Способ определения поля концентрации атомов металлов нестабильных источников света Советский патент 1987 года по МПК G01N21/67 

Изобретение относится к спектральному ан-ализу и может быть использовано при диагностике плазмы для определения размеров и концентрационной структуры плазменных образований.

Целью изобретения является повышение информативности способа за сче получения пространственного распределения линий поглощения и излучения одновременно.

Способ реализуют следующим образом.

Просвечивают параллельным пучко резонансного излучения исследуемое пространство. Причем часть просвечивающего пучка, соответствующую зоне собственного излучения источника, экранируют, чтобы препятствовать прохождению света через эту зону. Про- ектируют в плоскость щели спектрографа изображение исследуемого источника света вместе с проходящим через него излучением. Выделяют зондирующи пучок так, чтобы в его сечение вписы валось все исследуемое пространство, в том числе и неизлучающая зона, а щель раскрывают до размеров изображения. При выборе максимального размер зондирующего пучка исходят из того, что диаметр изображения сечения пучк на спектрограмме не должен превышать расстояния между резонансной линией и ближайщей к ней линии, испускаемой исследуемым источником просвечивающе го излучения, В результате на спектр грамме в свете одной длины волны полчают течевую проекцию исследуемого пространства на фоне равномерно засвеченного пятна, образованного зон- дирующим пучком света. Полученную картину фотометрируют по выбранной сетке.

Определяют вдоль Нескольких сечений распределение интенсивности спектральной линии, которая из эмиссионной в приосевой части разряда плавно переходит в линию поглощения на его периферии, и рассчитывают ра- диальное распределение концентрации атомов в этих сечениях. Определяют поле концентрации атомов, включая зону, лежащую за пределами собственного излучения плазмы исследуемого источника, сопоставляя радиальные распределения концентрации атомов во всех рассмотренных сечениях.

Предлагаемым способом приведены оределения полей концентрации атомов

электродные лампы где

в пространстве, окружающем дугу переменного тока и включающем неизлучающую зону. Особый интерес при этом представляет зона, расположенная за пределами внешней боковой стенки канала электрода с пробой. Эти определения были проведены с целью уточнения граничных условий при моделировании процесса массопереноса в этом наиболее распространенном источнике света для эмиссионного спектрального анализа, а также с целью оптимизации условий анализа щелочно-галондных монокристаллов.

Интервал концентраций, для которого определялись поля, соответствовал содержаниям в пробе исследуемых элементов 1 . -1 10 вес %. Основой для приготовления образцов служили щелочно-галоидные соединения натрия и калия. Образцы смешивали с угольным порошком и испаряли из канала нижнего электрода дуги переменного тока (1 10-12 А), дуговой промежуток поддерживался во времени экспозиции постоянным - 5 мм, время испарения, после которого регистрировали спектр, соответствовало 1, 5, 15, 20 с с момента зажигания дуги.Форму электродов задавали глубиной канала 4-10 мм, диаметром канала 1-3 мм и толщиной стенки канала 0,52 мм. Для зондирования пространства использовали безэлектродные лампы где

Концентрацию атомов рассчитывали по формуле

лампы

,

1 1 In -

Лп

тродные лампы

П1-

RТfU с in число поглощенных атомов; длина пути зондируницего пучка вдоль зоны поглощения; универсальная газовая постоянная;, температура; атомный вес; масса электрона; скорость света; длина волны аналитической линии;

сила осциллятора; интенсивность зондирующего излучения;

интенсивность излучения, прошедшего через поглощающий участок.

Сопоставляя распределение концентрации атомов в выбранных сечениях исследуемого пространства определили поле концентрации.

Применение изобретения позволяет оценить роль масссообмена между испаряемой из канала электрода пробой и окружающей средой в формировании аналитического сигнала. При этом поток атомов через стенки канала электрода обнаруживается на всей глубине канала и задает концентрацию атомов в спутном конвективном потоке. Концентрация атомов в спутном конвективном потоке сравнима с .концентрацией атомов в дуговом столбе. Концентрация атомов в спутном конвективном потоке увеличивается с уменьшением толщины стенки канала электрода. Причем аб- сорбционный сигнал, характеризующий поток атомов через стенки канала электрода, нарастает так, что соответствующий график, построенный в логарифмическом масщтабе, имеет наклон больше единицы (эмиссионного сигнала наклон меньше единицы). В процессе испарения, в to время как интенсивность аналитического сигнала падает, поток атомов примеси через стенки канала и у его дна нарастает.

Таким образом, благодаря соотноще- нию площадей сечений зондирующего пучка и исследуемого источника способ позволяет получить более точную информацию о концентрационном поле атомов металлов нестационарных плохо воспроизводящихся во времени источников света.

Составитель Б. Широков Редактор Л. Повхан Техред А.Кравчук Корректор А. Зимокосов

. -.--и - -™ «1в«в «в ей ее . - « - - - ™- --- - «

Заказ 3575/45 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изо бр етений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфичес кое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0

5

0

5

0

ь

Формула изобретения

Способ определения поля концентрации атомов металлов нестабильных источников света, включающий просвечивание объема исследуемого пространства источника параллельным пучком резонансного излучения, проецирование его в плоскость щели спектрографа одновременно с проходящим через него пучком света, регистрацию интенсивности излучаемых атомов, определение пространственного распределения интенсивности линии поглощения, расчет ради Альных распределений концентраций вдоль нескольких сечений и определение по ним поля концентрации, отличающийся тем, что, с целью повьппения информативности способа за счет получения пространственного распределения линий поглощения и излучения одновременно, просвечивание и регистрацию интенсивности излучаемых атомов производят одновременно для всего исследуемого пространства, охватывая и неизлучающую зону, выбирая размер зондирующего пучка таким, чтобы диаметр изображения сечения пучка не превьппал расстояние между резонансной линией и ближайщей к ней линии, испускаемой исследуемым источником и источником просвечиваемого излучения, для чего щель спектрографа раскрывают до размеров , равных или превьщ1ающих характерный размер исследуемого пространства источника све - та.

Изобретение относится к области спектрального анализа, в частности к способам определения концентрационной структуры источников света для спектрального анализа. Целью изобретения является информативность способа за счет получения пространственного распределения ЛИНИЙ поглощения и излуче- i ния одновременно. Реализуют цель про- :свечивания и регистрации путем интенсивности изучаемых атомов одновременно для всего исследуемого пространства, для чего щель спектрографа раскрывают до размеров, равных или пре- вьш1ающих характерный размер (например, диаметр) исследуемого пространства источника .света. § (Л