Spektriviivan intensiteetti. Spektriviivojen intensiteetti Mitkä tekijät määräävät spektriviivojen intensiteetin

Spektrianalyysissä on tarpeen tietää vastaavien viivojen aallonpituuksien lisäksi myös niiden intensiteetit (valon intensiteetti on valoenergian määrä, joka virtaa aikayksikköä kohti yksittäisen alueen läpi tiettyyn suuntaan).

Viivojen intensiteetti määrää elementin suhteellisen määrän näytteessä. Suotuisimpien analyysiolosuhteiden valitsemiseksi on tärkeää selvittää, mistä tekijöistä spektriviivojen intensiteetti riippuu.

Kuten jo todettiin, liekissä, kaaressa ja kipinässä viritys on lämpöä. Tässä tapauksessa intensiteetti minä neutraalin atomin tai ionin emittoima spektriviiva ilmaistaan ​​seuraavalla kaavalla: (Tämä kaava ottaa huomioon vain atomien valoemissioprosessin. Sitä johdettaessa ei otettu huomioon, että osa atomien säteilystä absorboituu kaasutilavuudessa eikä ylitä valonlähdettä)

missä Vastaanottaja- kerroin, h riippuen atomin ominaisuuksista, spektrilaitteen ominaisuuksista ja raon valaistusmenetelmästä;

N- tietyn alkuaineen virittymättömien atomien (neutraalien tai ionisoituneiden) kokonaismäärä valohöyryn tilavuusyksikköä kohti;

E n on atomin virittyneen tilan energia;

T- valonlähteen lämpötila;

k- vakioarvo;

e- vakioarvo (luonnollisen logaritmin kanta) on 2,72;

h- Planckin vakio;

υ - valon värähtelyjen taajuus.

Kaavassa (5) tulo hy on yhden valokvantin energia. Tämä osoittaa, että spektriviivan intensiteetti (viritettynä sellaisissa lähteissä kuin kaari, kipinä, liekki) riippuu seuraavista tekijöistä: ylemmän virittyneen tason energia ( EP) , atomien lukumäärä purkauspilvessä (N) ja kaasun lämpötila (T).

Tarkastellaan erikseen kunkin näiden tekijöiden vaikutusta spektriviivojen intensiteettiin.

Spektriviivan intensiteetin riippuvuus viritetyn tilan energiasta

Atomien lukumäärä viritetyssä tilassa EP ottaen huomioon niiden kokonaismäärän N ja kaasun lämpötila T on suurempi, sitä pienempi EP. Mitä enemmän energiaa ylemmällä tasolla EP, sitä vaikeampaa on kiihottaa.

Alempaa virityspotentiaalia vastaavat viivat ovat useimmissa tapauksissa voimakkaampia.

Suoraa, joka vastaa säteilyä siirtymisen aikana resonanssitasolta maantasolle, kutsutaan resonoiva linja. Koska resonanssitason viritysenergia on pienin, niin resonanssiviiva on elementin spektrin voimakkain viiva, jos sen heikkenemiseen ei ole erityisiä syitä.

Spektriviivan intensiteetin riippuvuus kaasun lämpötilasta

Kaasun lämpötilan noustessa kaikkien kaasussa olevien hiukkasten, mukaan lukien elektronien, liikenopeus kasvaa. Siksi lämpötilan nousu luo suotuisammat olosuhteet atomien virittymiselle. Spektriviivan intensiteetti ei kuitenkaan kasva monotonisesti kaasun lämpötilan noustessa, johtuen siitä, että tietyn ionisaatioasteen omaavien atomien lukumäärä valokaasussa puolestaan ​​riippuu lämpötilasta.

Tarkastellaan kuinka lämpötila vaikuttaa neutraalien atomien säteilyyn. Lämpötilan noustessa myös ionisoituneiden atomien määrä kasvaa. Tämä johtaa luonnollisesti neutraalien atomien määrän vähenemiseen. Siksi, vaikka lämpötilan nousu parantaa viritysolosuhteita, neutraalin atomin spektrin viivan intensiteetti ei välttämättä kasva. Esimerkkinä kuvasta. Kuvassa 9 on esitetty neutraalin ja ionisoidun kalsiumatomin spektrin resonanssiviivojen intensiteetin riippuvuus lämpötilasta. Käyrä osoittaa, että lämpötilan noustessa spektriviivan intensiteetti ensin kasvaa ja sitten pienenee.

Sama pätee ionien spektrin viivoille, koska korkeamman ionisaatioasteen omaavien ionien lukumäärä kasvaa lämpötilan noustessa (ks. kuva 9, käyrä 2),

Riisi. 9. Neutraalin atomin spektrin viivojen intensiteetin riippuvuus (1)

ja kalsiumioni (2) lähdelämpötilasta

Jokaiselle viivalle on lämpötila T max, jossa sen intensiteetti on maksimi. Kuten kuvasta näkyy. Kuviossa 9 viivan suurin intensiteetti neutraalien kalsiumatomien spektrissä saavutetaan lämpötilassa, joka on lähellä 5200 °C; Kerran ionisoitujen kalsiumatomien spektrin viivan suurin intensiteetti saavutetaan yli 7000 °C:n lämpötilassa. Siksi neutraalien ja ionisoitujen kalsiumatomien viivojen intensiteettien suhde muuttuu lämpötilan mukaan seuraavasti: matalissa lämpötiloissa , neutraalien kalsiumatomien linja on voimakkaampi kuin ionisoitujen kalsiumatomien linja, ja korkeissa lämpötiloissa päinvastoin, ionisoitujen atomien linja tulee voimakkaammaksi kuin neutraalien atomien viiva. Siten käy ilmi, että valonlähteen lämpötilan nousu yksinään ei aina johda spektriviivojen intensiteetin kasvuun. Joissakin tapauksissa, kun siirrytään kuumempiin lähteisiin, linjojen intensiteetissä havaitaan vähenemistä.

Kun poiston lämpötila muuttuu ionien ja neutraalien atomien pitoisuuksien suhde muuttuu ja sitä kautta niiden linjojen intensiteettien suhde, ts. spektrin luonne muuttuu. Tämä näkyy kuvassa. 10, jossa verrataan kahta identtistä aluetta kipinällä ja kaarella saaduista rautaspektreistä.

Riisi. 10. Kipinällä saadut rautaspektrit (a) ja kaaria (b)

Tästä kuvasta voidaan nähdä, että kipinäspektrin ionilinjojen intensiteetti kasvaa verrattuna neutraalien atomien viivojen intensiteettiin.

Koska ionien pitoisuus kipinässä on suurempi kuin kaaressa ja niiden spektri on vastaavasti voimakkaampi, ionien lähettämiä spektriviivoja kutsutaan yleensä ns. kipinä ja neutraalien atomien lähettämät viivat - kaari. On kuitenkin korostettava, että valokaaren ja kipinän spektrissä on sekä kaari- että kipinälinjoja.

FYSIKAALISET ANALYYSIMENETELMÄT

Tahtoprosessin rakenne.

Will korkeimman tason sääntelyä

Mielivaltainen ja tahdonvoimainen säätely.

Merkkejä tahdonvastaisista ilmiöistä.

Tahdon käsite psykologiassa.

Atomispektroskopian menetelmät

Atomispektroskopia sisältää kolme menetelmää: atomiabsorptio, atomiemissio ja atomifluoresenssi. Kaksi lajiketta, atomiabsorptio ja atomiemissio (AE), ovat yleisimmin käytettyjä. Seuraavassa käsitellään näitä menetelmiä, samoin kuin ICP-massaspektrometriamenetelmää.

Kohde: laadullinen, puolikvantitatiivinen ja kvantifiointi näytteen alkuainekoostumus.

Menetelmät perustuvat valenssin tai atomin sisäisten elektronien kvanttisiirtymiin energiatilasta toiseen.

Atomispektrien tärkein ominaisuus on diskreetti (linjarakenne) ja puhtaasti yksilöllinen luonne (erityinen säteilyspektri, jossa on tietyn aallonpituuden ominaisviivat) , joka mahdollistaa tietyn alkuaineen atomien tunnistamisen (laadullinen analyysi).

Alkuaineen pitoisuuden määritys suoritetaan mittaamalla yksittäisten spektriviivojen intensiteetti, ns. analyyttinen(kvantitatiivinen analyysi).

Havaintoraja 10 -3 - 10 -6 %; on mahdollista määrittää samanaikaisesti useita elementtejä, joiden spektriviivat voidaan ottaa yhdelle valokuvalevylle (jopa 70 elementtiä).

Spektrianalyysin yhdistelmä alkuaineiden kemiallisen pitoisuuden kanssa (uutto) - kemiallinen spektrimenetelmä - mahdollistaa elementtien havaitsemisrajan pienentämisen.

Emissiospektrin saamiseksi analyytin hiukkasille annetaan lisäenergiaa. Tätä tarkoitusta varten näyte viedään valonlähteeseen, jossa se lämpenee ja haihtuu, ja kaasufaasiin tulevat molekyylit hajoavat atomeiksi, jotka elektronien kanssa törmäyksessä siirtyvät virittyneeseen tilaan. Atomit voivat olla virittyneessä tilassa hyvin lyhyen ajan (10 -7 - 10 -8 s). Palattuaan spontaanisti normaaliin (tai välitilaan) ne lähettävät ylimääräistä energiaa valokvanttien muodossa h n, joka havaitaan yhtenä spektriviivana, jolla on aallonpituus l .

Spektriviivan intensiteetti tai säteilyteho siirtymisen aikana tilasta toiseen määräytyy

I ik = N i A i h n ik

jossa N i on atomien lukumäärä viritetyssä tilassa i;

Ja i on todennäköisyys atomien siirtymiselle tilasta I tilaan k;

h on Planckin vakio (h=6,626*10-34 J*s);

n ik on annettua spektriviivaa vastaava siirtymätaajuus.

1) Mitä suurempi siirtymän todennäköisyys on, sitä suurempi on tuloksena olevan spektriviivan intensiteetti

2) Virittyneiden atomien määrä vähenee siirtyessä korkeammista viritysenergioista

3) Lähteen lämpötila määrittää yksittäisten juovien intensiteetin ja koko spektrin suhteen

4) Atomin ylemmän tason energia on pääasiallinen spektriviivojen intensiteetin määräävä tekijä.

Mitä matalampi taso ja mitä vähemmän energiaa tarvitaan atomin virittämiseen, sitä suurempi on vastaavan spektriviivan intensiteetti. Kunkin elementin spektrin voimakkaimmat juovat ovat resonanssiviivat, joilla on alhaisimmat viritysenergiat ja suurimmat esiintymistodennäköisyydet.

Spektriviivojen intensiteetti riippuu valonlähteen plasman lämpötilasta, siksi AESA:ssa on tapana mitata analyysiviivan intensiteetti suhteessa intensiteettiin vertailurivit (sisäinen standardi). Useimmiten tämä on näytteen pääkomponentin rivi.

Purkausplasman atomien lukumäärä on verrannollinen pitoisuuteen FROM elementti näytteessä

N o \u003d p (Cm) C ;

jossa p (Cm) on kerroin, joka riippuu näytteen laadullisesta koostumuksesta ja kaikkien siinä olevien komponenttien pitoisuudesta. Suoran verrannollisen suhteen läsnä ollessa Ei \u003d k C ja I~KC. (missä Ei on atomien pitoisuus).

Alkuaineen pitoisuuden kasvaessa plasmassa (virityslähde) sekä virittyneiden atomien valon säteilyn kanssa tapahtuu valon absorptioprosessi saman alkuaineen virittymättömiin atomeihin (itseabsorptio- tai resorptioprosessi). AT seurauksena riippuvuuden tyyppi muuttuu

I~Cb, missä b£1.

Lomakin yhtälö

I = a C b

Tai logaritminen suhde

lg I = lg a + b lg C

missä a - jokin vakio, joka yhdistää viivojen ominaisuudet, haihtumisnopeuden ja diffuusionopeuden;

b - "kasvukäyrän" vastaavan osan kaltevuus

Kun molekyylejä vapautuu, raidallinen spektrit.

Harkitse kahta elektronista tasoa energioilla E n(alempi) ja E m(ylempi). Siirtyminen m→n johtaa sähkömagneettisen säteilyn emission (emission) taajuuteen

Olkoon atomien pitoisuus (atomien lukumäärä tilavuusyksikköä kohti) tilassa E n on yhtä suuri kuin N n, mutta valtiossa E m – N m . Sitten määrä spontaaneja s siirtymät tilavuusyksikköä ja aikayksikköä kohti määritetään lausekkeella:

s = Nm. Amn.

Kerroin yhtä suuri kuin fotonien lukumäärän suhde s, spontaanisti (spontaanisti) säteilevä aikayksikköä kohti, viritetyssä tilassa olevien hiukkasten lukumäärään N m, nimeltään spontaanin emission todennäköisyys, tai Einsteinin kerroin ( Amn) spontaanin päästön osalta. Spektriviivan intensiteetti Imn, joka vastaa spontaania siirtymistä tasolta m tasolle n, on yhtä suuri kuin:

I t n = hν t n . Amn. N m,(4.1)

missä hν t n on kvanttienergia;

Amn on Einsteinin kerroin;

N m on atomien pitoisuus viritetyssä tilassa.

Sumuttimessa korkea lämpötila tapahtuu sulamista, aineen haihtumista, molekyylien hajoamista atomeiksi ja jälkimmäisten virittymistä törmäysten seurauksena korkean lämpötilan hiukkasten kanssa.

Useimmissa emissiospektrianalyysin valonlähteissä, jotka toimivat ilmakehän paineessa, plasma on paikallisen termodynaamisen tasapainon (LTE) tilassa. Tämä tarkoittaa, että suurella höyrytiheydellä kaikkien plasmahiukkasten (atomit, molekyylit, ionit, elektronit) toistensa elastisten törmäysten taajuus on niin korkea, että niiden välillä tapahtuu täydellinen ja esteetön kineettisen energian vaihto. Tämän seurauksena plasmaa voidaan luonnehtia yhdellä lämpötila-arvolla T. Termodynaamisessa tasapainossa virittyneiden tasojen populaatiota kuvaa Boltzmannin yhtälö :

(4.2)

Lauseke (4.1) viivan intensiteetille spontaanin siirtymisen jälkeen tasolta t tasolle n ottaa huomioon (4.2) on seuraavassa muodossa:

(4.3)

missä Imn- viivan intensiteetti, kun elektroni kulkee tasolta t tasolle n;

N o ja N m on atomien pitoisuus pohja- ja viritystilassa;

qm,q n– tilastolliset painot, jotka kuvaavat vastaavien tasojen rappeutumisastetta;

E m ja E n– energiatasot m ja n;

Amn on spontaanin emission todennäköisyys siirtyessä tasolta m tasolle n;

hvmn on kvanttienergia;

T on tasapainolämpötila, K;

k- Boltzmannin vakio 1,3807. 10-23 J.K-1.

Yhtälöstä (4.3) oletuksena vakiona T, näyttäisi siltä, ​​että viivan intensiteetillä on suoraan verrannollinen riippuvuus minä atomien lukumäärästä N m , joka liittyy suoraan näytteen alkuaineen pitoisuuteen. Kuitenkin summalle minä atomien ionisaatio- ja itseabsorptioprosessit, jotka vääristävät tätä riippuvuutta, vaikuttavat.

Atomien ionisoituminen (M ↔ M + + ē) johtaa säteilevien hiukkasten (virittyneiden atomien) määrän vähenemiseen. Ionisaatioreaktion tasapaino siirtyy oikealle kaasufaasissa olevan aineen pitoisuuden pienentyessä sekä lämpötilan noustessa. Siksi lämpötilan noustessa spektriviivan intensiteetti ensin kasvaa kohdan (4.3) mukaisesti ja sitten pienenee. Ionisaatio huomioon ottaen spektriviivan intensiteetti määräytyy

missä X on ionisaatioaste, joka ilmaistaan ​​kvantitatiivisesti ionien lukumäärän suhteella ( N+) kaaripurkauksen täyttävien hiukkasten kokonaismäärään

Yhtälö (4.4) sisältää käytännössä kaikki parametrit, joista spektriviivan intensiteetti riippuu. Se on kaikkien AES-menetelmän muunnelmien taustalla: liekkispektroskopia (liekkifotometria), spektrografinen ja spektrometrinen menetelmä.

Termisessä tasapainossa esiintyy myös tasapaino hiukkasten viritysprosessien ja niiden siirtymisen välillä tavanomaiseen tilaan. Mitä suurempi aineen virityspotentiaali on, sitä pienempi määrä hiukkasia on viritetyssä tilassa tietyssä lämpötilassa. Näissä olosuhteissa virittyneiden atomien lukumäärä voidaan määrittää kaavasta

https://pandia.ru/text/80/088/images/image083_7.gif" width="19" height="17"> on vakioarvo tietylle spektriviivalle.

Kun T kasvaa, elektroniset tasot kiihtyvät eri elementeissä. Tässä tapauksessa syntyy atomispektrit.

Kun tiedetään atomien jakautuminen energiatasoilla, on mahdollista määrittää minkä tahansa spektriviivan intensiteetti valonlähteen lämpötilasta ja tietyn alkuaineen atomien pitoisuudesta. Kaavasta (14) voidaan nähdä, että viivan intensiteetti J määräytyy fotonien lukumäärän aikayksikköä kohti ja kunkin fotonin energian perusteella. Emitoituneiden fotonien määrä on verrannollinen atomien määrään vastaavassa viritetyssä tilassa. Siksi suoralle, jolla on virityspotentiaali E, voimme kirjoittaa

https://pandia.ru/text/80/088/images/image085_7.gif" width="93" height="32 src="> (16)

jossa atomien lukumäärä N0 korvataan valonlähteen aineen pitoisuudella C.

Kaavasta (16) voidaan nähdä, että aineen vakiopitoisuudessa valonlähteessä spektriviivan intensiteetti riippuu voimakkaasti lämpötilasta. Lämpötilan noustessa minkä tahansa linjan intensiteetti kasvaa nopeasti, kulkee maksimin läpi ja alkaa sitten laskea. Intensiteetin lasku liittyy ionisaatioon korkeassa lämpötilassa ja neutraalien atomien määrän vähenemiseen. Jokaisella linjalla, riippuen sen virityspotentiaalista ja aineen ionisaatiopotentiaalista, on maksimi tietyssä lämpötilassa. Esimerkiksi neutraalien alkalimetalliatomien spektriviivojen enimmäisintensiteetti valonlähteen lämpötilassa on noin 40 000. Korkeammassa lämpötilassa niiden intensiteetti pienenee. Boorissa, jonka ionisaatiopotentiaali on paljon suurempi, kaariviivojen suurin intensiteetti havaitaan noin 60 000 °C:n lämpötilassa.

Kun valonlähteen lämpötila muuttuu, erilaisten virityspotentiaalien spektriviivojen suhteellinen intensiteetti muuttuu suuresti. Voit muuttaa valonlähteen lämpötilaa ja säätää sen vakioisuutta spektriviivojen suhteellisella intensiteetillä. Tätä varten on kätevintä ottaa kaksi riviä samasta elementistä, joilla on erilaiset virityspotentiaalit ( fixpara). Usein yhden elementin kipinä- ja kaarilinjat otetaan kiinteänä parina. Kiinteän parin viivojen suhteellinen intensiteetti R riippuu vain lähteen lämpötilasta:

https://pandia.ru/text/80/088/images/image087_6.gif" width="51" height="45">

Koska E2:n ja E1:n arvot eroavat jyrkästi toisistaan, näiden linjojen suhteellinen intensiteetti on erittäin herkkä pienimmille lämpötilan muutoksille. \

Jos saman elementin useilla juovilla on sama virityspotentiaali (siirtymä ylemmältä tasolta eri alemmille tasoille), niin niiden suhteellinen intensiteetti pysyy aina vakiona missä tahansa valonlähteen lämpötilassa. Linjoja, joilla on sama virityspotentiaali, kutsutaan homologinen.

Kahden eri alkuaineiden homologisen juovan suhteellinen intensiteetti ei riipu lämpötilasta, vaan sen määrää vain niiden pitoisuus

DIV_ADBLOCK29">

Itseabsorptiosta johtuen spektriviivan intensiteetin ja aineen pitoisuuden välistä suhdetta kuvaa Lomakin-Scheiben kaavalla.

https://pandia.ru/text/80/088/images/image090_5.gif" width="73" height="32">;

b on itseabsorptiokerroin.

Riisi. 9. Spektriviivan intensiteetin riippuvuus aineen pitoisuudesta tavanomaisissa koordinaateissa

Teoreettisesti viivan intensiteetti on https://pandia.ru/text/80/088/images/image093_7.gif" width="124" height="21 src="> (20)

Itseabsorption puuttuessa pienillä pitoisuuksilla b=1. Kun pitoisuus kasvaa, b:n arvo pienenee vähitellen. Suhteellisen pienellä pitoisuuksien alueella itseabsorptio pysyy vakiona, ja logaritmisissa koordinaateissa spektriviivan intensiteetin ja pitoisuuden välinen riippuvuus on lineaarinen (kuva 10).

Riisi. Kuva 10. Spektriviivan intensiteetin riippuvuus aineen pitoisuudesta logaritmisina koordinaatteina pienelle pitoisuusalueelle

Suoran viivan kaltevuus riippuu itseabsorption suuruudesta. Kallistuskulma määrää keskittymisherkkyys spektriviiva. Se osoittaa, kuinka nopeasti intensiteetti muuttuu aineen pitoisuuden muuttuessa. Saman alkuaineen eri spektrilinjoilla voi olla erilainen pitoisuusherkkyys. Yleensä heikkojen viivojen keskittymisherkkyys on korkea, koska ne eivät koe itseabsorptiota. klo kvantitatiivinen analyysi yritä käyttää näitä rivejä.

Spektriviivan leveys ja muoto.

Yksinkertaiset tasot, jotka muodostavat yhden monimutkaisen tason, vaihtelevat hieman energialtaan. Siksi useimmat spektriviivat koostuvat useista yhdistetyistä viivoista ja niillä on tietty leveys. Lisäksi monet alkuaineet ovat isotooppien seoksia, joilla on eri atomimassat. Tämä johtaa spektriviivojen leveyden kasvuun, joka voi olla suurempi kuin 0,1.

Termisesti tasapainoisessa plasmassa atomien jakautuminen viritysasteisiin määräytyy Boltzmannin lain mukaan:

Niiden atomien lukumäärä, jotka ovat tilassa lämpötilassa T;

Atomien lukumäärä perustilassa (virittymättömässä) lämpötilassa T;

Virittyneen ja perustilan tilastolliset painot;

Boltzmannin vakio.

Kaavasta (3) atomien tai molekyylien energiatasojen suhteellinen populaatio on muotoa:

jossa indeksit i ja j osoittavat kahta tasoa.

Spektriviivan emissiointensiteetti määräytyy likimäärin lausekkeella:

Todennäköisyys siirtyä virittyneestä tilasta alempaan tilaan;

() - tätä siirtymää vastaava taajuus (aallonpituus);

Planckin vakio, \u003d 6,626 10 J s.

Kahden viivan intensiteettisuhde on seuraava:

Mittaamalla niiden atomilinjojen suhteelliset intensiteetit, joiden parametrit g, A, E tunnetaan, sekä niiden aallonpituuksien arvot, voidaan laskea lämpötila T kaksirivisellä menetelmällä. Jos viivojen leveydet eroavat merkittävästi, integroidut viivan intensiteetit tulee mitata.

Suhteellisten intensiteettien tarkka mittaaminen ei kuitenkaan ole helppoa. Lämpötilamittauksen tarkkuuden parantamiseksi on suositeltavaa käyttää useita rivejä samanaikaisesti ja suorittaa graafinen analyysi. Pelkistetään yhtälö (1.4) spektriviivan emissiointensiteetille seuraavaan muotoon:

Tämä on yhtälö suorasta viivasta, jossa on kaltevuus. Siksi, jos konstruoimme yhtälön vasemmalla puolella olevan lausekkeen riippuvuuden E:stä (ylemmän tason energia emission tapauksessa) ja jos Boltzmann-jakauma täyttyy, saadaan suora. Mitä enemmän ylempien tasojen energioiden arvot eroavat, sitä helpompi on määrittää viivan kaltevuus.

Riisi. 1.4

Tämän päätelmän havainnollistamiseksi kuvassa fig. 1.4 näyttää basaltin LIBS-spektrin, jossa riippuvuuden rakentamiseen käytetyt rautaviivat on merkitty tähdellä.

Tuloksena oleva kaavio on esitetty kuvassa. neljä . Lämpötila määritetty viivan kaltevuuden perusteella kuvassa. 4 on 7500 K.

Kuva 1.5

LIBS-plasmassa saatu lämpötila riippuu tietysti syöttöenergiasta ja siten vuontiheydestä ja energiatiheydestä. Suuruusluokkaa 1010 W/cm2 olevilla energiatiheyksillä lämpötila on yleensä 8000-12000 K 1-2 µs välein plasman muodostumishetkestä. Kuvassa Kuvassa 5 on esitetty LIES:n lämpötilojen laskentatulokset.

Riisi. 1.6

Nyt, kun tiedetään plasman säteilyn lämpötilojen vaihteluväli, analysoidaan eri alkuaineiden atomien spektriviivojen intensiteetin riippuvuutta plasman säteilylämpötilasta. Kaavaa (4) käytetään spektriviivan intensiteetin laskemiseen

Taulukoissa 1.1 - 1.4 on tiedot spektriviivoista, joiden suhteellinen intensiteetti (Rel.Int.) on suurin.

Taulukko 1.1. Fe-atomin spektriviivojen emission parametrit

Spektriviivojen intensiteetin laskemisen helpottamiseksi vähennämme kaavan (4) seuraavaan muotoon:

Otetaan graafinen esitys spektriviivan säteilyintensiteetin riippuvuudesta plasman lämpötilasta (kuvat 1.7 - 1.11)

Kuva 1.7.

Kaaviot kuvassa 1.7

Spektriviivalle = 344,6 nm;

Spektriviivalle = 349,05 nm;

Spektriviivalle = 370,55 nm;

Spektriviivalle = 374,55 nm;

Spektriviivalle = 387,85 nm;

Taulukko 1.2. Na-atomin spektriviivojen säteilyparametrit

Kuva 1.8.

Kaaviot kuvassa 1.8

Spektriviivalle = 313,55 nm;

Spektriviivalle = 314,93 nm;

Spektriviivalle = 316,37 nm;

Spektriviivalle = 588,99 nm;

Spektriviivalle = 589,59 nm;

Taulukko 1.3. Mg-atomin spektriviivojen emissioparametrit

Kuva 1.9.

Kaaviot kuvassa 1.9

Spektriviivalle = 285,21 nm;

Spektriviivalle = 516,21 nm;

Spektriviivalle = 517,26 nm;

Spektriviivalle = 518,36 nm;

Spektriviivalle = 880,67 nm;

Taulukko 1.4. Al-atomin spektriviivojen säteilyparametrit

Kuva 1.10.

Kaaviot kuvassa 1.10

Spektriviivalle = 281,61 nm;

Spektriviivalle = 308,85 nm;

Spektriviivalle = 466,31 nm;

Spektriviivalle = 559,33 nm;

Taulukko 1.5. Be-atomin spektriviivojen emissioparametrit

Kuva 1.11.

Kaaviot kuvassa 1.11

Spektriviivalle = 313,04 nm;

Spektriviivalle = 313,10 nm;

Spektriviivalle = 436,1 nm;

Spektriviivalle = 467,34 nm;

Spektriviivalle = 527,08 nm;

Vakiolämpötilassa ja muissa viritysolosuhteissa yhtälö (4) säteilyn voimakkuudelle tulee:

Tässä yhdistetään kaikki yhtälön (4) tekijät paitsi.

Jos virityslähteen toimintatapa on riittävän vakaa ja aineen syöttönopeus plasmaan on vakio, syntyy tietty stationaaritila, jossa alkuaineatomien lukumäärä plasmassa on verrannollinen tämän alkuaineen pitoisuuteen näytteessä. :

Aineen pitoisuus näytteessä; - suhteellisuuskerroin.

Korvaamalla suhteet (1.8) suhteilla (1.7) saadaan:

Jos purkausolosuhteet eivät muutu pitoisuuden muutoksen myötä, niin kerroin pysyy vakiona ja yhtälö (9) täyttyy melko hyvin. Kerroin riippuu purkauksen parametreista, aineen pääsyn edellytyksistä plasmaan sekä viritystä ja myöhempiä siirtymiä kuvaavista vakioista.

Ottamalla yhtälön (1.9) logaritmi saadaan:

Lineaarinen riippuvuus on erittäin kätevä kalibrointikaavion muodostamisessa.

Kaikki virittyneiden hiukkasten lähettämät kvantit eivät kuitenkaan saavuta valovastaanotinta. Virittymätön atomi voi absorboida valokvantin, joten säteilyilmaisin ei havaitse sitä. Tämä on niin kutsuttu itseabsorptio. Aineen pitoisuuden kasvaessa itseabsorptio lisääntyy.

Itseabsorptio on otettu huomioon Lomakin--Schaibe yhtälössä, joka kuvaa hyvin spektriviivan intensiteetin pitoisuusriippuvuutta:

jossa kerroin riippuu virityslähteen toimintatavasta, sen stabiilisuudesta, lämpötilasta jne.; on itseabsorptiokerroin, joka ottaa huomioon valokvanttien absorption virittymättömiin atomeihin.

Siten itseabsorptiosta johtuen intensiteetin suora verrannollinen riippuvuus pitoisuudesta korvataan tehoriippuvuudella (11) s.