Ваша промислова безпека!
Телефон у Дніпропетровську
+38 (0562) 368704
+38 (067) 0090020

Спектральний аналіз металів

Метод атомного емісійного спектрального аналізу дозволяє визначати хімічний склад речовини за спектрами випромінювання. Аналізований матеріал диспергує під дією джерела збудження (електрична дуга або іскра, полум'я, плазма). На короткий (близько 10-7с) проміжок часу електрони атомів або іонів речовини, що випарувалась, переходять на більш високі енергетичні рівні і повертаються в стійкий  не збуджений стан. При цьому відбувається виділення енергії у вигляді випромінювання з певною довжиною хвилі, характерною даному енергетичному переходу.

Энергетический переход

В результаті виникає серія спектральних ліній, властивих певному хімічному елементу, яка може бути зареєстрована за допомогою оптичних приладів. Довжина хвилі випромінювання, реєстрованого в атомному аналізі, знаходиться в межах від 150 до 800 нм.

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

За способом реєстрації розрізняють:

  • візуальний спектральний аналіз (стилоскопіювання, видима область спектра 400-760 нм);
  • спектрографічний метод (реєстрація атомних спектрів на фотопластину);
  • спектрометричний метод (прилади з фотоелектричною реєстрацією спектра).

Інтенсивність спектральної лінії пропорційна кількості випромінюючих атомів. Емпірично формула залежності інтенсивності спектральної лінії від концентрації елемента в пробі була встановлена ​​в 1930 році Б.В. Ломакіним:

I=a*C b (формула Ломакина-Шайбе).

Тут I - інтенсивність спектральної лінії, С - концентрація елемента в пробі. Варіаційні параметри a і b будуть різні для різних умов збудження спектру, умов атомізації і концентрацій елементів. На вузькому діапазоні вимірюваних концентрацій ми можемо вважати їх постійними і тоді залежність lg I - lg C буде лінійною. На практиці для визначення концентрацій використовують аналітичну пару ліній: разом з лінією елемента вибирають лінію порівняння (як правило лінію основи з потенціалом збудження, близьким або рівним потенціалу аналітичної лінії) і будують графік в координатах: логарифм відносної інтенсивності - логарифм концентрації lg(Iан/Iср) – lg C.       

Користуючись відомою залежністю, побудованою за трьома і більше еталонами, знаходять концентрацію невідомого елемента.

Для експрес-аналізу користуються одним еталоном або стандартним зразком з відомими концентраціями, за яким корегують дрейф графіку (метод контрольного еталона).

Оптичні схеми апаратури для атомного емісійного аналізу вельми різноманітні. Схема пристрою спектрометра з фотопомножувачем демонструє загальні принципи формування і реєстрації атомних спектрів:

Схема устройства спектрометра с фотоумножителем

Техніка сучасного атомного спектрального аналізу сталей і сплавів найчастіше використовує ультрафіолетову частину спектру. В якості засобів реєстрації використовуються CCD матриці (Charge-Coupled Device).

Більш повно з методиками і технікою спектрального аналізу можна познайомитися в наступних книгах:

  • Свентицький Н.С., Візуальні методи емісійного спектрального аналізу, М., 1961.
  • Сухенко К.А., Спектральний аналіз сталей і сплавів. Оборонгіз, 1954.
  • Зайдель А.Н., Основи спектрального аналізу, М., 1965.
  • Ротман А.Є. Воробейчик В.М., Довідкова книга з емісійному спектральному аналізу, М, 1981.
  • Дробишев А.І., Основи атомного спектрального аналізу, СПб., 1997.