Ваша промышленная безопасность!
Телефон в Днепре
+380800300562
+380670090020
+380562368704

Спектральный анализ металлов

Метод атомного эмиссионного спектрального анализа позволяет определять химический состав вещества по спектрам  излучения. Анализируемый материал диспергируется под действием источника возбуждения (электрическая дуга или искра, пламя, плазма). На короткий (порядка 10-7с) промежуток времени электроны атомов или ионов испарившегося вещества переходят на более высокие энергетические уровни и возвращаются  в устойчивое невозбуждённое состояние. При этом происходит выделение энергии в виде излучения с определённой длиной волны, характерной данному энергетическому переходу.

Энергетический переход

В результате возникает серия спектральных линий, присущих определённому химическому элементу, которая может быть зарегистрирована с помощью оптических приборов. Длина волны излучения регистрируемого в атомном анализе находится в пределах от 150 до 800 нм.

Длина волны излучения регистрируемого в атомном анализе находится в пределах от 150 до 800 нм

По способу регистрации различают:

  • визуальный спектральный анализ (стилоскопирование, видимая область спектра 400-760 нм);
  • спектрографический метод (регистрация атомных спектров на фотопластинку);
  • спектрометрический метод (приборы с фотоэлектрической регистрацией спектра).

Интенсивность спектральной линии пропорциональна количеству излучающих атомов. Эмпирически формула зависимости интенсивности спектральной линии от концентрации элемента в пробе была установлена в 1930 году Б.В. Ломакиным:

I=a*C b (формула Ломакина-Шайбе).

Здесь I – интенсивность спектральной линии, С – концентрация элемента в пробе. Вариационные параметры a и b будут различны для разных условий возбуждения спектра, условий атомизации и концентраций элементов. На узком диапазоне измеряемых концентраций мы можем считать их постоянными и тогда зависимость  lg Ilg C будет линейной. На практике для определения концентраций используют аналитическую пару линий: вместе с линией элемента выбирают линию сравнения (как правило линию основы с потенциалом возбуждения, близким или равным потенциалу аналитической линии) и строят график в координатах: логарифм относительной интенсивности – логарифм концентрации lg(Iан/Iср) – lg C.       

Пользуясь известной зависимостью, построенной по трём и более эталонам, находят концентрацию неизвестного элемента.

Оптические схемы аппаратуры для атомного эмиссионного анализа весьма разнообразны. Схема устройства спектрометра с фотоумножителем демонстрирует общие принципы формирования и регистрации атомных спектров:

Схема устройства спектрометра с фотоумножителем

Техника современного атомного спектрального анализа сталей и сплавов чаще всего использует ультрафиолетовую часть спектра. В качестве средств регистрации используются CCD матрицы (Charge-Coupled Device).

Более полно с методиками и техникой спектрального анализа можно познакомиться в следующих книгах:

  • Свентицкий Н.С., Визуальные методы эмиссионного спектрального анализа, М., 1961.
  • Сухенко К.А., Спектральный анализ сталей и сплавов. Оборонгиз, 1954.
  • Зайдель А.Н., Основы спектрального анализа, М., 1965.
  • Ротман А.Е. Воробейчик В.М., Справочная книга по эмиссионному спектральному анализу, М, 1981.
  • Дробышев А.И., Основы атомного спектрального анализа, СПб.,1997.