.005099 0.007791 0.004616 Cr 0.010000 0.006677 0.003653 0.009325 0.005099 0.008762 0.002900 0.014079 0.005180 0.011055 0.006518 Mo 0.001000 0.000290 0.000241 0.000940 0.000464 0.001023 0.000448 0.001153 0.000529 0.000888 0.000526 V 0.001000 0.001962 0.000302 0.000989 0.000185 0.001348 0.001198 0.002587 0.000599 0.000084 0.000067 Co 0.001000 0.000590 0.000491 0.000995 0.000799 0.000988 0.000645 0.001742 0.000512 0.001601 0.001259 Zr 0.010000 0.017231 0.009377 0.009258 0.003464 0.007755 0.001493 0.005743 0.003162 0.006933 0,003541 Ba 0.100000 0.040314 0.031599 0.097464 0.052242 0.123790 0.067431 0.106377 0.049952 0.085899 0.054531 Bi 0.001000 0.000419 0.000372 0.000964 0.000423 0.001803 0.000419 0.001411 0.000848 0.001414 0.000519 Tl 0.001000 0.000273 0.000231 0.000979 0.000440 0.001057 0.000490 0.001085 0.000495 0.000859 0.000504 Cd 0.001000 0.000005 0.000004 0.000976 0.000567 0.000870 0.000376 0.000827 0.000334 0.000740 0.000367 Y 0.001000 0.000641 0.000348 0.000987 0.000417 0.000700 0.000259 0.000808 0.000402 0.000730 0.000329 Yb 0.001000 0.000405 0.000289 0.000982 0.000870 0.003608 0.002029 0.002664 0.001787 0.001778 0.001017 La 0.010000 0.070430 0.030788 0.009906 0.007761 0.006369 0.005699 0.006513 0.003475 0.028237 0.005983 Ce 0.010000 0.552764 0.103290 0.009738 0.008159 0.036185 0.017238 0.050264 0.039869 0.061054 0.027633 In 0.010000 0.003430 0.002895 0.009362 0.003928 0.008866 0.004588 0.009483 0.004636 0.006742 0.004248 Ga 0.010000 0.006011 0.003554 0.009573 0.006510 0.011415 0.004554 0.011905 0.004458 0,012363 0.005806 Sc 0.001000 0.004989 0.001734 0.000962 0.000382 0.001037 0.000309 0.000463 0.000198 0.000709 0.000296 Sb 0.010000 0.002763 0.002207 0.009772 0.005464 0.018892 0.006460 0.015278 0.005559 0.009665 0.005681 В 0.010000 0.022385 0.010296 0.009441 0.004969 0.011416 0.004959 0.012880 0.005470 0.010461 0.006037 P 1.000000 0.312577 0.263039 0.962499 0.536020 1.123322 0.439387 1.334729 0.561487 1.015176 0.599164 W 0.010000 0.002057 0.001800 0.009150 0.006774 0.020663 0.007071 0.013730 0.004433 0.013936 0.004376

Таблица 2 РАСЧЕТЫ РЕЗУЛЬТАТОВ ИНТЕГРАЛЬНО-СЦИНТИЛЛЯЦИОННОГО АНАЛИЗА ПРЕДЛАГАЕМЫМ СПОСОБОМ ПО «СООТНОШЕНИЮ СОДЕРЖАНИЙ» (содержание химических элементов и их солей в %) № проб эл-т паспортное №1 №1* №2 №2* №3 №3* №4 №4* №5 №5* SiO₂ 50.000000 46.031000 46.882990 48.342800 50.712600 45.838990 44.940330 49.743530 49.082040 51.978260 46.957360 Аl₂О₃ 7.000000 6.157590 6.571526 6.871335 6.546820 7.150426 7.038268 4.998584 4.811151 9.482185 5.240784 Nа₂СО₃ 2.000000 2.498363 2.806599 1.932423 1.863931 2.954248 2.979827 3.123713 3.166389 2.341068 3.179751 Zn 0.010000 0.009833 0.012092 0.0(39529 0.006101 0.011569 0.008697 0.015372 0.016076 0.011167 0.017063 Рb 0.007000 0.004570 0.005171 0.006653 0.005085 0.006128 0.005942 0.007589 0.007588 0.005030 0.007529 МgО 21.000000 22.960610 22.605090 20.746430 20.164000 20.455090 20.738970 21.907270 21.572830 19.812690 24.843120 Сu 0.010000 0.004045 0.005372 0.009935 0.013274 0.010674 0.014594 0.020752 0.013125 0.004256 0.008260 СаО 11.000000 11.635070 11.115470 10.815730 10.070360 12.053870 12.800610 8.346728 9.054440 7.654587 8.732236 Sr 0.010000 0.009744 0.009884 0.009738 0.010746 0.004615 0.004547 0.006344 0.007173 0.007703 0.009671 Fе₂О₃ 8.000000 6.298794 6.460082 7.842131 7.421876 7.291804 7.583165 7.579855 7.800102 5.599524 6.979721 К₂СО₃ 1.000000 0.941066 1.096902 0.980470 0.928113 1.221887 1.411318 1.112443 1.325916 0.795489 1.155799 Li 0.010000 0.007801 0.008938 0.009666 0.007378 0.008761 0.010262 0.009603 0.012063 0.006559 0.009153 Ti 0.011000 0.189582 0.058466 0.011047 0.010518 0.006363 0.005368 0.010827 0.012008 0.007075 0.007619 Sn 0.001000 0.000566 0.000519 0.000897 0.000575 0.001014 0.000967 0.001020 0.001180 0.000660 0.001028 Nb 0.010000 0.003299 0.003404 0.009906 0.004326 0.017484 0.001845 0.041830 0.074427 0.013069 0.015635 Mn 0.160000 0.019967 0.016777 0.015715 0.017696 0.013433 0.009605 0.020843 0.012629 0.029138 0.024481 Ni 0.010000 0.008969 0.009668 0.009431 0.008497 0.009337 0.009473 0.011097 0.011972 0.006906 0.010242 Cr 0.010000 0.013876 0.010081 0.009471 0.008737 0.008628 0.006083 0.013808 0.012163 0.009799 0.014461 Mo 0.001000 0.000602 0.000661 0.000954 0.000793 0.001007 0.000938 0.001130 0.001240 0.000786 0.001164 V 0.001000 0.004076 0.000831 0.001003 0.000315 0.001327 0.002511 0.002536 0.001404 0.000074 0.000147 Co 0.001000 0.001225 0.001353 0.001010 0.001368 0.000972 0.001352 0.001707 0.001199 0.001418 0.002791 Zr 0.010000 0.035814 0.025881 0.009403 0.005936 0.007637 0.003131 0.005632 0.007424 0.006146 0.007855 Ba 0.100000 0.083794 0.087225 0.099003 0.089538 0.121913 0.141469 0.104334 0.117306 0.076148 0.121003 Bi 0.001000 0.000868 0.001023 0.000978 0.000723 0.001775 0.000877 0.001383 0.001990 0.001252 0.001150 Tl 0.001000 0.000566 0.000634 0.000994 0.000753 0.001040 0.001026 0.001063 0.001160 0.000761 0.001116 Cd 0.001000 0.000008 0.000009 0.000990 0.000970 0.000856 0.000787 0.000811 0.000783 0.000656 0.000812 Y 0.001000 0.001330 0.000957 0.001002 0.000714 0.000689 0.000542 0.000791 0.000941 0.000646 0.000728 Yb 0.001000 0.000840 0.000796 0.000997 0.001489 0.003553 0.004254 0.002612 0.004194 0.001575 0.002255 La 0.010000 0.146394 0.084986 0.010061 0.013300 0.006272 0.011955 0.006387 0.008159 0.025031 0.013274 Ce 0.010000 1.148967 0.285127 0.009891 0.013982 0.035636 0.036163 0.049299 0.093628 0.054123 0.061314 In 0.010000 0.007127 0.007989 0.009509 0.006730 0.008731 0.009624 0.009300 0.010886 0.005976 0.009425 Ga 0.010000 0.012492 0.009808 0.009724 0.011156 0.011241 0.009552 0.011676 0.010467 0.010959 0.012881 Sc 0.001000 0.010368 0.004785 0.000976 0.000652 0.001020 0.000647 0.000454 0.000463 0.000627 0.000654 Sb 0.010000 0.005741 0.006089 0.009925 0.009363 0.018605 0.013551 0.014983 0.013052 0.008567 0.012603 В 0.010000 0.046528 0.028420 0.009589 0.008516 0.011242 0.010403 0.012632 0.012843 0.009273 0.013395 P 1.000000 0.649718 0.726110 0.977705 0.918717 1.106296 0.921839 1.309116 1.318615 0.899946 1.329542 W 0.010000 0.004274 0.004966 0.009294 0.011609 0.020349 0.014833 0.013466 0.010408 0.012353 0.009707

Изобретение относится к спектральному анализу. В способе используют интегрально-сцинтилляционную регистрацию спектрального излучения плазмы источника возбуждения спектров с длительностью, меньшей 0,1 с, при непрерывном последовательном введении порошковой пробы в плазму. При этом создают аналитические условия для одновременного определения содержаний основных и примесных химических элементов, входящих в состав проб. Учитывают вынужденные и случайные изменения условий проведения анализа, которые в одинаковой степени изменяют величину каждого спектрального периодически накопленного аналитического сигнала в процессе проведения анализа. Определяют по этим сигналам условные содержания химических элементов с использованием постоянных калибровочных графиков. Расчет содержаний химических элементов в пробе проводят по результатам определения условных содержаний с учетом того, что сумма всех содержаний химических элементов в аналитической навеске пробы должна составлять 100%. Технический результат - повышение точности анализа. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ интегрально-сцинтилляционного спектрального анализа вещества, включающий последовательное введение исследуемого вещества в плазму при проведении анализа, испарение, атомизацию, возбуждение и ионизацию атомов вещества в плазме источника возбуждения, регистрацию спектрального излучения плазмы с применением интегрально-сцинтилляционного метода регистрации спектров, при котором осуществляют синхронное периодическое накопления аналитических спектральных сигналов в течение времени (длительности кадра), меньшего 0,1 с, расчет содержаний химических элементов и их химических соединений, при котором осуществляют сортировку сигналов с учетом соотношения «сигнал-шум» и времени появления сигналов, используют каждое периодическое накопление сигнала, при этом определение содержаний химических элементов, входящих в состав исследуемого вещества ведут с использованием образцов сравнения и построенных по ним калибровочных графиков, отличающийся тем, что при непрерывном последовательном введении порошковой пробы в плазму создают аналитические условия для одновременного определения содержаний основных и примесных химических элементов, входящих в состав проб, учитывают вынужденные и случайные изменения условий проведения анализа, которые в одинаковой степени изменяют величину каждого спектрального периодически накопленного аналитического сигнала в процессе проведения анализа, путем определения по этим сигналам условных содержаний химических элементов с использованием постоянных калибровочных графиков и расчета содержаний химических элементов в пробе по результатам определения условных содержаний с учетом, что сумма всех содержаний химических элементов в аналитической навеске пробы должна составлять 100%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют длительное время неизменяемые калибровочные графики для определения содержаний химических элементов, построенные по аналитическим сигналам образцов сравнения, полученных в условиях, рекомендуемых методикой анализа вещества.