Устройство для определения щелочных металлов
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ, содержащее угольные электроды для получения горизонтального дугового разряда, блок стабилизации дугового разряда и блок регистрации спектра излучения, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности определения путем обеспечения устойчивого переноса паров пробы в ореол дугового разряда , в устройство введен графитовьи стержень с каналом для помеп(ения пробь , при этом верхний край стержня совмещен с продольной осью дугового разряда и стержень установлен на одинаковом расстоянии от электродов и с возможностью вращения вокруг своей оси, а блок стабилизации дугового разряда выполнен в виде кварцевой трубки, которая установлена над графи товьм стержнем так, чтобы ореол дугового разряда был размещен внутри трубки.
С0103 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (19) (1() А
4(5!) G01 N 2 /
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
И АВТСРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Jg
ij Я у ЯБ Ь (21) 3665869/24-25 (22) 24,11.83 (46) 15,02.85. Бюл. К- 6 (72) В.P. Огнев, 3.Я. Огнева, П.Г. Тесленко и P.Ï. Седова (71) Омский государственный университет (53) 535.4(088.8) (56) 1. ГОСТ 13583-0-70, ГОСТ 13583 6-70. Глинозем, Методы химического анализа. ГК стандартов
СИ СССР. 11., с. 3-8.
2. Огнев В.P., Петров Л.Л. Коли— чественное спектральное определение фтора и гранитоидах. Спектральный анализ элементов примеси в горных породах. M., "Наука", 1972. с. 97-103 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ШЕЛОЧНЫХ НЕТЛЛЛОВ, содержащее угольные электроды для получения горизонтального дугового разряда, блок стабилизации дугового разряда и блок регистрации спектра излучения, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения точности определения гутем обеспечения устойчивого переноса паров пробы в ореол дугового разряда, в устройство введен графитовый стержень с каналом для помещения пробы, при этом верхний край стержня совмещен с продольной осью дугового разряда и стержень установлен на одинаковом расстоянии от электродов и с возможностью вращения вокруг своей оси, а блок стабилизации дугового разряда выполнен в виде кварцевой трубки, которая установлена над гра4»и товым стержнем так, чтобы ореол дугового разряда был размещен внутри трубки.
1140014
Изобретение QTHoãèòñ» к эм)}сена»ному спектральному анализуÄ }3 wacT— ности, к угтройствлм для определения щелочных металлов в ллюмосиликл— сиопнагсз спе-; Tðaëüaoãо л la!ill a щелачнь)х метал»от;, сза,.-ржлг.е< 11).л
ГРафнтаВЫХ ЭЛЕКтРОД«,,)ЛС.ПГ.»С»»)ЕННЫХ
О под углам 90 пру» к „,) 1; 0!)oi1 для стаби)!Излцгп. jfyга)зого р; зр»дл путем Об!»ува его rio-.: »у.; 1}! (»;и!;)!!т!с .;>, пылесос) и бчак дл» реп!стр l:, f: спектра излуче»и»я L I, т»нл:»и.;, про— г-
ВОДимыи с 1lамОIЦь)0 Д«н но i o 5 c I,l cli) с 13« экономичен и )кспрес:сеil, f;rif }fr)!fi)ff
ИСКЛЮЧ«С .Т ХИМI!ЧЕ«Сlry}i) )а "с Of) 3 if!:С бы, Недостатком энес}на с,с"споив
cTI3a является }!!opal)II ; ".!с.р}»ое с 61 oрлн э.}вк Грот)ОН rip!i его р;1 )О е, ч}с. 1«- . 1 г к }Ieperyлярнасти процес.сл псп«р:нт 1 пробы и к больтяой слу )-f!11!foé иогре.:.— ности лнл}тизл (до 8>0%) .
1(Е
Цель Haîáðeтенн}! — 1»О выше иг насти OIIpaделен}тя путем абес»»oч 111) -! тах и глиноземе и может найти применение на предприятиях цветной металЛУРГИИ, В ГОРНО-РУДНОЙ IIP OF!} Ill!!!PI!}»OC ти, в научных исследованиях.
H3I3ec Tlfo yc TPorfc TI3o JIH» oIfPeJI3J!»ния щелочных металлов путем фатомет- 10 рии возбуждаемого в пламени излучения нейтральных à To}for. этих элеме}»тов, гключающее фул})гурлтар:!ля lloлучения аэрозоля, глзавук горелку д.»-) получения пламени и блаl! ре г.»c Tpalllfll 15 спектра 1), Длн} 1>.) устра !ство х)—
1- „1 рлктериэуется выггкой стлбильнос.тью источника возбужде}llf)) . ч га Обеспе ти, Блет мллук) oT}foe итс . Iьную а}липку ме . О да (до 1%); за с !ет 1!спа.!}.эавания 20 давольно большой для !) lff иа}»наго спектрального анализ« нлс«сзс}ст! (I г) уменьшается случайная Ошибкл,обусловленная остаточной несп»норад}!ос тт,ю исследуемого образца; кроме того, 25 устройство обеспечивает экспреcc}foñ c}, обработки аналитического сиг»ллл.
Недостатклми данного угтрайс "вл является необходимость пранеде)!И}! химической подготовки проб, которая 10 делает анализ достата тна длитель— ным. Кроме тога,:«ведение г, анализ дополнительнь!х реактивов, например борной кислоты, всегда связл:!О C
11,1) опасно-.тью заражени» пробы )с;coñ-,—
35 раиными элементами, т. с:.,;«»есе}и!Ом ошибки.
ИЗВЕСтпа таКжЕ ус r pO!IC: }3 . -.> fr -уcтi)йчlfвОГО переllагa плрОн пробы В ореол дугс>ваго рс«зрядл.
Постлвленнля цель достигается тем, что в устройство для определения п»елоч)п!х металлов, содержащее угол} }!ые электроды д тя полу ения
ГОриз Онтa!1ь}!О! О pyr ÎI«OÃO разряда ) блок стабилизлции дуговогo разряда и блок регистрации спектра излучения, введен грлфитавый стержень с каналом для помещения пробы, при этом верхний край стержня совмещен с продольной Ось!о дугового разряда и стержень установлен нл Одинаковом расстоянии
or электродов и с во зможност}.!о враще}п!» вокруг сваей аси, л блок стлбилllзации дугового pà3ря,1л выпалilå}i в виде квар!!евой трубки, которая установлена над i рафитавым стержнем тлк, чтобы Ореол дуг Онаго р".зряда был рлзмещен внутри трубки. .1ре;!ллг, емае устройство обегпе }и13;lс т получение хар«)ша Оформленного
;)ðåoHà;туги, который а TJIHчле Tся ат цс) и т ральiloH ч lc ти )»угона ГО 11 аз })яда низкой температурой. Тлтсля температура (1800-2000 K) ят«ляется опти— мал ь)I ОЙ д:!)1 13 О 3 бvж,1p llи» л тоMHI I J ли
1»И) ЩЕЛО Ч НЫ)С МС . T!1, IЛО В !
Нл фиг. 1 длна схем« устройства; на фиг. 2 — результаты измере)!ия вер-. тикального распределени;» эффективной» тe »I)epr»TypII r) opef>sic;:уr H,. на фиг. 8— линни Na 588,9 нм и Na 589,6 нм, получен)пое при Hilrii!!1»çîíë»HH блока для пр)п!удительна Гс (бцу}зл; на фиг.
:!Инни 1)л 588, 9 нм и Nà 589. с> и 4 бaз при)»уд}!тельного с б,",yr«a; нл фиг. 5 кинемлтические развертки спектра
f PЛ.НИ1 11 )IPH P ) 3ЛИЧI!ЫХ y СЛО}3ИЯХ СТa билизлции испарения пробы и положения ореола пуганого разряда.
Уст ройс т!«е co Fir« p>IIHT copH3 o! . Ta b— но расла o>I;p}flfblo грлфитавые электра;!ы 1, графитавый cT(ржень 2 с кa»à-!
1о f,aля г)амещения »Н с бы, держатель 3 стержня 2, прт «о.ц С) к мс..тnpy, вращаю }ему стержень г;. круг ега аси, I!i!,i pце B vI0 тp бif 5 5 )г IFI còaбi IH3 аUHH
"ре с>лл д угн. 1 раф)гг Оный г те рже и ь име T клял т! 6 д)11! 1}с>ме)!fс) }»ия lip. >бь! и шейку 7, !.ра г !с)»н ";f) i:a расстоянии
1, 5 мм ат ji}»л кана !«6.
yc l I>îI»c i r3o -,«бс тс} ет C!»О)!у!оци образом.
1, стертую в пудру »рабу или эталон плотно нлб !Нают в канал !> графитово, о стержня 2. (.:терже}!ь 2 пс>»ещ;1!от
1140014.между электродами 1 на равном расстоянии от каждого электрода и таким образом, чтобы верхний край стержня
2 находился на продольной оси дугового разряда. Положение стержня и электродов корректируют до их проекции на промежуточной диафрагме осве— тительной системы спектрального прибора. Стержень 2 с пробой приводят во вращательное движение с помощью 10 электромотора ° Зажигают шестнадцатиамперную. дугу. В первые секунды горения дуги в канале стержня 2 образуется расплав (при анализе проб алюмосиликатного cocTBBa) или спек (при анализе глинозема) . Испарение пробы начинается через 1-2 с и заканчивается через 100 с после зажигания дуги. Кривая испарения образует два максимума. Формирование первого происходит в течение 40 с.
После зажигания дуги в кварцевой трубке 5 благодаря разнице температур на ее концах возникает интенсивная тяга. Пламя дуги втягивается 25 в трубку 5, образуя в ней отчетливо различимые на глаз по цвету зоны.
На расстоянии 12 мм от торца стержня 2 с пробой по оси пламени наблюдается зона, окрашенная свечением атомов щелочных металлов (ореол), которая на расстоянии 20 мм достигает
MBKcHMBJlbF!oIf интенсивности. Тяга обеспечивает стабильность положения пламени на оптической оси спектраль35 ного прибора и сдувает внешний холодный слой дугового облака, уменьшая самопоглощение аналитических линий.
Для стабилизации положения дугового разряда стержень 2 устанавлива- 40 ют с возможностью вращения вокруг своей оси. Вращающийся стержень 2 с пробой обеспечивает равномерный радиальный разогрев ее, а следовательно и устойчивое горение дуги. 45
Образующийся при этом поток паров пробы отличается стабильной осевой симметрией, благодаря которой область с наибольшей концентрацией паров располагается над каналом стержня 2 с 50 пробой. Тем самым осуществляется устойчивый перенос паров из канала стержня 2 в ореол дуги. Если изменить положение стержня 2 с пробой, например поднять его относительно продоль-55 ной оси электродов 1, то образуется двойная дуга в течение всего времени испарения пробы. Вращение стержня 2 в этом случае также обеспечивает регулярный и осесимметричный поток паров пробы. Но этот поток не попадает- в ореол дуги, который располагается сбоку от стержня 2 с пробой. Более низкое положение стержня
2 не обеспе гивает необходимого ею разогрева.
Предлагаемое устройство позволяет выделить для анализа излучения той области разряда, для которой наиболее полно выполняются два условия: температура оптимальна для возбуждения нейтральных атомов щелочных металлов и в спектре излучения незначительна интенсивность линий и полос основных компонентов пробы, а также незначительна интенсивность сплошного фона. Аналитический сигнал может быть зарегистрирован фотографическим или фотоэлектрическим способом.
П р и и е р. Для электродов 1 и стержня 2 использовали стандартные спектральные углы диаметром 6 мм.
Канал стержня высверливали глубиной и диаметром 3 мм. Стенки канала имели толщину 0,7 мм, длина шейки 5 мм, диаметр — 2 мм. Скорость вращения стержня 15 об/мин. Опыт показывает, что скорость.врашения при стандартных электродах не выходит за пределы 8-25 об/мин.
Стабилизирующая кварцевая трубка
5 имела размеры: длина 250 мм, диаметр 40 мм. Тяга, возникающая в трубке, обе .печивает стабильность положения пламени на оптической оси спектрального прибора и сдувает внешний холодный слой дугового ореола, уменьшая самопоглощение аналитических линий.
Аналитическим параметром является логарифм нтегральной интенсивности линий !1а 589,6 нм, К 404,4 нм, Li
670.; нм. Время регистрации аналитического сигнала ограничивается време-нем формирования первого максимума на кри ых испарения. Время экспозиции 40 с
Калибровочную кривую строят в координатах PgI — PpC no серии эталонов с содержанием определяемых эле-2 ментов, изменяющимся от 1 ° 10 до 10Х.
Результатом анализа является среднее значение концентрации, определенное по двум параллельным измерениям.
Измерение вертикального распределения эффективной температуры в оре11 ОО1
oJ(B >(уl JI ((1>цт „2) . и )oj3Bj>t >(И )е по г(еполностью разрешенной т)ра(((атеиь(то(! структуре полn If ("(: . .ЫЯ.,3 3(м и в(, >ол—
31 Е Н Н Ь(Е р а С Ц (B ((> f Tip )(Я 3 Т>!с(с> jO > (Т О > а расстОЛ!Т(13(20 j(TI (1T ТOpll;- Стср>КНН 2 с пробой степе -jj>:!OF(èB ши(t Bтомоз натрия т(ренрбреж(ттельн() мала
СГ>п>оста(зление контуро>3 тнп!Ий Т >!
588 9 НМ И Na 589) 6 НМ (5К ;За„! !, rjpO6P ПОЛУЧЕННЬТХ TIPI! HCI(0>jbа()БОНИН блот(сз длт(I jp(>H($" >31(т рл ьн О г О О:; t t! (l г > гQHQ=O разряда г предлагаем«;(с(к>(Обе и без него (фиг, )» 3 Л), демонгстр .(рует уменьшение cBMQT(oã(>JO!:,(å(.lls) Bти„.
Г линий >В перБОм (г(у"!Бе. В зтцх с:,г((,та)(1. >
ИСТТОЛТ>. 3 OTtа Ц!>! C ПЕК Р О Т,>(((О, ((Г:(., > 1!
>Н>.(Y)(<(I!«(< ><>р- 7 г) 11(, >Ct сг ) 1 !
1» ((>ц". ) ((Т)сг!С (а(3 ((f.l- 1<>Н>СМ» Л(->(е Г.:it . 3)с1 3 БСТ) ТНИ (11(к 1 р !3 Brief j) >3(>>1(03 if!Btt fr(!P t-B I!! t j f)(, Т . . С фе ИСП-. ), с фоjoQлектpii >pской приставкой () ЗП- 1. !ГринBB 8 пот!у;c:(а . Оз !
)ра)(!(епит! Стерт((я c l:: Ое-. ГтаE534TI3IB BjjIti l ПOF> O)F:E. : НЦН «3>(>O,>;1<). Tt y s t f," TIP H
Бал 9 — прц j)pB(fje!IHИ стер)кнтт с «1.!;— бой, но без <.таби tj!BB!p>H«(!Oт:.->)(<е!! н ореола дчги криаан IС вЂ” лг>! f3pjf j!
СТЕPKFIS(С i(r»O>i(>3 .1 !ГР .t (" ;Г>Ц ;и 3>>;! Г Г голо)! БТ(ця )pcот(а Т(y" 1 !i (! (ОмОГ! .. 5 ка длн lгр)Т!(vplt г .. !, но "Î >б г" Б 3 ; 0
БОГО РСТЗРЯ,>.(а, 3ТОТ О . . Т 1(ОН<И)1,!!3-"Гт<
КВ!(ПОСЛP (013 11 (I F> (О (1 > (3 Г,;(P;1 : t ;! .) tr tll .
ЗИруш!цц)< (3)а(<тороп уБЕ!!!rii>! I>BP-. р;; »", ность ) с l упл енин "l<> i P3>J JBJ><> !ро б !
Б 3 О!Iy .".:.B PS(j(B> lt )> ТУ- 1::ар > Б;:;, ) ОЦ. !30 >.—,,133(мг (i (; сl!Та)IИТИ -!< CКО I 0 С .iÃТ а. IB !, Бремени, Пр(.; -;0>-,; 00! (!Н>(!>33>т((,ц )c r t t!< .гу.;; II—
PP...5 (>!!с- T< )<»3 < >T" t(i) O T!Pi г" (,1(* t>(>"
НатрИЯ > КсзЛИЯ -> Т:(1тцн ft Г i B; 3 >l p fit>f.: г<
00рдзг(е(-: i>()r><> T r)р "мк по > )(f тан :! tJ.>
Ниобггрн(,1)< j((f1(>pi! г)» (. );;,! и«: >Е г> :>г Г ->г>1
p > rJl>f < 1 г >Ljf: j;i, ), (!ТН;;ОСТ()О<«!I;.ifl кс> Тиб>) Оtj U . >: Гl! . pH(3 i!;. It j!:0 Iт> 3 ()Ба(и(с ь
0 Та >IО НЬ! ГО О ТIЗР Ст !3>Л<>ГН! Е TtО 11<>К РОГО
Гта>!3(г Г(анцт> Tjr)!I Е- С!3!г!Л 3 т-,б>.1 !Е
r)PЗ":! Т Т» ТЪ> sя Б, (31!Г! !И()г"
l3B l>PH <Тг;а((И,i,- >r>i«>! .-B >iri,у,га rP
ОИ > ТРБ
Прон!о((С!ttlj>íf (3 -!«м(. !!Ью ."!р< >т<лагаB1lct j i) . ((>;:),i(г ва а t!B It r;-;i;30 3(>! <Ов
<, ОТ,;Ли:.Ь: СО< ТИЕТСтл !В>!!"->: О > <ИКРОГОСТа>
Ра,(,г(BtjТ б Т (.Г 13МГГ !!Е (f< Гг>:- ",,jpjfjqt()
РГ 3 >). Ii>TÍ". ;>. <, 1. > !У>го It>jr >М! . с.! г! О .>
3",">р,»нр f ti(: .<,г;rp гг>) > (. »> 33" ! 0 1 1 0 1 1 < I ". > !3 C I; " I I 1 1 >", f(t -: Т, fr-: C> С вЂ” .
:,(>l . j (.l:(cтf(j . I:t>;I;! >НГ ., 3 с (r;;>è Jг>О !
ТГ 1:: ТР(\ j! t< «1 f!» tli (Г< . « f и J . Л>Г>0
: > IК
h ;!l-Г! .p,):)„ТС -(;!Нр;: г);!""й .:,> " — 1 2 гг>а » l>ft 2, 1 г: Г:..t; f: >" —,*с;,- (tt— г(! !I >1:3 < "(r<(< t.г»,.
I ! 1;"- . <1(> «(-Т i Гt:>С:;(; ( ><;"><: >,, !>pi>i< --., !с Г li< t !.:.; Т,> !.> l:1P «(> ("1;« >г >. г> г 1< >. "., 3, I (1<> >.> б; .; г((.;. "31 ц" р ° °,г!< ° . rг i r 1»вЂ” ;,«<;;i > J !", ri>0><;> » < . 1 Д t Q» 1140014 е о Ю CD Ф о сч о Ю о CD о о Ю о сс сч о Ю Ю о 00 сл о Ю о Ю 00 О о о а Ф ь о CV л о ° \ 00 сЛ о о ° о сч о о В о 00 о .о о сс о Ю о С 4 о ° I ь а 1 Е Х о ж х е а о Ф о Ю Ф о м о Ф о сч ° ь о о о Ф ЧЪ Ф сЧ Ю сl A м Ф ВЪ Ю с 1 л сч ° Ь an л an A м М м A ° м и а сч м а е л ° \ сЧ о Ф о л сч ь Ю Ю о о о С4 Ю о сЧ В о Ю Ф Ю о Ф о сЧ O о М сч % а В сЧ сЧ Сс »» сч В сч С4 Ф б о ° с CO > о 1 4Ц Cl с 4 с с»\ Ф s е а сЧ сч м Ф Ю л Ф 00 0 л 1 о Ц РЪ л 1 с 1 О (71 а л О 00 сч сч сс л м I л м л UO t4 ф Ра СаС ф! ф Е ф а г 5 Q х х оа м о .г х + ф о Й м БЗ О 40 IC О 14 g б . & а ф IO м l9 Ю 1 l6 О сф х и 01 ий 2 е 1 "Ф(о Оф1О а! Ю! е о1о ° 41 ах 1Ю Я Д е 1 а о(о ефсь I.m1О 401 о О 14 ;1 1 V u t CD Г -,—"4, В 144, Е О сЧ и е tО 1Ь 1СЧ О 1 ох 1 е а0 1 сса 1-041 сЧ 1-О 4- сч -+-1 6» М 1 О 2 ч Gs h ф Ц i fj le@ <й "3 6! о Р CD Р В Р Р а Р Р К Е 1 р 1 1 40014 Т;/(8500 2000 500 f000 Уум сд Ю г Я,ни МЮ,Ю 5845 Уиг с A,юч Заказ 254132 Подписное БНИИПИ Тираж 897 Филиал ППП "Патент", r. Уигород, ул. Проектная, 4
