Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_10964
.pdf
определения количества присутствующих в них компонентов. Для некоторых других веществ
удовлетворительный количественный химический анализ не разработан. [Цена 11-] Цена 4s
Спектрографический анализ, по-видимому, обладает преимуществами перед количественным химическим
анализом при контроле производства сплавов. В действительности были предложены некоторые методы
количественного спектрографического анализа, для которых можно обратиться к источнику 60:
Локьер, Фил, Перевод. Рой. Общество 164, II, стр. 479 (1874) Хартли. Хим. Общество Журнал 33, стр. 210
(1882); & Фил. Перевод. Рой. Общество 175, II, 65 стр. 49,325 (1884); Поллард и Леонард. Рой. Общество
Дублинские протоколы.
(2)
II, стр. 217, 229, 257 и далее.
(1908); де Грамон. Comptes Rendus 144, 70 стр. 1101 (1906), 159, с. 6, (1914).
де Грамон и Буасбандро, «Анализ спектра» Ж. Германа, Париж (1923).
Меггерс, Кисс и Стимсон, Бюро стандартов США, № 75. Научные документы.
444, Том 18, стр. 235 (1922).
Герлах и Швейцер. Спектральный анализ химических выбросов. Леопольд Восс, Лейпциг (1930). 80 Твайман
Ф. Жур. Общество Хим. Инд. 46, стр. 284, 307 (1927).
Герлах В. з.с., мех:анорг. и всег.
химия 142,389 (1925).
Швейцер Э. Зс. мех анорг и все. 85 Chemie 164,127 (1927).
Рейс А. Die Naturwissenschaften, с. 1114 (1926).
Seheibe & Neuhiusser, Zs. fur angew.
Химия. 41, стр. 1218 (1928). 90 Твайман и Симеон. Перевод. Оптическое общество, 81, 169 (1930).
Предложенные методы вызывают возражения, поскольку (1) они основаны на определении длины
спектральных линий, зафиксированных на фотопластинке, что затрудняет определение длины линий, которые
постепенно затухают и не заканчиваются резко, или (2) они зависят от определения длительности
зафиксированных на фотопластинке спектральных линий, что не предполагает высокой точности, или (3) они
включают фотографирование фотопластинки.
[спектры анализируемого образца и ряда стандартов известного состава на одной фотопластинке с
использованием одинаковых условий искры или дуги для каждой экспозиции, или (4) для сравнения требуются
пары фотозаписанных спектральных линий одинаковой интенсивности, одна из которых соответствует
исследуемому элементу, а другая – основному элементу сплава, с аналогичными парами линий одинаковой
интенсивности, записанными с серии образцов известного состава, и не каждый сплав дает пару линий
одинаковой интенсивности.
Согласно изобретению, сплавы, содержащие заданное соотношение желаемого элемента, получают путем
периодического определения соотношения элемента посредством получения на одной и той же
фотопластинке спектрограммы сплава и фотоэталона интенсивности света, измерения непрозрачности
эталона и пары выбранных линий спектрограммы, определения отношения интенсивностей выбранных
спектральных линий путем сравнения указанных значений непрозрачности, оценки этого отношения в
терминах соотношения элемента в исследуемом сплаве путем сравнения с данными аналогичных испытаний
образцов известного состава и внесения такой поправки в количество элемента в сплаве, как это указано в
результате испытания, которая необходима для достижения заданного соотношения.
Наш метод определения доли элемента основан на предположении, что интенсивность спектральной линии ia
в спектре смеси элементов пропорциональна концентрации этого элемента в смеси. Это предположение
можно предсказать на основе квантовой теории света. Согласно современной квантовой теории излучения
света, особенно светящихся газов, физики в целом считают, что световая энергия излучается в определенных
квантах или количествах, причем точное количество, составляющее квант света, связано с частотой этого
конкретного света. Эти кванты света излучаются отдельными атомами в процессах, характерных для
конкретного атома. Считается, что излучение света происходит одновременно с изменением энергетического
состояния атома с более высокого на более низкое. В электрическом разряде, таком как дуга или искра,
атомы могут быть переведены в эти более высокие энергетические состояния тем или иным процессом —
например, под воздействием свободных электронов — и тогда говорят, что они находятся в возбужденном
состоянии.
Концентрация атомов в данном возбужденном состоянии будет пропорциональна концентрации атомов этого
типа в паре дуги или искры. Этот пар, разумеется, образуется в результате испарения атомов с электродов
под воздействием тепла и, возможно, также электрической энергии.
В случае электрической дуги мы обнаружили, что интенсивность спектральных линий изменяется также в
зависимости от силы тока дуги. Однако мы обнаружили, что в каждом случае существует определенный
диапазон интенсивностей тока 75, в пределах которого вариации настолько незначительны, что ими можно
пренебречь, и именно в этом диапазоне необходимо работать, если необходимо добиться максимальной
точности.
Это открытие является важной особенностью нашего процесса.
В нашем методе мы не пытаемся проводить абсолютное измерение интенсивностей спектральных линий, а
также не пытаемся проводить коиу.
Сравнение спектрограммы неизвестного образца 85 со спектрограммами известных сплавов. Наш метод
основан на сравнении соотношений интенсивностей выбранных спектральных линий в спектре неизвестного
образца. Мы пытаемся измерить только отношение интенсивностей. Наш метод основан на предположении,
что заданное отношение интенсивностей выбранных спектральных линий в источнике характерно для
заданной концентрации в источнике элемента, порождающего одну из этих линий. Выбранные линии могут
быть взяты либо из спектра одного и того же элемента, либо из спектров разных элементов в источнике.
Таким образом, интенсивность различных спектральных линий одного и того же элемента 100 может
изменяться с разной скоростью в зависимости от процентного содержания этого элемента в источнике.
Следовательно, по соотношению интенсивностей таких спектральных линий элемента в сплаве 105 можно
определить процентное содержание этого элемента в сплаве данного типа. Поскольку изменение отношения
интенсивностей спектральных линий данного элемента, как ожидается, будет меньше, чем изменение
отношения интенсивностей чувствительной линии одного элемента по отношению к нечувствительной линии
другого элемента, спектроскопический анализ, основанный на относительных интенсивностях двух линий
данного элемента в сплаве, в общем случае будет менее точным, чем анализ, основанный на относительных
интенсивностях чувствительной линии одного элемента и нечувствительной линии другого элемента.
В случае никель-бариевых сплавов мы выбрали линию никеля с длиной волны 4546,9 ангстрем и линию бария
с длиной волны 4554,0 ангстрем. Эти линии выбраны не только потому, что линия бария чувствительна, а
линия никеля нечувствительна, но и потому, что они близки по длине волны. Это делается потому, что
фотопластинки в разной степени чувствительны к свету с разной длиной волны 130 418,298 418,298, и,
выбирая линии, близкие друг к другу по длине волны, этот источник ошибки устраняется.
Следует понимать, что точность нашего метода в значительной степени зависит от правильного выбора
спектральных линий, наиболее подходящих для получения точных результатов, и этот выбор будет
варьироваться в зависимости от элементов, содержащихся в исследуемых материалах, а также от диапазона
встречающихся концентраций.
До сих пор мы говорили об отношении интенсивностей спектральных линий в источнике, тогда как все, что мы
можем точно измерить, — это отношение непрозрачности изображений спектральных линий, полученных на
фотопластинке. Соотношение 6 непрозрачностей изображений не совпадает с соотношением
интенсивностей, поэтому необходимо оценивать непрозрачность по интенсивности. Другие экспериментаторы
обнаружили, что простейшее соотношение существует между непрозрачностью и логарифмами
интенсивности, и хотя можно использовать и другие соотношения между этими физическими величинами,
наиболее удобно использовать самое простое.
Теперь представляется очевидным решением непосредственно измерить непрозрачность спектральных
линий с помощью микрофотометра и считать соответствующие интенсивности по стандартной кривой,
показывающей зависимость непрозрачности от интенсивности. Это привело бы к серьезным ошибкам,
поскольку нет двух одинаковых фотопластинок, а наклон кривой непрозрачности-интенсивности изменяется
не только в зависимости от состояния эмульсии на пластинке, но и от длины волны света, на которую она
экспонируется, и других факторов. Поэтому необходимо составить для каждой пластины собственную кривую
зависимости непрозрачности от интенсивности, и это можно сделать с помощью метода, разработанного
Хансеном и описанного ниже. После этого непрозрачность выбранных линий на пластине, выявленная
микрофотометром, может быть оценена в терминах интенсивности, или, точнее, в терминах логарифмов
интенсивности, путем сопоставления с калибровочной кривой зависимости непрозрачности от интенсивности
на той же пластине. Логарифм отношения интенсивностей будет равен разности логарифмов интенсивностей.
Теперь мы имеем отношение интенсивностей выбранных линий бария и никеля в сплаве, и мы знаем, что это
отношение характерно для определенной концентрации бария в сплаве. Для оценки соотношения по
содержанию бария необходимо повторить процесс с рядом бариево-никелевых сплавов, содержание бария в
которых известно по результатам химического анализа или любым другим способом. Затем можно построить
кривую, показывающую зависимость между процентным содержанием бария и логарифмами отношения
интенсивностей. Затем соотношение для неизвестного вещества можно оценить с точки зрения содержания
бария, используя полученную кривую. 70 Способ осуществления изобретения подробно описан в связи с
прилагаемым чертежом, на котором изображены устройство и типовые схемы, используемые при выполнении
данного способа.
На рисунке 1 представлен типичный график, демонстрирующий зависимость степени почернения линии на
фотопластинке от интенсивности света, создающего эту линию. 80 На рисунке 2 представлена схематическая
иллюстрация одного из методов получения спектра и спектрографического оборудования, используемого для
его записи.
На рисунке 3 представлена репродукция фотопластинки, демонстрирующая записанный спектр и шкалу
интенсивности света.
На рисунке 4 показан вид сбоку, а на рисунке 5 — вид сверху аппарата, используемого для воспроизведения
шкалы интенсивности света на фотопластинке.
На рисунке 6 представлен вид сбоку ступенчатой диафрагмы, используемой в аппарате, показанном на
рисунках 4 и 5.
На рисунке 7 представлена схематическая иллюстрация 95-микрофотометра, который может использоваться
для измерения относительной непрозрачности спектральных линий и полос, составляющих шкалу
интенсивности света.
На рисунке 8 представлен образец, полученный с помощью микрофотометра.
На рисунке 9 представлена типичная кривая, используемая для оценки отношения интенсивностей в
процентах от содержания элемента в источнике.
На рисунке 10 представлена типичная кривая, показывающая изменение отношения интенсивностей
спектральных линий в зависимости от изменения тока дуги.
Как указывалось выше, определить абсолютную интенсивность спектральной линии — задача чрезвычайно
сложная, практически невыполнимая. Однако измерить относительную интенсивность спектральных линий в
любом заданном спектре относительно легко. Если имеется смесь или сплав металлов, в котором один
элемент является основным компонентом, а другой присутствует лишь в небольших количествах, можно с
достаточной уверенностью предположить, что присутствие менее значимого элемента не окажет
существенного влияния на свойства сплава.
Возбуждение спектральных линий основного элемента 120 будет происходить в то время как линии меньшего
элемента будут возбуждаться в степени, пропорциональной его концентрации в смеси. Это предположение
будет наиболее достоверным для таких элементов, которые не вступают в реакцию друг с другом при
возбуждении их атомов в электрическом разряде, используемом в качестве спектроскопического источника.
Если принять это предположение, то отсюда следует, что относительная интенсивность спектральной линии
меньшего элемента по отношению к интенсивности линии основного элемента будет пропорциональна
концентрации или процентному содержанию меньшего элемента в смеси или сплаве.
Результаты измерений, которые будут описаны позже, с высокой степенью точности подтвердят это
предположение. Отклонение от предполагаемой зависимости можно ожидать, когда процентное содержание
менее значимого элемента достаточно велико, особенно если этот элемент легче возбуждается и
ионизируется, чем основной элемент, как это происходит в случае бария и никеля. Это происходит потому,
что меньший по размеру и более легко ионизируемый элемент переносит больше электрической энергии, чем
ему положено, и излучает больше света, чем ему положено.
Подобное отклонение наблюдалось в случае бариево-никелевых сплавов.
Метод определения количества желаемого элемента в сплаве требует, во-первых, фотографирования
спектра сплава, а во-вторых, измерения относительной интенсивности определенных линий в
сфотографированном спектре. Соотношение между относительной интенсивностью и процентным
содержанием того или иного элемента определяется на основе измерений спектров анализируемых образцов
аналогичных сплавов, для которых процентное содержание элемента было определено химическим анализом
каким-либо иным способом. После установления этой зависимости можно анализировать любое количество
сплавов без дальнейшего обращения к тем, которые использовались для калибровки.
Далее изобретение будет описано на примере получения барий-никелевого сплава. Необходимые количества
элементов плавят в подходящей муфельной печи, используя небольшой избыток более легко окисляемого
бария. Когда состав становится однородным, его определяют, взяв образец и проведя дальнейшие действия,
которые будут описаны далее.
На рисунке 2 под номером 16 показан спектрограф обычного типа, оснащенный стеклянной призмой 17 и
линзами 19. Спектральный диапазон, зарегистрированный на пластинах, простирался от 4200 до 4700
ангстремных единиц. Расположение вспомогательных частей показано на рисунке 2. Образец для анализа
вырезают размером примерно в дюйм толщиной, 1 дюйм шириной и 1 дюйм длиной, и два таких куска,
обозначенные цифрой 10, затем вставляют в зажимы (не показаны), расположенные по дуге. Положение
зажимов относительно спектрографа следует поддерживать достаточно постоянным, но точное соблюдение
положения не является обязательным. Между образцом и спектрографом 16 установлен экран 12. В качестве
рассеивающего экрана может использоваться любой подходящий тип пластины, например, матовая
фотопластинка или запотевшее стекло. Экран выполняет двойную функцию: рассеивает свет от дуги между
двумя образцами и уменьшает интенсивность этого света на щели 18 спектрографа. Рассеивание света
гарантирует, что свет из каждой точки дуги достигнет фотопластинки, а уменьшение интенсивности 75
позволяет увеличить время экспозиции фотопластинки по причине, которая будет объяснена позже.
Два фрагмента образца сплава, подлежащего анализу, используются в качестве электродов электрической
дуги путем подключения их держателей к сети постоянного тока напряжением 220 вольт через
соответствующие резисторы, указанные на рисунке 1.4. Сопротивления регулируются таким образом, чтобы
через дугу проходил ток приблизительно 10 85 ампер.
Мы установили, что важно использовать дуговой ток соответствующей величины. Обращаясь к рисунку 10,
становится очевидно, что относительная интенсивность 90 линий бария и никеля в спектре быстро
изменяется при небольших изменениях тока при силе тока около 6–8 ампер, но при силе тока 95 около 10
ампер изменение относительной интенсивности при небольших изменениях тока незначительно. В настоящее
время невозможно поддерживать абсолютно постоянный ток дуги из-за множества факторов, влияющих на
его возникновение, но влияние колебаний можно минимизировать в данном конкретном случае, используя ток
дуги в диапазоне десяти ампер или более. В общем случае, если необходимо добиться наибольшей точности,
сначала следует построить кривую зависимости интенсивности от тока, как показано на рисунке 10, а затем
выбрать ток в той части кривой, где отношение интенсивностей остается практически постоянным.
Мы предпочитаем использовать постоянную дугу, а не искру, потому что искра ищет те места, где
присутствуют материалы с низкой работой выхода, такие как барий, в результате чего, если материал не
распределен по электроду однородно и в очень мельчайших частицах или количествах, пар будет богаче
материалами, излучающими электроны, чем сплав.
После того, как дуга проработает некоторое время и стабилизируется, а также после того, как часть металла
образцов расплавится и отпадет, фотографическая пластина 125 20 в спектрографе будет экспонирована.
Обычно делают три экспозиции длительностью 2, 1, 3 и 38 минут, и таким образом на пластине записываются
три спектрограммы образца. Таким образом, спектры четырех или пяти различных образцов можно
сфотографировать на одной пластине. Оптимальное время экспозиции для данного спектрографа и
фотопластинки будет варьироваться в зависимости от расстояния дуги от спектрографа, от силы тока и от
типа экрана 12.
Важно, чтобы время экспозиции было достаточно длительным, если анализируемый материал не является
идеально однородным и если требуется получить среднее значение процентного содержания менее
значимого элемента. Если материал неоднороден, и особенно если менее значимый элемент легко
возбуждается и ионизируется, как, например, барий, короткая экспозиция может зафиксировать спектр в
момент, когда процентное содержание менее значимого элемента, испаренного под действием излучения,
значительно отличается от среднего процентного содержания в материале. Фактически, очень
чувствительный тест на однородность образца можно провести, выполнив серию коротких экспозиций и
измерив относительную интенсивность спектральных линий на нескольких спектрограммах. С помощью этого
метода было обнаружено, что некоторые из предоставленных для анализа сплавов бариевого никеля были
неоднородными. Однако, если требуется определить средний процент, это можно сделать путем измерений
на спектрограммах с относительно длительным временем экспозиции. В течение двух-трех минут
значительная часть анализируемого образца расплавится и испарится под воздействием тока силой 10
ампер, а относительная интенсивность спектральных линий, зарегистрированных на спектрограмме, будет
такой же, как средняя относительная интенсивность в этом диапазоне.
При проведении химического анализа используется значительное количество материала, а результаты
показывают средний процент содержания элементов в этом количестве материала. Таким образом, мелкие
неоднородности не обнаруживаются. Было установлено, что среднее процентное содержание бария в
образце сплава, определенное спектроскопическим методом, очень близко совпадает с показателем,
определенным методом химического анализа.
Было установлено, что тип фотопластинок, используемых в спектрографе, является важным фактором.
Первые использованные пластины оказались неудовлетворительными, поскольку спектральные линии имели
разную относительную интенсивность на разных пластинах и даже в разных положениях на одной пластине.
Пластины не соответствовали обычному соотношению между непрозрачностью линии на пластине и
интенсивностью той же линии в источнике. Было установлено, что полихромные пластины Eastman не
содержат этого дефекта, и пластины этого типа использовались в анализах. Вполне вероятно, что на рынке
есть и другие тарелки, которые могут оказаться столь же удовлетворительными.
На рисунке 3 показан отпечаток с фотопластинки образца 20, содержащей запись, сделанную в соответствии
с нашим процессом, представляющую собой спектрограмму 21 образца материала, и на ней указаны линии
никеля и бария, выбранные для сравнения непрозрачности и интенсивности света, излучающего их.
На пластине также показана картина распределения интенсивности, которую теперь предстоит описать.
Следует понимать, что в нашем процессе мы используем пластину с негативом, а не позитивный отпечаток,
сделанный с пластины, но для удобства иллюстрации мы воспроизвели отпечаток на рисунке 3. 80 Как уже
упоминалось выше, существует взаимосвязь между непрозрачностью спектральной линии на спектрограмме,
записанной на фотопластинке, и интенсивностью той же линии в сфотографированном источнике. 85
Теоретическая основа этого метода анализа связана с относительной интенсивностью спектральных линий в
дуге, тогда как в распоряжении имеются только спектрограммы на фотопластинках, которые состоят из линий
различной непрозрачности или черноты. Следовательно, необходимо разработать какой-либо способ
определения на основе измерений относительной непрозрачности линий на спектрограмме относительной
интенсивности этих линий в спектре.
Как объяснялось ранее, зависимость между степенью черноты или непрозрачности спектральной линии на
фотопластинке и интенсивностью этой же линии в источнике i00 схематически показана на рисунке 1. В
значительном диапазоне непрозрачности, то есть примерно от точки А на кривой до точки В, можно выразить
соотношение формулой bi = A log I, где b — степень почернения или непрозрачности линии на пластине, I —
интенсивность той же линии в источнике, а A — постоянная для данной пластины, но варьируется в
зависимости от типа эмульсии, времени экспозиции, а также времени и способа проявления пластины. 115
Для целей анализа предпочтительны спектральные линии непрозрачности, лежащие в диапазоне, в котором
действительна эта формула, поскольку из них можно получить более точные показания чувствительности, но
при желании можно использовать и другие участки кривой. Поскольку для каждого анализируемого образца
делается несколько снимков, чтобы гарантировать наличие линий желаемой интенсивности.
Для оценки величин, входящих в приведенную выше формулу, используется другой прибор, который
записывает на пластину, используемую для фотографирования спектров анализируемых материалов, серию
полос 130 418 298 или полос различной степени черноты, причем эта серия полос создается светом с
интенсивностью, изменяющейся в известном соотношении в последовательных полосах. На рисунке 3
представлена репродукция фотопластинки, на которой записана спектрограмма и один из вариантов такой
серии полос. Этот метод определения шкалы интенсивности фотопластинки был разработан Хансеном (Zeit.
fur Phys. 29. 856, 1924).
На рисунках 4, 5 и 6 схематически показаны устройства, которые могут быть использованы для получения
изображения, на основе которого определяется шкала интенсивности фотопластинки. Он состоит из лампы
накаливания 22, свет от которой проходит через фильтр 24, рассеивающий экран 26, ступенчатую диафрагму
28, цилиндрическую линзу 30 и сферическую линзу 32 и падает на фотопластинку 20. Эта ступенчатая
диафрагма 28 подробно показана на рисунке 6. Она состоит из непрозрачного экрана, снабженного рядом
отверстий 36.
Все отверстия имеют одинаковую высоту, но различаются по ширине в логарифмическом соотношении, то
есть отношение логарифмов ширины последовательных ступеней постоянно.
Следовательно, общее количество света, проходящего через последовательные этапы, изменяется в
логарифмическом соотношении. Фильтр 24 выделяет из белого света лампы полосу цвета, предпочтительно
сине-фиолетовую, поскольку в этом диапазоне находятся спектры, подлежащие измерению.
Эта полоса будет достаточно узкой, чтобы чувствительность фотопластинки оставалась практически
одинаковой во всем диапазоне. Кроме того, полоса будет выбрана в спектральном диапазоне, включающем
линии, интенсивность которых подлежит сравнению. Диафрагма 28 и пластина 20 расположены в
сопряженных фокусах сферической линзы 32, а сферическая линза 32 и диафрагма 28 — в сопряженных
фокусах цилиндрической линзы 30.
Данная оптическая схема создает на пластине 20 полос света, соответствующих черным полосам 36' на
рисунке 3, интенсивность которых пропорциональна ширине соответствующих ступеней диафрагмы 28.
Поскольку эти ширины определяются на основе измерений, относительная интенсивность света в отдельных
полосах известна. Поскольку интенсивность в последовательных полосах находится в логарифмическом
соотношении, почернение пластины в последовательных полосах будет иметь линейное изменение в
соответствии с законом b=A log I в определенном диапазоне интенсивностей.
Степень почернения или непрозрачности фотопластинки может быть измерена с помощью
саморегистрирующего микрофотометра. В настоящее время доступно несколько видов, подходящих для этой
работы. Прибор, использованный в данном исследовании, был изготовлен компанией Kipp and Son из
Делфта, Голландия. Схематическое изображение этого прибора представлено на рисунке 7.
Прямая нить накаливания 38 вольфрамовой лампы фокусируется с помощью линзы на узкой щели 42, и очень
маленькое, резкое изображение этой щели формируется с помощью 70 линзы 44 на эмульсии фотопластинки
20, несущей спектрограммы и метки интенсивности. Часть света поглощается серебром в эмульсии
фотопластинки, а весы 75 проходят через другую линзу 46 и фокусируются на контактах термоэлемента 48.
Нагрев термопары падающим на нее светом генерирует ЭДС, которая вызывает пропорциональный ток,
проходящий через гальванометр 50, и соответствующее отклонение стрелки. Луч света от подходящего
источника 52 отражается зеркалом гальванометра 54 и фокусируется на полоске 85 высокоскоростной
светочувствительной бумаги 56, закрепленной на барабане 58. Количество света, проходящего к
термоэлементу 48, уменьшится, когда спектральная линия пластины будет включена в световой луч на
величину 90, которая изменяется в зависимости от непрозрачности линии.
Соответствующее изменение тока через гальванометр 50 вызывает пропорциональное отклонение светового
луча на барабане 58. Пластина 20 проходит через световой луч, а барабан D одновременно вращается с
помощью соответствующих шестерен и червяков 60, приводимых в действие небольшим двигателем 62.
Таким образом, отклонения светового луча на барабане 58, которые измеряют относительную
непрозрачность спектральных линий на пластине 20, автоматически регистрируются. Аналогичным образом
относительная непрозрачность полос калибровки интенсивности регистрируется на той же
сенсибилизированной бумаге. Образец записи воспроизведен на рисунке 8.
На записи, воспроизведенной на рисунке 8, показаны отклонения гальванометра, соответствующие
непрозрачности двух выбранных спектральных линий i0: 4554,0i бария и 4546,9i никеля, на пластине 20, с
которой был получен рисунок 3. Слева на рисунке показана запись относительной непрозрачности
последовательных полос 115 в соответствии с рисунком отметок интенсивности на той же пластине.
Прозрачность увеличивается с расстоянием от нулевой линии в нижней части рисунка. Для удобства высота
последовательных ступеней измеряется и отображается на графике в зависимости от логарифмов
интенсивности света, создающего последовательные полосы, как показано на рисунке 1. Следует помнить,
что интенсивность света в нескольких 125 полосах диаграммы направленности изменялась в
логарифмическом радиодиапазоне, поскольку ступенчатые отверстия в диафрагме 28 были сделаны с
площадями в таком соотношении. А количество света, проходящего через отверстия t30 418,298, изменялось
в том же соотношении из-за равномерности освещения рассеивающего экрана 26, составляющего источник.
По оси ординат значения пропорциональны непрозрачности последовательных полос. Кривая имеет прямой
участок, на котором справедлив закон b = A log I. По этой кривой можно определить логарифмы
относительной интенсивности линий бария и никеля на той же пластине, применив к ней измеренные
значения непрозрачности этих линий.
То есть, высота пика на кривой непрозрачности на рисунке 8, соответствующая линии бария, измеряется и
откладывается в качестве оси ординат на рисунке 1. Соответствующая абсцисса (5.7) пропорциональна
логарифму интенсивности света, создающего бариевую линию. То же самое делается с пиком на кривой
непрозрачности на рисунке 8, соответствующим линии никеля, и получается абсцисса (3.8),
пропорциональная логарифму интенсивности света, создающего линию никеля. Логарифм отношения
интенсивности линии бария к интенсивности линии никеля, log IBa в спектре сплава, теперь можно найти,
вычитая логарифм интенсивности последней из логарифма интенсивности первой: (5,7) - (3,8) = (1,9).
Теперь необходимо оценить последний указанный логарифм в терминах содержания бария или никеля, и это
делается следующим образом: значения log IB были определены для ряда сплавов, которые были
проанализированы химическим методом, и когда эти значения были нанесены на график в зависимости от
процентного содержания бария в этих сплавах, получилась кривая, воспроизведенная на рисунке 9.
Теперь применим логарифм IBa неизвестного вещества, который, как мы обнаружили, равен (1,9), к кривой
(рис. 9) и найдем соответствующее содержание бария, равное (0,135)%.
Мы неоднократно сверяли полученные результаты с данными химического анализа и не обнаружили никаких
ошибок. В одном случае, когда результаты спектроскопического анализа не совпали с результатами
химического анализа, повторная проверка химического анализа выявила ошибку в расчетах, исправление
которой позволило добиться соответствия результатов анализов.
Эта кривая (рис. 9) использовалась при спектроскопическом определении всех последующих
никель-бариевых сплавов. Как видно из шкалы ординат, кривую можно считывать с точностью до 0,001% Ba.
Испытания показывают, что повторные измерения совпадают с точностью до 60,005% Ba, если только сплав
не является сильно неоднородным.
Получив таким образом состав образца, состав расплава можно довести до желаемого значения, например,
добавив один или другой элемент в количестве, которое легко рассчитать исходя из веса сплава в расплаве, и
сплав после достаточного перемешивания для обеспечения тщательного смешивания можно разлить. 70 В
целом, наш метод определения состава сплава Ян состоит из следующих этапов: I. Фиксация условий
возбуждения. Используется расстояние между электродами, состоящими из или содержащими исследуемый
материал, и соотношение между относительной интенсивностью выбранных спектральных линий и током
дуги, как указано, например.
на рисунке 10 определяется. Выбирается значение тока 80 дуговых токов, при котором при небольшом
изменении тока изменение относительной интенсивности линий незначительно. В качестве источника искры
может использоваться и стандартизироваться метод Герлаха и Швейцера. II. Определение рабочей кривой.
Изготавливается серия сплавов, в которых процентный состав анализируемого материала варьируется в
диапазоне, выбранном для анализа. Для каждого сплава в серии определяется 90-значное значение
логарифма относительной интенсивности выбранных линий. В каждом случае спектр возбуждается способом,
указанным в экспериментах 95 в разделе I. Обычно используется дуговой источник.
Эти результаты представлены на рисунке 9.
III. Определение количества элемента в образце.
Спектр образца фотографируют способом, определенным в пункте 1, а логарифм относительной
интенсивности выбранных линий определяют следующим образом: — Непрозрачность выбранных линий
измеряют с помощью подходящего денситометра или микрофотометра. Эти значения непрозрачности
наносятся на шкалу, указанную на рисунке 1, а логарифм относительной интенсивности линий получается
путем вычитания значения 110 (указанного на шкале) логарифма интенсивности одной из линий из значения
интенсивности другой линии. Шкала, подобная показанной на рисунке 1, определяется для каждой
фотопластинки путем измерения 115 непрозрачности набора полос или линий, сфотографированных на
пластинке с помощью калиброванной ступенчатой диафрагмы. Для расчетов используется логарифм
относительной интенсивности спектральных линий! 20 На рисунке 9 показана кривая, а процентный состав
считывается по шкале.
Одной рабочей кривой достаточно для значительного диапазона процентного состава данного типа сплава.
Шаги I, T25 и II необходимо выполнить, но только один раз для конкретного kiiicf сплава; шаг III следует
повторять для каждого анализа отдельно. На этом этапе достаточно одной калибровочной кривой (рис. 1) для
пластины, на которой могут быть изображены спектрограммы десяти или двенадцати анализируемых
образцов.
В случае барий-никелевых и хромо-никелевых сплавов спектрографический анализ оказался столь же
точным, как и химический анализ, и может быть выполнен за гораздо меньшее время, чем химический анализ.
В приведенном выше обсуждении интенсивность спектральной линии была тщательно разграничена от силы,
черноты или непрозрачности линии на фотопластинке. В большей части литературы, на которую были даны
ссылки, эти термины не различались, и термин «интенсивность» применялся к силе спектральной линии.
Крайне важно помнить, что именно подразумевается под терминами, используемыми различными авторами,
поскольку легко показать, что интенсивность (как используется в данной статье) спектральной линии связана
с концентрацией элемента, вызывающего её появление, в то время как простой зависимости между силой или
непрозрачностью линии на фотопластинке и концентрацией элемента в источнике не существует.
Весь процесс занимает приблизительно два часа. Время обработки можно сократить до 15–20 минут,
используя микрофотометр с визуальным индикатором вместо регистратора. Таким образом, исключается
необходимость проявки, фиксации и сушки записи о непрозрачности.
Наш метод обладает рядом важных преимуществ перед методом Тваймена и Хитчена. Это позволяет
получить полную калибровочную кривую для пластины, на которой размещены спектрограммы, и, таким
образом, определить, когда соотношение b = A log I является справедливым; при этом нет ограничений по
диапазону интенсивностей, для которых это соотношение выполняется.
Кроме того, как уже отмечалось ранее, точно определить длину спектральной линии, полученной с помощью
секторного диска, сложно, поскольку такие линии не обрываются резко, а постепенно затухают.
Наиболее перспективные работы других исследователей в последнее время в основном ограничивались
изучением спектров искровых разрядов.
13. С помощью нашего метода количественного анализа мы обнаружили возможность проведения точных
анализов как с использованием дугового, так и искрового источника. Преимущество дугового разряда перед
искровым заключается в том, что спектральные линии, особенно линии дуги, гораздо более однородны по
всей длине дуги.
Кроме того, дуга расходует больше материала электродов, чем искра, а метод Ренса обеспечивает лучший
средний состав. Искра будет стремиться к точкам на катоде, где могут существовать мелкие включения
материалов с низкой работой выхода, в то время как сильная дуга поражает значительную часть поверхности
концов электродов.
Спектры дуговых и искровых разрядов многих распространенных тяжелых металлов, таких как железо,
никель, вольфрам, молибден и др., содержат множество спектральных линий. При анализе 75 на наличие
этих элементов или других элементов в сплавах, содержащих их, необходимо использовать спектрограф со
значительной разрешающей способностью, чтобы отделить линии, используемые в анализе, от соседних
линий 80 в достаточной степени, чтобы обеспечить точное измерение их плотности. Для получения высокого
разрешения оказалось удобным кварцевый спектрограф с креплением Литтроу.
Этот тип спектрографа обеспечивает максимальное разрешение для заданного размера (длины) прибора.
Однако у этого метода есть и недостаток: некоторое количество света отражается от объектива на
фотопластинку, создавая эффект засветки (около 90 градусов). При использовании линий, находящихся
вблизи ультрафиолетового предела диапазона спектрографа, количество тумана становится достаточным
для того, чтобы серьезно затруднить определение интенсивности линий. Например, в 95 случаях мы
столкнулись со значительными трудностями при измерении относительной интенсивности линий в районе
2500 Å. Туман был полностью устранен, и трудность полностью преодолена путем размещения кварцевой
ячейки, содержащей хлор под давлением около пяти с половиной атмосфер, перед щелью спектрографа.
Такая ячейка пропускает свет с током 2500 А, но поглощает практически весь свет в диапазоне от 2550 до
4800 А.
Спектроскопические определения, предлагаемые в рамках данного изобретения, неизбежно ограничиваются
определением процентного содержания элементов, поскольку спектральные линии дает только сам элемент,
однако мы считаем, что это применимо ко всем элементам и в любой их комбинации, за исключением
случаев, когда их характерные линии не проявляются в спектре. Таким образом, наш метод не может быть
использован для определения количества азота, кислорода, фтора, хлора, йода или брома в сочетании с
металлическими элементами, поскольку их спектральные линии 120 в этом случае не видны. Однако в таких
случаях можно было бы определить количество металлического элемента и на основании этого рассчитать
процентное содержание элемента, спектральная линия которого не обнаружена. Во всех остальных случаях
наш метод применим напрямую, независимо от того, находится ли сплав в твердом, жидком, парообразном
или любом другом состоянии.
Также должно быть очевидно, что наш основной принцип — 13G 418,298 экран из матового стекла. В процессе
работы квалифицированных изготовителей инструментов произойдут многочисленные изменения.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_418299.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=418299&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB418299A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявления: 16 марта 1933 года. № 8051/33. 418.
____iQ Полный текст слева: 3 марта 1934 г.
Завершено: октябрь. 16, 1934.
— ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в устройствах для распыления жидкостей и связанные с ними разработки.
Я, Иерберт Фрэнсис Рэй Рэй-Энглехебарт, подданный Великобритании, проживающий по адресу: 189, Куинс
Гейт, Лондон, Юго-Западный 7, настоящим заявляю, что данное изобретение имеет следующую природу:
данное изобретение относится к распылительным устройствам и, хотя оно специально разработано для
использования в карбюраторах, предназначенных в первую очередь для парафина или другого тяжелого
топлива, может быть с тем же эффектом и преимуществом применено в распылительных устройствах в
Соседние файлы в папке патенты