Исследование химического состава сталей и сплавов

Система МФС-8, содержащая полихроматор, универсальный генератор УГЭ-4 со штативом, многоканальную систему регистрации СРМ-40, позволяет определить содержание элементов в металлах и сплавах. При этом данная система использует градуировочный график, построенный по стандартным образцам.

Метод эмиссионного спектрального анализа положен в основу работы данной системы. При этом, система использует зависимость интенсивности спектральных линий от массовых долей элементов в образце.

Образец, химический состав которой надо определить, устанавливают в штатив. При этом данный образец выполняет функцию одного электрода. При помощи генератора возбуждается электрический разряд между образцом и вспомогательным электродом. Возбуждение электрического разряда приводит к испарению и свечению атомов образца.

С помощью полихроматора излучение разлагают в спектр. Полученный спектр характеризует состав образца. Это связано с тем, что каждый элемент имеет свою совокупность спектральных линий. Можно отметить, что интенсивность спектральных линий зависит от количественного содержания элементов в образце.

Для определения химического состава образца следует выбрать линии из спектра каждого анализируемого элемента и одну или несколько линий сравнения из спектра основы.

Интенсивность тридцати спектральных линий можно одновременно регистрировать в системе МФС-8.

Для выделения из спектра аналитических линий используют выходные щели, установленные на фокальной поверхности полихроматора.

На фотокатоды фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) проецируется излучение спектральных линий.

Сигналы от ФЭУ преобразуются с помощью регистрирующего устройства и поступают в компьютер для дальнейшей математической обработки. При этом по заданной программе с помощью компьютера автоматически осуществляется анализ полученных данных. Обработанные результаты регистрируется в оперативной памяти компьютера.

Используя стандартные образцы с известным химическим составом и путем их испытания, строятся тарировочные кривые системы. Тарировочные кривые необходимы для количественного определения химического состава образцов.

При испытании стандартных образцов для каждого элемента экспериментально определяется градуировочная характеристика. Данная характеристика отражает зависимость аналитического сигнала (интенсивности) соответствующих спектральных линий от массовых долей элемента в исследуемом образце. При этом, с помощью программного обеспечения определяют параметры градуировочных характеристик при градуировании системы по стандартным образцам, хранят их в памяти компьютера и выполняют с их помощью расчет массовых долей элементов в анализируемых образцах.

Функциональная схема системы МФС-8 представлена на рисунке 2.2. Определение химического состава металлов и сплавов осуществляют следующим образом. Исследуемый образец, а также вспомогательный электрод устанавливаются с некоторым зазором в держателях штатива. Используя генератор УГЭ-4 между образцом и вспомогательным электродом, создают электродуговой или электроискровой разряд. Электрический разряд обеспечивает испарение и возбуждение свечения атомов образца. Все это способствует образованию в промежутке между образцом и вспомогательным электродом излучающую плазму.

Рисунок 2.2 – Функциональная схема системы фотоэлектрической МФС-8

Данная плазма направляется с помощью осветительной системы через входную щель в полихроматор с вогнутой дифракционной решеткой. Полихроматор разлагает излучение в спектр. При этом выходные щели полихроматора выделяют из спектра необходимые аналитические линии.

Выделенный выходной щелью поток излучения направляется на фотокатод соответствующего ФЭУ. Далее в систему регистрации поступают сигналы с выходов ФЭУ. Система регистрации производит преобразование данных сигналов и направляет их в компьютер.

Общая электрическая схема системы МФС-8 с входящими в ее состав устройствами и соединениями между ними показана на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 – Схема электрическая общая системы фотоэлектрической МФС-8