Способ определения концентрации атомов щелочного металла в пламени пиротехнического состава

 

С- сСнтН1 -тсхиичс<л .

ОП САНИЕ

ЙЗОБРЕТЕЙИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<„,767561

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 200978 (21) 2665634/18-25 (51)м KA 3

G 01 J 3/30 с присоединением заявки И9— (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 300980. Бюллетень М 36 (53) УДК 535. 33 (088.8) Дата опубликования описания 051080 (72) Авторы изобретения

Л. Я. Кашпоров; А. Н. Столяров, Н. M. Божинский и A. Г. Распорин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ АТОМОВ

ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА В ПЛАМЕНИ ПИРОТЕХНИЧЕСКОГО

СОСТАВА

Изобретение относится к технике измерения параметров ниэкотемпературной плазмы, а более конкретно, концентрации атомов щелочного металла, в пламени пиротехнического состава.

Известен ряд способов определения концентрации атомов в плазме: по интенсивности спектральной линии и ее оптической толщине (1).

Наиболее близКим техническим решением является способ определения концентрации атомов по величине оптической толщины в максимуме самообращенной резонансной линии (2). Этот способ основан на соотношении, связывающем расстояние между максимумами интенсивности самообращенной резонансной линии и величину оптической толщины в максимумах с измеряемой концентрацией. Оптическая толщина в мак-20 симумах находится по графику, связывающему эту величину с параметром неоднородности источника, который опред "яют либо эксперимент ьно путем 25 введения добавок в пламя, либо путем расчета с использованием зависимости распределения температуры по сечению

/ пламени. Для реальных пиротехнических пламен, параметр неоднородности которых практически всегда неизвестен, такие способы определений данного параметра невозможны, так как введение добавок совершенно изменяет свойства пиротехнического пламени, а измерение зависимости распределения температуры по сечению пламени незозможно иэза присутствия в пламени поглощений и рассеивающей конденсированной фазы со значительной оптической толщиной.

Недостатком известных способов является недостаточная точность анализа, в результате чего они могут быть применены только к однородным оптическим тонким газовым источникам излучения..либо к источникам излучения, для которых параметр неоднородности известен или может быть определен.

Целью изобретения является повышение точности анализа при неизвестных параметрах неоднородности.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что измеряют половину ширины контура самообращенной резонансной линии на высоте, равной половине интенсивности излучения в максимуме самообращенной линии, измеряют диаметр пламени и определяют

767561 чного метал- .висимости от типа уширения линии), определяют гутем фотографирования ле

Пример 1. Для определения концентрации атомов цезия в пламени ййротехнического состава регистрируют

10 контур самообращенной резонансной линии цезия с длиной волны Л = 4555 A (или контур самообращенной резонансной линии цезия с длиной волны Л ю = 4593 А ) и определяют значение величины (111! =1О ). При типичных усЛовиях в пламени (температуре Т 3-10 К, З о концентрации электронов п г 10

fQ

10 см ) соотношение t >10 для дан ных линий выполняется всегда, эти линии испытывают штарковское уширение и величину б определяют по соответствующей формуле для штарковского уширения. Необходимое для данного вычисления значение концентрации электронов пе определяют по полуширине оптически тонкой линии излучения цезия с длиной волны Л = 6824 Й (или линии излучения цезия с длиной волны Л = — 6870 Я ), испытывающей квадратичное, уширение Штарка.

II p и м е р 2. Для определения концентрации атомов лития в пламени пиротехнического состава регистрируют контур самообращенной резонансной ли-йий излучения лития с длиной волны

7 = 6707 А и определяют величину () (- ) ), Данная линия при приведенных вьые условйях в пламени испытывает доплероЪское"уширение, поэтому величину б определяют по формуле для

40 доплеровского уширения.

Предложенное техническое решение позволяет с большей точнОстью опреде" лять койцейтрацйю -атомов щелочного металла в пламени пиротехнического со;

45 става, знание которого дает более полную информацию о полноте сгорания, степени ионизации, количественному содержанию металла в образце и т. д.

Формула изобретения

50 концентрацию атомов щело ла по формуле . где и, — концентрация атомов щелочного металла; — постоянная Планка; — частота резонансной линии йзлучейия

 — коэффициент Эйнштейна для данного перехода;

С вЂ” скорость света, — диаметр источника излучения — половика ширины линии в отсутствие поглощения, котору определяют в зависимости от типа уширения данной резонансной линии; /„ — частота, при которой интенсивность излучения равна половине"ййтенсивностй- йэлучения в максимуме.

Формула (1) следует из того установленного экспериментально факта, -что для самообращенной резонансной линии щелочного металла в широком диапазоне значений параметра неоднородности и источника излучения (1,25

4 и 6 10) и при достаточно большой оптической толщине о в центре линии (10) выполняется соотношение

@ i- 4о

Ь4о

С т-б, . 4 . — оптическая толщина в центре самообращенной линии.

Па фигуре представлен контур резонансной самообращенной линии при -, > 10. По вертикали отложена интенсивность излучения в относительных единицах (за единицу принята интенсивность излучения в „максимуме), по горизонтали — частота излучения. Частоты (1,„,), и ()),„ „ ) СоответСтвуют

" частотам; при которых -ййтенсивность излучения максимальна, (1) „ )„ и (),),- — частоты, при которых интенсивность"излучения равна половинемаксимальной.

Способ опре (еления концентрации атбмов щелочного металла в пламени пиротехнического состава по резонансной самообращенной линии излучения

" эТ15го металла соСтойт в следующем.

Регистрируют фотографически (или фотоэлектрически) контур самообращенной резонансной линии излучения щелочного--металла",- койцентрацйю атомов которого определяют, удовлетворяющей условию о) 10 и подверженной какомулйбо " Оп Ж37елеййбму типу уширенйя; измеряют половину ширины контура на высоте, равной половине интенсивности — йзл7 4ения "в маКсимуме, определяют величину полуширины данной резонансной линии в отсутствие поглощения (в- за -" пламени величину диаметра пламени и находят концентрацию атомов по формуСпособ определения концентрации атомов щелочного металла- в пламени пиротехнйческого состава, заключающийся в том, что регистрируют контур самообращенной резонансной, лиНии этого металла, диаметр пламени, о т л ич а ю щ и и с ÿ тем, что, с целью йовышвния точности анализа при неизвестной степени неоднородности, <0 измеряют половину ширины контура самообращенной резонансной линии на высоте, равной половине интенсивности излучения в максимуме и определяют

Концентрацию атомов из соотношения:

767561 п = 0,56 —, (3 -"о) у где

Составитель Е. Карманова

Редактор Н. Коляда Техред Э. Фечо Корректор В. Братяга

Тираж 713 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7180/36

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4! и — концентрация атомов шелочного металла;

h — постоянная Планка; — частота резонансной линии излучения;

8 — коэффициент Эйнштейна для данного перехода;

С вЂ” скорость света; — диаметр пламени; о — половина ширины контура резонансной линии излучения в отсутствии поглошения, которую определяют в зависимости от типа уширения данной спектральной линии;

А - частота излучения, при которой интенсивность излучения спектральной линии равна половине интенсивности

5 в максимуме.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Ф 533833, кл. G 01 У 3/00, 1974.

f0 2. Нефедов И. A. и др. Экспериментальное исследование атомов в канале МГД-генераторе установки У-02, в сб. "Магнитодинамический метод получения электроэнергии", "Энергия", 35 1972 (прототип).