Немец В. М. и др.
Ю1 Спектральный анализ неорганических газов/В. М. Немец, А. А. Петров, А. А. Соловьев.-Л.: Химия, 1988-240 с.:
ил.
ISBN 5-7245-0075-2
Изложены теоретические основы, аппаратура, методики и приемы 'эмиссионного, флуоресцентного, абсорбционного, изотопно-спектрального и других методов спектрального анализа газов. Даны рекомендации по их применению для контроля производства чистых газов и определения состава газовых смесей, используемых в химической, электронной, атомной, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также при геологических, геофизических, санитарных и экологических исследованиях.
Для специалистов, занимающихся получением, применением и анализом неорганических газов, а также преподавателей и студентов химических, химико-технологических, металлургических и некоторых других факультетов вузов.
ББК 543
«««
ПРЕДИСЛОВИЕ
В последнее время наблюдается существенное увеличение использования неорганических газов в таких важных отраслях народного хозяйства, как химическая промышленность, промышленность производства электронных, полупроводниковых, лазерных и светотехнических приборов, металлургия, машиностроение, судостроение, при изготовлении и эксплуатации авиационной и космической техники, в атомной энергетике и других. Столь многообразное применение неорганических газов обусловливает необходимость использования всех методов газового анализа, среди которых далеко не последнее место занимают спектроскопические методы.
Правильный выбор спектроскопического метода, наиболее рационального для решения той или иной газоаналитической задачи, возможен лишь на основе достаточно широкого представления о всей совокупности спектроаналитических методов и достаточно глубокого понимания аналитических возможностей каждого из них. В соответствии с этим, цель предлагаемой монографии - помощь спектроаналитикам многочисленных лабораторий в правильном выборе как самого спектроаналитического метода, так и оптимальных рабочих условий его реализации.
Хотя в некоторых изданиях (см., например, [1-10]) и затрагиваются вопросы спектрального анализа неорганических газов, но каждое из них содержит описание далеко не всех методов, а это исключает одновременное сопоставление возможностей существующих спектроскопических методов такого анализа.
В отличие от этих изданий данная монография содержит изложение всех основных методов спектрального анализа неорганических газов, объединенных в три группы. В соответствии с этим она состоит из трех частей.
В первой части рассматриваются методы, основанные на измерении спектров эмиссии вне зависимости от способа их получения-будь то электронное возбуждение в газоразрядной плазме, лазерное возбуждение спектров флуоресценции или комбинационного рассеяния. Во второй части излагается изотопно-спектральный метод (ИСМ), основанный на сочетании приема изотопного разбавления со спектроскопическим измерением изотопного состава определяемого компонента газовой смеси. При этом для изотопного анализа, в принципе, могут быть использованы любые спектры, но пока метод реализован лишь в эмиссионном варианте. В третьей части сгруппированы методы, основанные на поглощении света молекулами, а именно-на прямом
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ЭМИССИОННЫЕ МЕТОДЫ
Глава I. Применение газоразрядной плазмы
1.1. Общие положения
1.1.1. Аналитическая схема
1.1.2. Аналитические частицы
1.1.3. Аналитические спектры
1.2. Газоразрядная плазма
1.2.1. Источники света
1.2.2. Основные характеристики
1.2.3. Аналитические свойства
1.3. Аналитические методы
1.3.1. Аппаратура
1.3.2. Инструментальные методики
1.3.3. Специальные методики
1.3.4. Комбинированные методики
Глава II. Лазерно-флуоресцентный анализ
II. 1. Общие положения
II. 1.1. Аналитические схемы
П. 1.2. Аналитическая аппаратура
II. 1.3. Аналитические спектры
11.2. Особенности лазерной флуоресценции
11.2.1. Двухуровневая схема
11.2.2. Трехуровневая схема
11.3. Аналитические применения II.3.1. Атомная флуоресценция
И.3.2. Молекулярная флуоресценция И.3.3. Косвенное определение
Глава III. Методы комбинационного рассеяния света
II 1.1. Основы метода
III. 1.1. Явление КРС
III. 1.2. Интенсивность и частотные сдвиги линий КРС
III. 1.3. Сечения КРС газообразных молекул
111.2. Аппаратура
111.2.1. Способы возбуждения спектров КР
111.2.2. Кюветы для рассеивающих газовых сред
111.2.3. Схемы регистрации спектров КР
111.3. Аналитическая спектроскопия спонтанного комбина-ционнного рассеяния света
111.3.1. Анализ сложных газовых смесей
111.3.2. Анализ чистых газов
111.3.3. Анализ изотопного состава газовых смесей
14 14 17 18
23 23 26 41 44
50 50 50 52 60
70 71 74
75 76 83 87
90 90 90 92 96
98
98
100
103
104
104 106 108
111.4. Аналитическая когерентная активная спектроскопия ПО комбинационного рассеяния (КАСКР)
111.4.1. Основы метода ПО
111.4.2. Техника получения и регистрации спектров 112
111.4.3. Достижения КАСКР в анализе неорганических газов 114
111.5. Перспективы аналитической спектроскопии комбина- 116 ционного рассеяния газовых сред
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
ИЗОТОПНО-СПЕКТРАЛЬНЫЙ МЕТОЙ 117
Глава IV. Основы метода 117
IV. 1. Общие положения 117
IV. 1.1. Функциональная схема 117
IV. 1.2. Расчетные формулы 118
IV. 1.3. Принципиальные особенности, достоинства и не- 120 достатки метода
IV.2. Изотопный анализ 121
IV.2.1. Методы анализа 121
IV.2.2. Особенности анализа в ИСМ 122
IV.2.3. Источники света в ИСМ 124
IV.2.4. Схемы нахождения изотопного состава 124
IV.3. Преобразование аналитической смеси 128
IV.3.1. Адсорбционное концентрирование 129
IV.3.2. Условия газоразрядного уравновешивания 131
IV.3.3. Температурное концентрирование и разделение 132
IV.3.4. Условия каталитического уравновешивания изото- 133
пов водорода, углерода и кислорода; их выделение
IV.3.5. Диффузионное разделение в ИСМ 136
Глава V. Аналитические методики 141
V.I. Инструментальные методики 141
V.I.I. Газоаналитическая установка 141
V. 1.2. Аналитическая процедура 143
V. 1.3. Метрологические характеристики инструменталь- 145 ных методик
V.2. Комбинированные методики 146
V.2.I. Методики с применением адсорбционных методов- 147 концентрирования и разделения
V.2.2. Методики с применением температурного разделе- 151 ния и каталитического уравновешивания на поверхности нагретой платиновой нити
V.2.3. Методики с применением селективной проницае- 155 мости и каталитических свойств поверхности нагретой палладиевой мембраны в сочетании с температурным концентрированием и разделением
V.3. Источники погрешностей в ИСМ 158
V.3.I. Случайная составляющая погрешности 158
V.3.2. Систематическая составляющая погрешности 160
V.3.3. Приемы доказательства правильности результатов 165 анализа, используемые в ИСМ
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ
АБСОРБЦИОННЫЕ МЕТОДЫ 167
Глава VI. Методы прямого измерения поглощения 167
VI. 1. Основы метода 167
VI. 1.1. Общие принципы и закономерности 167
VI. 1.2. Основные способы повышения чувствительности 168
и селективности
VI.2. Аппаратура 172
VI.2.1. Источники зондирующего излучения 172
VI.2.2. Приемники излучения 174
VI.2.3. Схемы абсорбционных газоанализаторов 175
VI.3. Аналитические возможности метода 176
VI.3.1. Анализ сложных газовых смесей 177
VI.3.2. Анализ чистых газов и воздуха 181
VI.3.3. Анализ изотопного состава газовых смесей 186 VI.3.4. Атомно-абсорбционный анализ примесей в неорга- 187 нических газах
Глава VII. Оптико-акустический метод 191
VII. 1. Основы метода 191 VII.2. Аппаратура 194 VII.2.1. Источники модулированного излучения 195 VII.2.2. Абсорбционные кюветы и ОА-приемники 196 VII.2.3. Схемь» ОАГ 198
VII.3.- Аналитические возможности метода 200 VII.3.1. Анализ сложных газовых смесей и технологичес- 200
ких газов VII.3.2. Анализ микропримесей в чистых газах и газовых 202
смесях
VII.3.3. Анализ изотопного состава газовых смесей 207
Глава VIII. Метод внутрирезонаторного лазерного поглощения 209
VIII.1. Основы метода 209
VIII.2. Лазерные внутрирезонаторные спектрометры 212
VIII.3. Аналитические возможности метода 215
МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СПЕКТРАЛЬНЫХ МЕТОДОВ AHA- 217 ЛИЗА НЕОРГАНИЧЕСКИХ ГАЗОВ
Метрологическое обеспечение и системы стандартных образцов газов 217
Понятие «метрологическое обеспечение» и его структура 217
Об адекватности СО 218
Система СО и способы их использования 219
Применение СО для метрологического обеспечения в оптическом спект- 223 ральном анализе неорганических газов
Применение СГС 223
Применение СО чистых газов 226
Библиографический список 229
Цена: 150руб.
