正文 第五章 看譜分析基礎(一)(2 / 3)

概括地說,光譜線的強度與激發溫度單位體積內處在基態的原子數、原子激發到某一高能態的激發能量場以及能級間的躍遷幾率等因素有關。在光譜分析時,如選定某一波長的譜線作為分析線,則原子的激發能量氏和躍遷幾率可視為常數;選定激發條件,使光源溫度也控製為穩定值,則可將激發溫度也視為常數;同時考慮到單位體積內處在基態的原子數是與樣品中單位體積內原子數成正比的。則光譜線強度與被分析元素在樣品中的含量為正比關係。

在進行光譜兔量分析時,並不能從測定元素譜線的強度來計算元素的含量。其原因一方麵是由於聯係譜線強度及元索含量的公式中某些物理常數尚無精確的數值。另一方麵是由於不能控製試樣在蒸發過程中的條件達到十分穩定。針對第一方麵,解決的辦法是采用標準樣品,與分析樣品作比較。針對第二方麵,解決的辦法是采用內標準法。

所謂內標準法,是在作分析時,采用測定相對強度的方法。一般選擇一條基體元素的譜線作內標線,或稱比較線、與分析元素的譜線中選定的分析線,組成均稱的分析線對,相應地可以測定線對的相對強度。

折線對的均稱性是指當光源不穩定而波動時,分析線及辟標線的強度分別受刦影響而變化,但線對的強敘比逾持穩碧不變。滿足這樣要求的才是均稱的分析線對,術是任意選擇一條分析線及一條內標錢都能組成均稱的分析一線對。同樣可以療低由於光滅不穩定,對分析結果準確度的影響。看一分析生要塊狀或狀的金屬與合金樣品的分析,而基體元素譜線為內標線。如爾定鋼中合金元素時,多以鐵線為內標線。測定有色合金中的某些元素,用鐵電極作蹄助串極時,也可用鐵電極提供的鐵譜線作內標線。

看譜分析中,人的眼睛對兩個強度不噚的譜線作出正確的定量的強度估計是很難的,但較易午準確遍確定兩根並列在一起的譜線強度是否相等。所以需在分析線旁找一條強度相近或相等的基體元素線作為內標線、轉這個強弱的比較作為確定元素含量的標誌。為使分析準確和分析更大範圍,可在不同的色區範圍選擇幾條分析線和若幹湊內標線,分別組成分析譜線組。當然這些線對都應該是均稱的。均稱性愈強,分析結果的準確度愈高。在實際工作中,這些線對線組的分析標誌都通過嚴密的選擇試臉,並經過全麵生產實踐中考驗後總結出來的。

5.2激發光源

用來激發樣品的能源,即激發光源。激發光源的作用,是將試樣鮝發成氣悉,同時將餓樣申客組分的原子激發,挺之產生特征光譜。光源的性能影響光譜分析的靈敏度初準確度,因此應當正確選擇看譜分析所用的光源。

光源一般有非電光源和電光,它們所能提供的激發能量不一樣。激發能量較低,隻能激發第一族和第二族金屬元素的光譜。而電光源的溫度較高,習慣上用來分析需要較高激發能量的元素。根據各種分析任務的要求,目前常用的電光渾有:直流電弧、交流電弧、高壓火花和低壓火花等。各類光源都具有自己的特性和應用範圍。沒有一種光源能夠適合所有分析任務的要求。看譜分析中,常用的是交流電弧和低壓火花。

一、交流電弧

交流電弧分為高壓交流電弧和低壓交流電弧兩種。高壓交流電弧可以利用高壓電把弧隙擊穿而放電。用於分析,真有靈敏度高,再現性好的優點。但因設備費用較大,操作不安全,已少采用。目前一般采用低壓交流電弧。低壓交流電弧光源是利用高壓高頻振蕩放電來引燃弧隙,用工頻低壓電路供電燃弧的。

交流電弧的燃弧過程如下:

在交流半周波期間,電壓通過升壓變壓器隊逐漸升至數千伏,此電壓加在兩個相隔一定距離的鎢質圓盤的輔助間隙上,同時通過高頻變壓器的初級線圈給電容充電,當電壓升至的擊穿電壓時,被擊穿,則便通過放電,在回路中產生高壓高頻振蕩電流,此電流通過耦合作用,在“的兩端感應出1萬伏以上的高頻高壓,此電壓使分析間隙擊穿。導通,就使電弧回路形成通路,使分析間隙進行燃弧。分析間隙在交流每半周期內一經引燃,電弧就持續下去,持續到此半周期中電源電壓低於燃燒電壓,電弧就熄滅了。等到下半周期在高壓高頻振蕩放電引燃作用下,電路重新點燃,這樣使低壓交流電弧維持不熄。加接紮、是用於小電流工作時,起穩定電流作用。

調節輔助間隙可以改變引燃回路的擊穿電壓和放電次數,將直接影響分析間隙能否擊穿及放電次數,影響光譜線的強度。

二、低壓火花

低壓火花有時也稱為電容電弧。交流電弧線路略加調整,即可轉變為低壓火花工作狀態用於看譜分析。低壓火花具有火花放電的性質,因為具有更大的激發能量,所以常用於難激發的元素的分析。用低壓交流電。。向大電容(10~100微法)進行充電,積累電能,然後向分析間隙放電,就是低壓火花的基本工作原理。

低壓火花與交流電弧一樣,需要一個引燃回路來引燃分析間隙。他們之間的區別在於電容器的容量不同,改用一個幾十微法的大電容即成為火花工作狀態。

分析間隙被引燃擊穿之前,電源通過進行充電,當被擊穿時,便通過放電,分析間隙每次放電後,電流很快中斷,因此低壓火花放電時間很短,電流具有脈衝性,放電聲音“啪!”“啪!”較尖銳,放電初期電流密度很大,稱為“硬性”放電。

在看譜分析中,調節輔助間隙使放電次數在每半周期1~2次。如果放電次數太多,則分析間隙擊穿不穩定。

三、常用國產看譜光源簡介

1.交流電弧發生器

流經過限流電阻再經高頻變壓器隊次級線圈加在分析電極的一端,另一端通過地線和機殼連接到分析電極。電流表指示低壓放電回路的電流。另一路經限流電阻到升壓變壓器,將電壓升至3000,加在輔助電極、電容器和初級線圈構成的高頻振蕩回路上。由該回路產生的高頻振蕩電壓再經高頻變壓器升壓後通過電容器,加在分析電極上。容量較小,起到高通濾波作用。和禮的接入有助於發生器在小電流時能穩定燃燒。當接通後,繼電器4工作,將60明的電容器接入電路。這時發生器由交流電弧轉為低壓火花工作狀態。為抑製高頻電流竄入變壓器的傍路電容器以保護變壓器和電阻器。是隔離變壓器。

交流電弧發生器的工作電流為4.5~5,是固定不可調的。若需要大電流工作,則在外附加電阻插孔上接外附加電阻。發生器在接外附加電阻後,其最大工作電流也不允許超過10,發生器工作電流超過5時,必須間歇工作,開機三分鍾停機三分鍾。不得連續工作。

2.交流電弧低壓火花發生器

型光源的特點是省去了笨重的隔離變壓器,並由兩隻繼電器自動換相,使外殼不帶電,起到自動識別電源極性並自動換相的功能,以及自動保安的作用。

在正常情況下為火線,但當電源反相時,為火線,的線圈有電流通過工作,將觸點往下吸,使之分別與和接觸,從而起到自動反相的作用。