Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
310
пример анализ инертного газа, полученного из воздуха; сопоставление спектрограмм позволит внести необходимые коррективы. Погрешность при определении изотопного отношения только по спектрограмме анализируемого газа обычно больше при низких значениях т/е, т.е. при определении соотношения изотопов водорода или гелия.
Для определения изотопных отношений и содержания индивидуальных изотопов наиболее удобны специальные масс-спектрометры типа МИ (см. табл. 5.1). Они снабжаются устройствами для корректировки пиков на спектрограмме таким образом, что изотопное отношение достаточно точно может быть определено непосредственно по высоте пиков спектрограммы анализируемого газа.
I
А
1
А
Кгу
Эмиссионная спектроскопия
Идентификация и качественное определение чистоты газов.
Эмиссионная спектроскопия — ценный метод идентификации индивидуальных газов и определения их чистоты. Надежного универсального метода количествен- ^
ного анализа сложных газовых смесей с использованием эмиссионной спектроскопии до настоящего времени не разработано, однако она во многих случаях успешно применяется для количественного определения одной примеси в газе, например азота в аргоне и др.
Для получения спектра обычно используют излучение электрического разряда. Прямую или Н-образную разрядную трубку заполняют исследуемым газом под давлением 0,5— 10 мм рт. сг. и подают напряжение переменного тока порядка нескольких киловольт. По сравнению с прямыми' Н-образные разрядные трубки позволяют направлять в спектроскоп сосредоточенные пучки излучения повышенной интенсивности.
Трубки изготовляют из стекла, характеризующегося минимальным поглощением в той области спектра, в которой осуществляется анализ. При работе в УФ-области спектра трубки-изготовляют из плавленого кварца или увиолевого стекла. Удобство представляет конструкция трубки с вставными окнами из соответствующих материалов (рис. 5.9), которые приваривают или приклеивают специальными адгезивами [30]. При работе в ИК-области спектра окно делается из сапфира.
Рис 5.9. Трубка для возбуждения разряда в газах: 1 — корпус трубки; 2 — лучепро-кицаемая пластинка.
311
Разрядные трубки имеют впаянные электроды; иногда электроды располагаются вне трубок в виде концевых обкладок, и тогда возбуждается так называемый безэлектродный разряд. Этот способ возбуждения разряда имеет определенные преимущества, поскольку при небольших давлениях электроды могут поглощать некоторые компоненты анализируемой смеси и частично изменять ее состав; однако при наличии впаянных электродов для возбуждения разряда требуется меньшее напряжение. Безэлектродный разряд легче возбуждается при более высоких частотах, и для этой цели помимо генератора типа «Тесла» широко используются электронные схемы.
Излучение анализируемой смеси направляется в щель спектрометра и дает совокупность спектральных линий. В видимой области спектра эти линии имеют различную цветовую окраску, которая хорошо воспроизведена в руководстве [31]. Как в видимой, так и в невидимых областях спектра линии могут быть идентифицированы также по длинам волн, указываемым на шкале спектрометра.
Интенсивность спектральных линий в большой степени зависит от конфигурации и размеров разрядной трубки, напряжения н частоты питающего тока, температуры, оптических характеристик спектральной аппаратуры и от наличия других газов. Интенсивность линий, зафиксированных на спектрограмме, зависит также от сенсибилизации использованной фотографической эмульсии. В силу этих причин практически невозможно дать универсальную таблицу абсолютной чувствительности спектральных линий, и в справочниках интенсивности даются в относительных величинах. В табл. 5.5 [32] приведены длины волн спектральных линий инертных газов, наиболее удобные для их идентификации. Интенсивности указаны по 5000-балльной шкале.
Структура спектра зависит также от давления газа и частоты разрядного тока. Например, при низких давлениях и частоте 60 гц большинство линий аргона лежит в красной области спектра и только несколько линий наблюдается в голубой области. С увеличением частоты разрядного тока в спектре просматриваются в основном голубые и зеленые линии. Красные линии становятся слабыми или вовсе исчезают.
При отсутствии примесей все инертные газы имеют очень резко очерченные линии с темными промежутками. Большинство загрязняющих примесей дают пестрые спектры с большим числом полос, многие из которых интерферируют с основным спектром и мешают идентификации инертных газов. Очень важно исключить пары ртути, которые дают очень яркий паразитный спектр. Удалить пары ртути можно вымораживанием или пропусканием пробы над золотой фольгой. Поскольку полностью освободиться от ртути не удается, в табл. 5.5 указаны наиболее яркие линии ртути. Идентификация инертных и сопут-
312
Таблица 5.5
Газ
Давление в разрядной трубке, мм рт. ст.
Не
Ne
Ar
4,0
5,0
1,5
Длина
о
волны, А
Относительная интенсивность
5875,618 5015,675 4713,143 4471,477 4387,928 3888,646 5881,895 5852,488 5748,299 5944,834 5448,508 5400,562 5341,093 4715,344 4712,060 4710,058 4708,854 4704,395 4363,794 4044,418 5451,650 4348,110
