DE1104736B - Verfahren zur Vermeidung des Restsauerstoffeinflusses bei der Spektralanalyse von Metallen unter Schutzgas - Google Patents

Description

• Verfahren zur Vermeidung des Restsauerstoffeinflusses bei der Spektralanalyse von Metallen unter Schutzgas Bei der Spchtralanalyse von Metallen wird im allgemeinen zwischen der zu untersuchenden Probe und einer Gegenelektrode eine elektrische Entladung erzeugt, die geringe Mengen der zu analysierenden Probe verdampft und darüber hinaus die verdampften Atome zur Emission der charakteristischen Spektrallinien anregt. Die Intensität dieser Spektrallinien ist ein MaB für die Gehalte der einzelnen Elemente in der Probe.
• In vielen Fällen genügt es, diesen Verdampfungs-und Anregungsprozeß in Luft durchzuführen. Die Oxydation der Probe der Gegenelektrode und des Funkenplasmas ist infolge des praktisch konstanten Sauerstoffgehaltes der Luft gut wiederbolbar und verursacht daher zumeist keine über die geforderten Analysentoleranzen hinausgehende Fehler. Wenn jedoch Elemente mit großer Affinität zum Sauerstoff bestimmt bzw. Spektrallinien sehr kurzer Wellenlänge ausgenutzt werden, bei denen an den SauerstoEmolekülen der Luft eine erhebliche Streuung auftritt, ist es erforderlich und üblich, die Verdampfung und Anregung unter einem sauerstofffreien Schutzgas durchzuführen. Das Schutzgas darf mit den zu bestimmenden Bestandteilen der Probe im erstgenannten Falle nicht reagieren und im zweitgenannten das kurzwellige Licht nicht zerstrenen. Stickstoff und einige Edelgase erfüllen in vielen Fällen, insbesondere bei der Spektralanalyse von Stahl und Roheisen, diese Voraussetzungen, vor allem dann, wenn die wichtigsten nichtmetallischen Begleitelemente von Stahl und Roheisen, das sind C, P, S, bestimmt werden sollen. Diese Elemente reagieren einerseits sehr stark mit dem Sauerstoff, andererseits liegen für die Spektralanalyse geeignete Linien im Wellenlängenbench zwischen 1750 und 2000 Å, in dem Stickstoff und einige Edelgase gut durchlässig sind, an Sauerstoffmolekülen die Emissionsstrahlung aber schon gestreut wird.
• Bei nicht zum Stand der Technik gehörenden Versuchen, die genannten spektralanalytischen Bestimmungen unter Argon oder Stickstoff durchzuführen, hat sich gezeigt, daß auch sehr geringe Spuren von Sauerstoff im Schutzgas die Verdampfung und Lichtemission sehr stark beeinflussen. Verwendet man reduzierende Gegenel,ektroden, die gasförmige Sauerstoffverbindungen bilden, so wird der Sauerstoff dem Gas laufend entzogen und im Schutzgasstrom abtransportiert. Ein Gegenelektrodenmaterial, das diese Voraussetzungen voll erfüllt, ist Graphit; jedoch ist dann die C-Bestimmung nicht mehr möglich.
• Man könnte zwar auch mit vollkommen sauerstofffreien Schutzgasen arbeiten, die Verwendung vollständig sauerstofffreier Gase scheidet jedoch zumeist aus wirtschaftlichen Gründen aus.
• Andere systematische, nicht zum Stand der Technik gehörende Versuche haben verschiedene Wege zur Ausschaltung des Sauerstoffeinflusses der Schutzgas auch bei Verwendung von Gegenelektroden, die den Sauerstoff nicht binden bzw. nur feste Oxyde bilden, aufgezeigt. So zeigte sich, daß der Sauerstoffeinfiuß bei sehr energiereichen Entladungen entfällt. Das gleiche gilt für energiearme Entladungen, wenn die elektrischen Spannungen sehr hoch sind, üI:er etwa 20 kV. Derartige Anregungen sind jedoch nur in den wenigsten Fällen den Anregungspotentialen der Spektrallinien angepaßt. Hinzu kommt, daß ganz allgemein energiereiche bogenartige Entladungen indirekt durch Aufheizung von Probe und Gegenelektrode die Analysengenauigkeiten verschlechtern. Im speziellen Fall der Spektralanalyse von Stahl auf C, P und S unter Benutzung der Analysenlinien im kurzwelligen Ultraviolett unter 20001B wurde festgestellt, daß die Lichtemission fast ausschließlich bei negativer Polung der Probe erfolgt, aber bei gleichgerichteter Entladung bei dieser Polung der Sauerstoffeinfluß besonders groß ist. tSberraschenderweise wurde bei Versuchen, die zur Erfindung führten, gefunden, daß bei häufiger tXTmkehrung der Polung in der Funkenstrecke die Linienintensitäten weitgehend unabhängig vom Sauerstoffgehalt des Schutzgases und wesentlich stabiler werden, obwohl die Entladungsabschuitte mit positiver Polung der Probe zur optischen Emission nicht nennenswert beitragen.
• Das gleiche Ergebnis wird erhalten, wenn die Anregung mit einer schwingenden Kondensatorentladung erfolgt.
• Ausgehend von diesen Grundlagen betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Vermeidung des Restsauerstoffeinflusses bei der Spektralanalsse von Metallen unter Schutzgas, wobei zwischen der zu untersuchenden Probe und einer Gegenelektrode in einer Schutzgasatmosphäre eine elektrische Entladung erzeugt wird. Sie besteht darin, daß die letztere als schwingende Entladung oder als Entladung mit schneller fortlaufender Umpolung durchgeführt wird.
• Als Erklärung für die überraschende Tatsache der Vermeidung des Restsauerstoffeinfiusses durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann vermutlich angeführt werden, daß sich bei den gleichgerichteten Entladungen an der Probe und/oder der Gegenelektrode Oxydhäute bilden, die sehr stabil sind, solange die Polung von Probe und Gegenelektrode und damit die Richtung des lonentransportes im Funkenplasma gleichbleiben. Diese Oxydhäute werden aber entweder bei hinreichend hohen Temperaturen, wahrscheinlich durch Verdampfung, oder aber bei laufender Umkehr der Polung und des Ionentransportes zerstört.
• Soweit erfindungsgemäß mit fortwährender Umpolung in schneller Folge gearbeitet wird, wird diese am einfachsten durch die Netzfrequenz von 501 dz gesteuert. Weiterhin wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, der eigentlichen Analysenfunkenstrecke eine zweite Funkenstrecke vorzuschalten, deren elektrische Daten und Polung so bemessen sind, daß diese Funkenstrecke zur optischen Emission nichts oder nur sehr wenig beiträgt, in der aber eine Gegenelektrode möglichst hoher Sauerstoffaffinität verwendet wird.
• Diese Funkenstrecke entzieht dem Schutzgas laufend den Sauerstoff, so daß die der Spektralanalyse dienende Entladung in vollkommen sauerstofffreiem Gas erfolgt. Im letztgenannten Fall können, worin ein besonderer Vorteil zu sehen ist, die Anregungshedingungen ausschließlich den Anregungspotentialen der Analysenlinien angepaßt werden.
• PATENTANSPRtJCHE 1. Verfahren zur Vermeidung des Restsauerstoffeinfiusses bei der Spektralanalyse von Metallen unter Schutzgas, wobei zwischen der zu untersuchenden Probe und einer Gegenelektrode in einer Schutzgasatmosphäre eine dektn sche Entladung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die letztere als schwingende Entladung oder als Entladung mit schneller, fortlaufender Umpolung durchgeführt wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umpolung durch die Netzfrequenz von 50 dz gesteuert wird.

   3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit schwingender oder fortlaufend umgepolter Entladung geführten Analysenfunkenstrecke eine oder mehrere Funkenstrecken mit Gegenelektroden hoher Sauerstoffaffinität vorgeschaltet werden und deren elektrische Daten und Polung so eingestellt werden, daß diese Entladungen zur optischen Emission möglichst wenig beitragen.