Способ спектрального анализа
l) 5813 88
l) М. Кл. а М З З/io
) УЛЯ 543,422 (088. 8) И.Ф.Мельник
P2) Автор изобретения
Pl) Заявитель
Ленинградский Кировский завод (54) СПОСОБ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА МНОГОКОМПОНЕНТНИХ
СИСТЕМ
Изобретение относится к спектральному анализу многокомпонентных систем.
Известен способ спектрального анализа с учетом эффекта разбавления основы, основанный на измерении велиI чин, пропорциональных интенсивностям спектральных линий, и использовании уравнения бцфн=60ц „" ++Ega, связывающего иитенсйвиость спектральной линии Зз с концентрацией определяемого элемента С и f13.
Однако, аналиэ с учетом разбавления 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 многокомпонентных систем путем измерения величин, пропорциональных интенсивностям спектральных линий, использования этих величин s качестве меры концентрации элемента в пробах и нахождения концентрации по градуированному графику, построенному с использованием стандартных образцов, состоящих из анализируемых элементов и элемента станпарта, причем содержание одних определяемых элементов в них изменяют только за счет содержания других определяемых элементов, а содержание основы оставляют практически постоян5 ным для конкретного комплекта образцов (2 ).
Однако стандартные образцы с такой компоновкой не позволяют BHRBHTb межэлементные влияния, что приводит
lp к грубым систематическим ошибкам в спектральном анализе, поэтому определение содержаний элементов в 1020% абс и более производится, как правило, более медленным и менее экоl5 номичным, но более правильным химическим методом.
Цель изобретения — повышение точ:ности спектрального анализа.
Достигается это благодаря тому, 20 чтО изготавливают стандартные образцы с запланированной схемой содержания элементов, причем в части иэ них изменяют содержание каждого в отдельности элемента от образца к образцу
25 только за счет содержания элементавнутреннего стандарта, а содержание каждого из остальных элементов сохраняют постоянным и равным среднему содержанию этого элемента в анализируе30 мых пробах, а в оставшейся части стан581388 дартных образцов для каждого анализируемого элемента для наименьшей и наибольшей его концентрации изменение одержания этого элемента производят также за счет элемента внутреннего стандарта и в каждую такую пару образцов вводят одинакОВОЕ И Наибольшее для данной аналитической задачи содержание одного из третьих элементов, сохраняя при этом содержание остальных третьих элементов постоянными и равными средним содержаниям этих элементов в анализируемых пробах, и используя зависимость Свн : (6 j ) = " Cg свн где 1 „— величчна, пропорциональная логарифму относительной интенсивности линий анализируемого элемента и элемента внутреннего стандарта
ЬР; — ТО ЖЕ, ДЛЯ 4 -ГО В тИЯЮЩЕГО ЭЛЕ мента; .
Co„ — КОНЦЕНтРаЦИЯ аиаЛИЗИРУЕМОГО элемента
"6 ПОСТОЯН!2ая ВЕЛИЧИНаР Равиая сумме средних для данной аналитической задачи содержаний третьих элементов;
Ь вЂ” коэффициент самоноглощения, А — постоянная, определяют концентрацию элемента в образце.
В идеальном двухкомнонентном сплаве содержание одного компонента может и меняться только за счет, содержания другого и аналитическое уравнение будет иметь вид
2 РОЯ» 8Д- — 8-+ 8g а, яки
Сс
h, Po H = Ь Йц — - — -6 $q
ЯЮ-СО„
Однако в спектральном анализе приходится, как правило, иметь дело с многокомпонентными системами, поэтому представим такой сплав, в котором, а как и в идвальном2содержание анали
ЗИРУЕМО."О ЭЛЕМЕНта Сс2Н МОжвт: измЕниться только за счет йзмеивния содержания элемента внутреннего стан дарта С,, но в каждом, иэ Образцов, изготовленными из этого сплава)содержится строго ОДииакоэаЯ ДЛЯ Всех Образцов концентрация С2 третьего элемента. Таких третьих компояентов может быть несколько, и сплав фактнчеСки будет многокомнонентиым, однако, со снектроаиалитической точки зрения основной признак идеального 2-х компонетного сплава (рост содержаний определяемого элемента только за счет элемента — внутреннего стандарта) сохраняется. Такой .сплав назовем квазибинарным. Для него ф С const K . С практической точки эрейия,келательно, чтобы содержания третьих элементов были близки к средне-анализируемым среднемарочным (реперным).
Градуировочную кривую, построенную с использованием таких квазибинарных стандартных образцов, будем называть истинной. Эта кривая строится согласно уравнению анбтк — -Х аяоо (2)
1ОО-ЕсРп К так как в данном случае С . об-с „-к, Отклонение от квазибинарности может нарушать линейность зависимости
2О (2), т.е. может привести к явлениям, .которые получили названия межэлементных влияний (влияний третьих элементов, влияния состава) . Оставив неизменной правую часть уравнения (2), l5 будем вводить поправку на отклонение от квазибинарности 8 его левую часть ао„а2 )яоР 622 " + 2g а (я)
Второй член в левой части уравнения щ. (сумма прирашений g дь Р,;н ) обус2еО ловлви отклонениями концентраций
«влияюших элементОв с2 в КОнкрет ных анализируемых пробах от реперных содержаний этих э ементов в стандартных образцах С „„, т.е.
И (fl -= Рао„= :я(С „Р- e; „«) <2 >
Так как С(т - солюс то можно записать т Я 11
ЗО »4. с» „я)-. с„(8)
В свою очередь С; можно с достаточной степенью точности :ыразить через ь Р(.
Тогда выражение {5) перепишется s ви25 " 8аР. =(Е Рао е,)-(. аР„(63
Подставив его к уравнению (3) получим
Ш,„а(фаР(ÄÄ )-) ан =62о — РаР—;а 22а (т) О и учитывая, что практически а (-со 6 t получим аР еа((Ри, 62оти-„яя {В>
46 Наличие величины Р Ф .а Pg щ, )
<-о и ее численное значение устанавливают, используя кьаэнбинарные"эталоны, Для мно окомпонентвйх веществ выражению 8д ф, .(из Формулы учета раз@) бавгеиия основы) при одной и той же концентрации анализируемого элемента
Сс,н можЕт соответствовать,.множество значений, так как СсрФ ежзФ для разных Обраэов С одним и тем же С,2„, gg Для квазибинариаго сплава каждому определенному значению Я„ соответству ет единственное значение выражения
2о т †-2-н --2- (отклонения от к аяи<СР бинарности нивелируется членом Ръц )
=o i ИРР
Поэтому концентрационная шкала,постро енная в таком масштабе, может быть протабулирована. если сааб,с 1ОО-co - к то концентрационная шкала растягивается еб в направлении все меньших содержаний
5а1Зва стан и становится похожей по направлению и силе растяжения на логарифмическую шкалу, Поэтому прк с „ - сед (примерн в 3-5 и более раз) выражеСф может бь?ть с удоъ Ю= сттт - -тс влетворительной точностью заменено н а PgC .
ЕСЛИ Сс,тт> ?т1Π— Гптт — К т.е..ОПрЕДЕляемая концентрация больше конц нтрации элемента-внутреннего стандарта, тО КОНДЕНтратгИОННая ШКаЛа будЕт раСтягиваться при движении н область все больших концентраций, т.е, при
С„„- 100%. аз
Для выражения, в идеальном
2-х компонентном сплаве концентрационная шкала имеет переход от сжатия к растяжен?г?о при И С ур НаПр1?МЕр, ДЛЯ ШЛИКОВ При К= с) 6..й точка перехода будет наблюдаться Г .>и QCl РсР КОНЦЕНТрациоцная ШКада б/т{ЕТ ОВ. -,:;с "{-НатЬСЯ НПраво И ВЛЕИО ат С.т.т= За с Как показывают расчеты, для пс-. СТРОЕНИЯ KQHgeHTPHЦИОНHOA ШКИЛЫ тто?но использовать взамен РО вЂ,:,Н--- — „ {т«т. выражение С;,, гд (й если K невелико. Анап--.-, .-и=: —. =,:Иая формуЛа В ЭТОМ Гд,спту!= {т;/ т=-. З Сб:- - и И-"Е следукицей 71 i Л Р н (|{ 1 ) ?J { { . ?,»,. {, т Hi) 1пЯ Выражение т. Ицентичн:: выра;ен=:э {{{ — ппп — — — пп пппп и пппПппС стя to0- ст„- К лению растяжения концентрационной шкалы покусочно во всем интерв ;"e от 0 до 100о. Из равенства {9) следует, что m $ {GnsT.,однако„ для огранйченных интервалов содержаний анализируемого элемента можно с достаточной степенью точности прин=гь туг= Const. Вычисляют ?и.иэ услов гя ттн ср fB = (00" <{iI са к где Ссттт, р — среднеоп{ределяемая (среднемарОчная) кОнцентрация анали зируемого элемента. При анализе содержаний > 50Ъ, чтобы не иметь дела с „астрономическими цифрами необхо димо брать Не т-, а (о )т Принципиального различия это не имеет„ так как смешение на два порядка по чг?еловой шкале не изменяет направление исилу растяжения концентрациа„-ной шкалы. Выражение С "удобно для табулиро-* вания. Предлагаемый способ пОЗВО1{ЯЕТ уменьшить систематические сз?ибки н 5-10 и более раз, анализировать целые группы родственных сплавон по единым градуировочным кривым, анат?Изиронать большие содержания элементов (н нест{п т цен. ра ?у и и: =. ?e!? eние содержания э ТОГО ЭЛЕ;«?ЕНт а ПП?1 1?З водят таКжЕ SB СЧЕТ ЗЛЕ{с?Е?:.T?i — НИУТРЕННЕГО СтаНДаРта И В каждую такую пару Образцов вводят одинаковое и наибольшее для данной i H! eËII T H!Ie C!i GÉ 3 аД{аЧИ ССДЕ Ржа Ни Е ОДНО ИЗ тсзатт,ИХ ЗЛЕМЕНТОН, СОХРаНЯЯ ПРИ Это 1 С{ЭДЕржстния ОСтаЛЬНЫХ ТРЕТЬИХ ЭЛЕ ментов п{остоянныгпг и равными средним содержаниям этих элементов н анализируя =. †:::: Пробах, к, используя заниси Рая{ г (лр{)= gPg= . " Д 1=-G Ioo c 54 K где . 1 (I„., " —::;С т{Ч11Н с { рО1сОрциОНа {Ьн а я ЛОГGР?iф .У ОTНG ИТЕЛЬПОЙ КИТ НС !ННGС TH IH?i ° ?Й ана :..1ЗИРУЕ?п?ОХ О ЭЛЕМЕНТа И ЭЛЕ?!eHтса = ННУTPeH!!ei O СТаНДаРта LT-„ та же, для (=го нлияющего Э .{1-{«1ЕH т а; колько десятков процентов), т.е. приблизить сгектральный анализ п6 универсальности к химическому что приведет к значительному уменьшению числа анализов, выполняемых химическим методо.". ., Сроки разработки и внедрения н производство спектроаналитических 1"е - Один У ieeьшаются в 1, 5-3 раза . В целях устранения неоправданного знаЧс{ТЕЛЬНОГО УВЕЛИЧЕНИЯ ЧИСЛа СтаНДаРтНЫХ сбоазцов нх состав должен схватывать uQ;-.:..окно бо.-.ee значчтельное число ма: вЂ:.rД»С-,ВЕН.=??Х СПЛанон (?таПРИМЕР,HeCIi - .--,-.;О ГЕСС,т КОН ?с?аро?. HQGC Ti!y H СрЕд(.,"-. аННЫ;-; Ста;тЕЙ?), Прт? а??аЛ11ЗЕ о,"=::-.:.-4 .--;:: . х ??ар-.к сг лавон можно пг име" н;:;:.::= у-;: "; ..:;:=::.:=,. вариант компононки :.; з - . =:: —: -;", .-.."-"-.=-.- - Он 1:.Эготонляя тольИ{ т г :. " "- -" х = ---" ., г"-е!1 изме?енг я : т —, С", . 0 G! ":-=.-, :О Н,Л ттн НЫ Х И 1:,: 8 и C «i Н H 0 Câ ;пптт:с- тп и —,. с птт {-:тп>р п{Етптт !Г{»т{e{! rQ т т {Я вЂ”,.пilQG Этг. .т C!;?Ó 1" Гта— ° тп.«.;и Ст п тт "О: ",у C пот?от?{.,ЗОВ а?!iie! 1 -Обсоаэцов, — с-= --т= -р-2-G ò Э- про-17а т Я ... С;т. Л Ю совй. ЕН1 Я ТОЧНОСТТИ Ста.-,:.:;:ЭР: Н:=?Е -СсоаЗЦЫ С ЗаПЛаНИРОНаННОИ = .. —:= -:=:=-,?-.Ня э.т?е:.".Энто причем « —;=тск,.- ...,?ЕНЯЮ «СОД {ЭжаНИЕ ЭЛЕ!,;Е?-.; —,а -- ННУТОЕН{тera CTHHÄHÐта, =: с .,Дер .:.а?- -.?е ках дcгo из осталь:с 0 Пт. Х = {.= ..i! ОН СОХРа! ЯЮТ 1?ОСТОЯННЬ{{1 И Оав .Ы«1 СО=?ТНЕМУ СОДЕРжанию ЭТОГО ЭЛЕ Мспт= та я B."".12!H3 {p {{8?«& Г?ООбаХ Z а В QC ав " — ". ?1 -гастI1 C "ан{4а1ЭТН -{Х Образцов, . вЂ,л:; ка::-цгсгс анализируемого элемента для на:п;".{-:.Иь - .ей H наибольшей его кон 581 388 Составитель С.Соколова Техред 3,Фанта Корректор A. Лакида Рецаквор E.Ãîí÷àð &ау«ав Ф564/34 Тираж 865 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113О35, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Феи - концентрация анализируемого вщйаанта1 К - постоянная величина, равная еуимв средних для данной «аналитическсЮ задачи сбдержангй третьим элементов t в - коэффщиент самопоглощения > - постоянная определяют концентрацию элемента в Общмще.ю Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Спектральный анализ ферросплавов, ГНТИ, Свердловск, 1962. 2. Сорокина И.Н., Сокращение количества эталонов при проведении спектрального анализа,"Информационнотехнический листок" ЛДНТИ, Л,, 1955, М 6(6113 .
