- •Федеральное агентство по образованию
- •Глава 1. Металлические материалы 7
- •Введение
- •Глава 1. Металлические материалы
- •1.1. Основные сведения о производстве металлов и сплавов
- •1.2. Основные свойства металлов и сплавов
- •1.3. Механические свойства металлов и сплавов
- •Глава 2. Физические основы Спектрального анализа
- •2.1. Общее представление о строении вещества
- •2.2. Строение атома и атомные спектры
- •2.3. Природа и свойства света
- •Глава 3. Источники света
- •3.1. Возбуждение вещества и интенсивность спектральных линий
- •3.2. Газовый разряд
- •3.3. Схемы питания газовых разрядов
- •Глава 4. Оптика спектральных аппаратов
- •4.1. Призма
- •4.2. Дифракционная решетка
- •4.3. Оптическая схема спектрального аппарата
- •4.4. Основные характеристики и параметры спектральных аппаратов
- •1. Рабочая область спектра
- •2. Линейная дисперсия
- •3. Увеличение спектрального аппарата
- •4. Спектральная ширина щели
- •5. Разрешающая способность
- •4.5. Типы приборов спектрального анализа
- •1. Стилоскоп слп-1.
- •2. Стилоскоп сл-13.
- •3. Стилоскоп слу.
- •Оптическая схема стилоскопа сл-13
- •Оптическая схема стилоскопа слу
- •Влияние третьего компонента.
- •Задачи спектрального анализа.
- •Глава 6. Проведение контроля
- •6.1. Подготовка изделий и стандартных электродов к анализу
- •6.2. Методика анализа
- •1. Качественный и полуколичественный спектральный анализ производится в соответствии с рисунками различных областей спектра.
- •Группы аналитических спектральных линий с условными обозначениями
- •2. При проведении анализа могут быть следующие соотношения интенсивности линий определяемого элемента и линий основы:
- •6.3. Определение элементов
- •1. Определение ванадия
- •Линия "v4" надежно выявляется при концентрации V свыше 0,1%
- •2. Определение хрома
- •Указания по анализу хрома
- •3. Определение молибдена
- •4. Определение никеля
- •5. Определение титана
- •6. Определение вольфрама
- •7. Определение марганца
- •8. Определение ниобия
- •9. Определение кобальта
- •10. Определение кремния
- •Рассортировка сталей
- •6.3. Меры безопасности при работе со стилоскопом
- •6.4. Организация и оформление работ по спектральному анализу
- •Сварной стык; задвижка;тройник;расходомерная шайба; 65-77 - сварные стыки
- •Задвижка 65-66
Введение
Методы химического анализа являются основными при определении состава различных веществ. Однако очень часто возникает необходимость повысить оперативность контроля, а также иметь возможность автоматизировать контроль. В связи с этим были разработаны физико-химические и физические методы определения состава материалов. Среди этих методов одно из главных мест занимает спектральный анализ. Благодаря высокой избирательности, оказывается возможным быстро и с высокой чувствительностью определить химический состав анализируемого материала. Несмотря на громадное число аналитических методик, предназначенных для анализа различных объектов, все они основаны на общей принципиальной схеме. Спектральный анализ был открыт в 1860г. Кирхгофом, Бунзеном. Они установили, что каждому химическому элементу принадлежит свой спектр. Подобно отпечаткам пальцев у людей спектры имеют неповторимую индивидуальность. Неповторимость узоров на коже пальца помогает часто найти преступника. Точно так же благодаря индивидуальности спектров имеется возможность определить химический состав тела. С помощью спектрального анализа можно обнаружить данный элемент в составе сложного вещества если даже его масса не превышает 10-10. Это очень чувствительный метод.
Именно с помощью спектрального анализа узнали химический состав Солнца и звезд. Другие методы анализа здесь вообще невозможны (кроме определения состава метеоритов). Оказалось, что звезды состоят из тех же самых химических элементов, которые имеются и на Земле.
С развитием техники спектральный анализ стал применяться очень широко. Так француз Грамон в I-ю мировую войну доказал, что взрывы на улицах Парижа происходят от снарядов немецкой пушки "Большая Берта", которая стреляла с невиданного расстояния 120 км. Оптик Роберт Вуд в 1891г. продемонстрировал всем, что в студенческой столовой одного из американских университетов кормят жарким, приготовленным из остатков не доеденных вчера бифштексов. В 1861 г. – Кирхгоф и Бунзен открыли цезий, рубидий. Элементам часто давали названия в соответствии с цветом наиболее интенсивных линий спектра. Рубидий дает темно-красные, рубиновые линии. Слово цезий означает "небесно-голубой". Это цвет основных линий спектра цезия.
1861 г. Крукс открыл таллий. 1863 г. Райх и Рихтер открыли индий. 1875 г. – галлий. 1868 г. – астроном Локьер обнаружил яркую желтую линию в спектре Солнца. Название этого элемента напоминает об истории его открытия: слово гелий означает в переводе "солнечный". В 1875 г. Рамзай обнаружил такую же линию в минерале клеевиде и подтвердил реальное существование гелия. Всего с помощью спектрального анализа было открыто 25 элементов таблицы Менделеева. Были конечно и сбои. Так в спектре туманностей был обнаружен элемент, который назвали "небулий", а в спектре короны солнца – "короний". Впоследствии они оказалось кислородом и кальцием.
Несмотря на широкий диапазон проблем, доступных спектральному анализу, он пока еще не использовался широко в аналитической практике по 2-м причинам: во-первых спектральный анализ был чисто качественным, в лучшем случае полуколичественным, во-вторых – дороговизна и редкость аппаратуры, отсутствие специалистов, владевших спектрально-аналитической методикой.
Тем не менее в 1-й четверти XX века было закончено создание качественного спектрального анализа: изучены спектры элементов, составлены их таблицы, разработана техника фотографирования и измерения спектров.
В России начало применения на практике методов спектрального анализа относится к 1909 – 1915 гг. В этот период В.И. Вернадский и его сотрудники вели разработку спектральных методов анализа применительно к анализам минералов. Ими были изучены методы спектрального определения элементов индий, галлий, таллий, рубидий, цезий в минералах, добываемых в России. В начале 30-х гг. в СССР Г.С. Ландсберг и Д.С. Рождественский организовали первые лаборатории, задачей которых было развитие и внедрение в промышленность методов спектрального анализа
Благодаря сравнительной простоте и универсальности спектральный анализ в настоящее время является основным методом контроля состава вещества в металлургии, машиностроении, атомной промышленности. С помощью спектрального анализа определяют химический состав руд и минералов. Основную нагрузку в этих областях науки несут металлы. Основой всех металлов является железо. Спектральный анализ сплавов на основе железа называется стилоскопированием.
Для качественного определения элементов достаточно удостовериться в наличии или отсутствии их линий в спектрах проб. Как правило, спектры получают в широких диапазонах длин волн, чтобы иметь возможность делать выводы о присутствии возможно большего числа элементов.