Способ спектрального анализа Советский патент 1977 года по МПК G01J3/10 

1

Изобретение относится к спектральному анализу многокомпонентных систем

Известен способ спектрального анализа с учетом эффекта разбавления основы, основанный на измерении величин, пропорциональных интенсивностям сНёктральных линий, и использовании уравнения C -beg-f , связьгеающего иитенсивность спектральной линии За с конценграцией определяемого элемента tilОднако, йнализ с учетом раэбавления основы зачастую оказывается неэффективным, так как не учитывает тех видов межэлементных влияний, которые не являются последствием эффекта разбавления основы.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ спектрального анализа многокомпонентних систем путем измерения величин, пропорциональных интенсивностям спектральных линий, использования этих величин в качестве мера концентрации элемента в пробах и нахождения концентрации по градуированному графику построенному с использованием стандартных образцов, состоящих из анализируемьос элементов и элемента станцарта, причем содержание одних определаемых элементов в них изменяют только за счет содержания други определяемых элементов, а содержание основы оставляют практически постоянным для конкретного комплекта образцов 2.

Однако стандартные образцы с такой компоновкой не позволяют выявить межэлементные влияния, что приводит к грубым систематическим ошибкам в спектральном анализе, поэтому определение содержаний элементов в 1020% абс и более производится, как правило, более медленным и менее экономичным, но более правильным химическим методом.

Цель изобретения - повышение точности спектрального анализа.

Достигается это благодаря тому, что изготавливают стандартные образцы с запланированной схемой содержания элементов, причем в части из них изменяют содержание каждого в отдельности элемента от образца к образцу только за счет содержания элемента - внутреннего стандарта, а содержание каждого из остальных элементов сохраняют постоянным и равным среднему содержанию этого элемента в анализируемых пробах, а в оставшейся части стандартных образцов для каждого анализируемого элемента для наименьшей и наибольшей его концентрации изменение Joдepжaния этого элемента производят также за счет элемента внутрен него стандарта и в каждую такую пару образцов вводят одинаковое и наиболь шее для данной аналитической задачи содержание одного из третьих элементов, сохраняя при этом содержание остальных третьих элементов постояиными и равными средним содержаниям этих элементов в анализируемых пробах, и используя зависимость дР„„.1Р.Р,.А , где PCSH величина, пропорциональна логарифму относительной интенсивиост линий анализируемого элемента и элемента внутреннего стандарта др,- - то же/ для i -го втияющего эл мента , , COH концентрация авализируемого элемента К - постоянная величина, равная гумме средних для данной аналитической задачи содержаний третьих элементовЬ - коэффициент самопоглощения; А - постоянная, определяют концент-рацикг элемента в образце. В идеальном двухкомпонентном спла ве содержаЕше одного компонента може изменяться только за счет содержания другого и аналитическое уравнение бу дет иметь вид , или дран ье,7 ™--и;йа ЧОО-Сап Однако в спектральном анализе при ходится, как правило, иметь дело с многокомпонентными системами, поэтом представим такой, сплав, в котором, как и в идеальном содерйсанйе авали- зируемого элемента Cat; Мйжет измениться только за счет .йзме«ения содержания элемента , внут|)8внеро стаи дарта ССР , но в каждом ;.иэ образцов, изготовленных из этого сплава|Сояер жится строго одинаковая .для.scex образцов концентрация С} -третьего элемента. Таких третьих кшлпойентавможет быть несколько, н сплав.фактически будет многокомпонентным, однако, со спектрраиаяитической точки зрения основной признак идеального 2-к номпонетного сплава рост содержания определяемого элемента только за сче элемента - внутреннего стандарта) со храняется. Тако .сплав назовем квази бинарным. Для него 5L с,3 cotjst к . С практической точки эЪения .келательно чтобы содержания третьих элементов бьши близки к средне-анализируемым среднемарочным (репврным). Градуировочную кривую, построенную с использованием таких квазибинарных стандартных образцов, будем называть истинной. Эта кривая строится согласно уравнению .Cgtj g 2) 100-Co.n-K так как в данном случае С. |« оО-Сак-К. Отклонение от квазибинарности может нарушать линейность, зависимости (2), т.е. может привести к явлениям, которые получили названия межэлементных ВЛИЯНИЙ (влияний третьих элементов, влияния состава). Оставив неизменной правую часть уравнения (2), будем вводить поправку на отклонение от кваэибинарности &. его левую часть .%„.,,«ье5-. ,Г5) Второй члан в /йевой части равнения (сумма приращений.: дл ) обусТеОловлен отклонениями концентраций -влияющих элементов Cj в конкретных анализируемых пробах от реперных содержаний этих э: ементов в стандартных образцах « си . . gSAPo« 5 P(C,inp-CiaT j И). Так как C.J const то можно записать11.VI«1 tnpbgciBT в свою очередь С можно с достаточной степенью точности ::ыразить через л Pj . Тогда выражение 5) перепишется в ви}- APjj(6) SuPoH.«о. пР; ,-4. , Подставив его к уравнению (3) получим , оиЧёгц.«, «3 i - ) и,учитывая, что практичёскиНдВ,, I 1получим V4fe i,«pJ gl5lgF в) Наличие величины | fAFi.np J ее численное значе11не -устанавливат, испальзуя1 ,кьазибйНар.ные эталоны, Для многокомпоненткК Х веидрсте выажению е§ Tifp (из формулы учета раэавгения ос.. пe иЧадной и той же онцентра1и}и аналоизируемого элемента COH может соотвётств.овать множество начений, так как Ccpf- const для азных образов с одним и тем же . ля кваэибннариого сплава каждому опеделенному значению с%н соответствут; единственное значение выражения Too-ctltt i (отклонения от квазиинарности нивелируется гленом РР, 1 Ро Ир оэтому концентрационная шкала,пОсТро нная в таком масштабе, может быть ротабулирована. Если Сан 100 - с он - к/, то конентрационная шкала растягивается направлении все меньших содержаний

COM и становится похожей по направлению и силе растяжения иа логарифмическую шкалу. Поэтому при с„ц «. Сср {примерно в 3-5 и более раз) выражение Ertj-r ati-J, может быть с удо« too-Сам К

влетворительной точностью заменено на BgCoM.

Если Сои 100 Сап- Т ,е, . определяемая концентрация больше концентрации злемента-внутреннего стандарта, то концентрационна шкала будет рас- тягиваться при движении в область все больших концентраций, т.е. при

100%. р

Для выражения to в идеальног 2-х компонентном сплаве концентрационная шкала имеет переход от сжатии к растяжению при С;-,.- С.р-- 50%, где -S MFioroKOHnoHeHTных системах точка перехода будет наблюдаться при других значениях С.,;,,, и Седа Например, для шлаков при точка перехода будет наблюдаться, пки Сст 30%, так как .,,.. Концентрациоиаая шкала будет р-зс.;г)И ваться вправо и влепо от С:.„ ,

Как показывают расчеты, для по строения концентрационной шкалы можно использовать взамен р

.j Io )

выражение i где

й--J: -y

(9}

-юо-с если К невелико, йкэ.литнчес;кан формула в этом случае будат в общ-;м виде следующей

afbM-- F(&Pj)beg cj;;; -rt fiQ|

Выражение С идентично зыраженкю

100-ta - К ° направлению растяжения концентрационЕ1Ой шкалы покусочно во всем интервале от О до 100%, Из равенства (9) следует, что m const ,однако,- для ограниченных интервалов содержаний анализируемого элемента можно с достаточной степенью точности принять

т const. Вычисляют п нз условия

т , 100 0длср-к.

где Con ,ср - среднеопределяемая (среднемарочная) концентрация анализируемого элемента. При анализе содержаний 50%, чтобы не иметь дела с в астрономическими цифрами необходимо брать Не СЙ« , а ()принциписшьного различия это не ирдеет, так как смещение на два порядка по числовой шкале не изменяет направление и силу растяжения концентрационной шкалы. Выражение С удобно для .табулирования.

Предлагаемый способ позволяет уменьшить систематические сотбки в 5-10 и более раз, ана.тп зировать целы группы родственных сплавов по единым градуировочныгл кривы., анализировать большие содержания элементов {в несколько десятков процентов), т.е. приблизить спектральный анализ по уни- версалькости к химическому, что при- ведет к значительному уменьшению числа анализов, выполняем-ых химическим методом Сроки разработки и внедрения в произБодстзо спектроаналитических методик уменьшаются в 1,5-2 раза. В целях устранения неоправданного значительного увеличения числа стандартн образцов их состав должен схватывать возможно более значительное число маро-; родственнык сплавов (например, нескп;.ько десятков марок простых и средяе :егирозаннь к сталей . При аЕ гализе ОЕ«ой:-г.-рух марок сплавов мох-сно применять упуоценный вариант компоновки стат-п 1р иЛ}; обоазцоЗ; изготовляя толь ко :СЕ :зибинап; ыа образцы,

е;.О;змуяа изобретения Способ спектрального анализа многоко;.7сие:-;ткь5я .сист-зм путем измерения sip опорой опальных нктеисивност;-. спв :тг;гльных ликий, нспользозанпя STsiii в г ачестззе меры концентрации эл :ента в пробах и накождегшя когцемтр л;ик по граду5- ровочному графику., ;тостроенно: :у с кспользоэанием стандартных образцов, состоящих из анёлнэнрует.щк злементоз и элемента внутреннего стандарта, например осTJOSK c :4a5af о т л li ч а ю ш и и с я TG-Mf что,- с целью .« точности спекгральчсго акалнза, кзготазлквают стандартные образцы с запланированной с;е/оЯ содержания элемактоВг причем 3 части пз кчк изменяют содержание

о 3 отдельности элемента обк образцу только за счет содерэлемента - внутреннаго стандарта, S сотдержзлие ка ;дого из остальных гленентов сохраняют постоянным и равнЬ:М среднеьгу содержанию этого элемента в ангигизкруаГ/ых пробах, а в оставшейся части стандартных образцов для какдого анализируемого элемента для наш еньшей и наибольшей его концентрации из:ленекие содержания этого элемеУгта про153 водят также sa счет элеиента вкутреннего стандарта и в накщую такую пару образцов вводят . бдинакоБое и наибольшее для данной аналнтнч.еской задачи содержание одного из третьих зле1 1ентов, сохраняя при этом содержания остальных третьих элекентов постоянными и равныта и средним содержаниям этих элементов в анализируегльзх пробахf и, используя зависи дРап &№)ьеё,, .д , где

ЛРак- Бслнчпна, пропорциональная логарифму относительной интенсивности линий агаЛлзнруемсго элемента и элемента - внутреннего стандарта;

- то же, для i ГО влияющего элемента;

БО,- концентрация анализируемо го, эпейвята;

К - постоянная величина, равная оумие средних для данной «аналитической задачи содвржани ; третьих элементов 1

) - коэффициент самопоглощения Ц - постоянная;

одаеделягот концентрацию элемента в .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Спектральный анализ ферросплавов , ГНТИ, Свердловск, 1962.

2.Сорокина Н.Н., Сокращение количества эталонов при проведении спектрального анализа ,Информационнотехнический листок ЛДНТИ, Л., 1955,

6(671).