Emis_spectr-2014

2.Метод твердого (постійного) графіка. З кожної партії фотопластинок вибирають 1-2 % від загальної кількості і на них фіксують тільки спектри всіх еталонів. Обробляють пластинки приблизно в однакових умовах, фотометрують гомологічні лінії і будують калібрувальний графік з врахуванням даних всіх зафіксованих спектрів. На інші пластинки цієї ж партії фотографують тільки спектри зразків, обробляють їх приблизно в тих самих умовах, як і пластинки з еталонами і, користуючись побудованим графіком, розраховують концентрацію елемента в зразках. Метод вимагає менших витрат часу і матеріалів, але менш точний (5-10 % відн.) через неповну відтворюваність умов обробки фотопластинок.

3.Метод одного еталона. Це компромісний метод, який ґрунтується на тому, що за однакової інтенсивності гомологічних ліній спектра відносне почорніння ліній S дорівнює нулю незалежно від властивостей і умов оброблення фотопластинки. Тому спочатку за допомогою еталонів будують калібрувальний графік і знаходять з його допомогою концентрацію елемента, яка відповідає S=0. Під час аналізу досліджуваних зразків фотографують на пластинку спектр тільки одного еталону і спектри досліджуваних зразків. Пряму лінію калібрувального графіка проводять між двома точками з координатами, які виміряні за спектром одного еталону і заздалегідь

визначеною концентрацією, за якої S= 0.

Метод має близьку до першого метода точність, але вимагає меншого часу і матеріальних витрат.

4. Лабораторна робота

«ЯКІСНИЙ І КІЛЬКІСНИЙ АНАЛІЗ ЗРАЗКІВ СТАЛЕЙ»

Прилади і матеріали.

1.Фотопластинки зі спектрами досліджуваних сталей і еталонів.

2.Дисперсійна крива спектрографа ІСП-28.

3.Спектропроектор ДСП-1.

4.Планшети атласу спектра заліза.

5.Мікрофотометр МФ-2.

4.1. Якісний аналіз за допомогою спектропроектора ДСП-1

Мета роботи – визначити наявність легуючих елементів у зразках сталей під час фотографічного реєстрування дугових спектрів випромінювання.

11

Методика виконання роботи

Спектрограму досліджуваного зразка розшифровують за допомогою спектропроектора. Розшифрування полягає у встановлені наявності довжин хвиль спектральних ліній шуканого елемента за планшетами атласу спектра чистого заліза.

У випадку дугового збудження визначення рекомендується проводити за такими аналітичними (гомологічними) парами ліній (Å):

1.Досліджувану фотопластинку закріплюють на столику емульсією донизу, цифрами від себе. Вмикають живлення спектропроектора. Проектують спектрограму на столик (екран) спектропроектора.

2.За допомогою дисперсійної кривої визначають область градуювальної шкали приладу, навпроти якої розташована лінія спектра шуканого елемента (довжини хвиль «останніх» ліній визначуваних елементів наведені у додатку або їх задає викладач).

3.В атласі спектральних ліній знаходять планшет з відповідною ділянкою спектра заліза.

4.Кладуть планшет на екран цифрами від себе так, щоб лінії з однаковими довжинами хвиль у спектрі заліза на екрані і на планшеті збіглися (суміщають спектральні лінії).

5.Шукають збігання ліній заданого елемента на планшеті та у досліджуваному спектрі.

6.Результати пошуку записують у формі таблиці, вказуючи символ елемента, довжину хвилі, розміщення лінії на градуювальній шкалі спектра, номер вибраного планшета.

Результати якісного аналізу

У разі виявлення у спектрі проби кількох “останніх” ліній елемента достовірність його ідентифікації зростає.

12

4.2. Кількісний спектрографічний аналіз методом трьох еталонів за допомогою мікрофотометра МФ-2

Спектрограму із сфотографованими в однакових умовах спектрами еталонів та аналізованих зразків розшифровують за допомогою мікрофотометра МФ-2, який складається з систем освітлення (І), проектування (ІІ) і вимірювання (ІІІ) (рис. 4).

Рис. 4. Оптична схема мікрофотометра МФ-2 1 – лампа; 2, 3, 5 – лінзи; 4 – фотопластинка;

6 – екран зі щілиною; 7 – фотоелемент; 8 – гальванометр

Світло від лампи проходить ділянку спектрограми, яка фотометрується, і потрапляє на фотоелемент. За допомогою щілини екрана на фотоелемент проектують різні ділянки спектра, що відповідають різним лініям елементів. Фотострум, який виникає у цих випадках, вимірюють за поділками шкали гальванометра. Величина фотоструму своєю чергою є пропорційною до інтенсивності світла, що потрапляє на фотоелемент, а інтенсивність залежить від почорніння ділянки спектрограми, яка фотометрується. Отже, зі зміною почорніння ліній змінюватиметься значення фотоструму, а, відповідно, і відлік за шкалою мікрофотометра.

Мікрофотометр має три шкали: міліметрову, логарифмічну і шкалу для перетворення почорніння. Міліметрова шкала призначена для вимірювання коефіцієнтів пропускання різних ділянок спектра (І). Логарифмічна шкала призначена для вимірювання почорніння (S).

13

Порядок роботи з мікрофотометром

Для кількісного визначення силіцію і мангану у невисоколегованих сталях використовують 20-й комплект еталонів з таким хімічним складом компонентів:

Примітка: підкреслено рекомендовані номери еталонів (послідовно фотографують: градуювальну шкалу спектрографа, спектри трьох еталонів і ще три спектри досліджуваних зразків).

1.Вибирають з атласу планшет, на якому знаходять потрібні гомологічні пари ліній (Å): 2933,06 (Mn) - 2926,59 (Fe);

2506,90 (Si) - 2507,90 (Fe).

2.За дисперсійною кривою до спектрофотометра ІСП-28 визначають поділку шкали, навпроти якої повинна знаходитись потрібна лінія.

3.Після ознайомлення з будовою МФ-2 і технікою фотометрування вмикають прилад.

4.Встановлюють пластинку на столику приладу емульсією доверху, фокусують зображення шкали і знаходять потрібну поділку шкали.

5.Пересуваючи столик, вводять в поле зору вибрану ділянку спектра. Коректують фокусування спектра. Орієнтуючись за планшетом зі спектром чистого заліза, знаходять на екрані потрібну пару ліній.

6.Фотометрують лінію визначуваного елемента і лінію заліза одного того самого (з дев’яти) варіанту спектра для кожного еталону і аналізованого зразка. Виміряні величини інтенсивності світла (І), яке проходить через зображення лінії (ступінь почорніння), записують в таблицю:

14

За отриманими даними будують калібрувальний графік. На осі абсцис відкладають значення lgC, а на осі ординат – значення S для кожного еталону.

Розрахувавши значення Sх для аналізованого зразка, за калібрувальним графіком знаходять значення lgCх і далі обчислюють значення Сх.

5. Лабораторна робота «ФОТОМЕТРІЯ ПОЛУМ’Я»

Спектральні прилади, в яких джерелом збудження є газове полум’я, називають полум'яними фотометрами. Особливістю методу полум'яної фотометрії є порівняно низька температура джерела збудження, внаслідок чого збуджуються і випромінюють атоми не всіх елементів, а ті атоми, що збуджуються (переважно це атоми лужних і лужноземельних елементів), випромінюють не всі можливі лінії. Тому спектр випромінювання містить мало ліній і не потрібно використовувати дисперсійний елемент з великою роздільчою здатністю. Досить між полум'ям і рецептором розмістити світлофільтр, який пропускає випромінювання тільки визначуваного елемента і не потребує складної оптичної системи. Це спрощує конструкцію приладів і збільшує їх чутливість. В аналітичній практиці найкращими є полум’яні фотометри з інтерференційними світлофільтрами.

1750 0C

1830 0C

1860 0C

1830 0C

Аналізований розчин (1)

Рис.5. Схема полум’яного фотометра

15

4.Набір посуду для фотометрування.

5.Дистильована вода.

Методика виконання роботи

Перед початком роботи вмикають живлення фотометра і прогрівають протягом 30 хв. Після цього під засмоктувальний капіляр підставляють посудину з дистильованою водою, вмикають живлення компресора, регулюють тиск повітря в межах 0,4 – 0,6 кг/см2. Потім знімають захисний кожух з пальника, відкривають газовий кран та встановлюють розхід газу за допомогою водяного манометра на половину його шкали; запалюють пальник і закривають його захисним кожухом. Спостерігаючи через віконечко, поступово зменшують подачу газу, до встановлення стаціонарного стану полум’я: воно повинно мати чіткі грані, мінімальну висоту та голубе забарвлення.

Після встановлення робочого режиму приладу приступають до фотометрування.

1.В ємність для фотометрування наливають дистильовану воду, занурюють у неї засмоктувальний капіляр та встановлюють стрілку мікроамперметра на «0».

2.Подають в розпилювач стандартний розчин визначуваного елементу максимальної концентрації та ручкою «ЧУТЛИВІСТЬ» встановлюють стрілку мікроамперметра в положення «90-95».

3.Знову фотометрують дистильовану воду та пересвідчуються, що стрілка приладу повертається в положення «0» і, за необхідності, її положення знову коректують.

4.Проводять фотометрування стандартних розчинів і розчинів невідомих концентрацій, промиваючи систему кожен раз наступним розчином.

5.Результати вимірювань записують в таблицю:

За отриманими даними будують калібрувальний графік у координатах: сила фотоструму (І, мкА) - концентрація (С(Ме), мг/л), за яким визначають вміст визначуваного елементу у досліджуваних зразках.

Після закінчення роботи перекривають газовий кран і подачу повітря, вимикають фотометр і компресор.

17

Додаток Таблиця довжин хвиль (Å) “останніх” ліній елементів

Підкреслено найінтенсивніші лінії елементів. Довжини хвиль розташовані за порядком зменшення інтенсивності “останніх” ліній кожного елемента.

19

20