RU2314516C2 - Method of determining mass fractions of components in materials and alloys - Google Patents
Method of determining mass fractions of components in materials and alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2314516C2 RU2314516C2 RU2005129189/28A RU2005129189A RU2314516C2 RU 2314516 C2 RU2314516 C2 RU 2314516C2 RU 2005129189/28 A RU2005129189/28 A RU 2005129189/28A RU 2005129189 A RU2005129189 A RU 2005129189A RU 2314516 C2 RU2314516 C2 RU 2314516C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- line
- radiation
- standard
- parameter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к атомному эмиссионному спектральному анализу материалов и сплавов, а именно к определению содержания массовых долей элементов в материалах и сплавах.The invention relates to atomic emission spectral analysis of materials and alloys, namely, to determine the content of mass fractions of elements in materials and alloys.
В классическом атомном эмиссионном анализе известен ряд способов определения содержания массовых долей элементов в материалах и сплавах.In classical atomic emission analysis, a number of methods are known for determining the content of mass fractions of elements in materials and alloys.
Так, например, известен способ определения массовых долей при эмиссионном спектральном анализе материалов и изделий, имеющий в своей основе эмпирическую формулу Ломакина-Шейбе - представление зависимости интенсивности I излучения низкотемпературной плазмы (НТП) от величины массовых долей элементов Ci в исследуемом материале [1].For example, there is a known method for determining mass fractions in emission spectral analysis of materials and products, based on the empirical Lomakin-Sheybe formula — representing the dependence of the intensity I of low-temperature plasma radiation (NTP) on the mass fractions of Ci elements in the material under study [1].
По данному способу расчет параметров массовых долей элементов Ci производится по градуировочным графикам I=f(lgCi) в небольших интервалах изменения Ci, причем границы данных интервалов определяются экспериментально соответствующим подбором стандартных образцов-эталонов (СО).According to this method, the calculation of the parameters of the mass fractions of the elements Ci is carried out according to the calibration graphs I = f (logCi) in small intervals of variation of Ci, and the boundaries of these intervals are determined experimentally by the appropriate selection of standard reference samples (CO).
Недостатком данного способа является необходимость иметь большое количество стандартных образцов, что приводит к дополнительным затратам времени на их анализ и создает определенные трудности в экспресс анализах.The disadvantage of this method is the need to have a large number of standard samples, which leads to additional time spent on their analysis and creates certain difficulties in express analyzes.
Известны технические решения, в которых с помощью одного комплекта СО анализируют около 50 марок алюминиевых сплавов на многоканальных атомно-эмиссионных спектрометрах. Разработан метод построения эмпирических градуировочных характеристик на больших диапазонах изменения содержания таких, элементов как медь, цинк, магний [2].Technical solutions are known in which, using a single set of COs, about 50 grades of aluminum alloys are analyzed on multichannel atomic emission spectrometers. A method has been developed for constructing empirical calibration characteristics on large ranges of changes in the content of such elements as copper, zinc, magnesium [2].
В связи с тем, что такое построение с помощью одной аналитической линии для некоторых элементов невозможно из-за реабсорбции и самопоглощения, то задача решена с помощью двух аналитических линий определяемого элемента. Нелинейность учтена с помощью полиномиальных моделей градуировочных характеристик (ГХ), коэффициенты которых рассчитывались по методу наименьших квадратов.Due to the fact that such a construction using one analytical line for some elements is impossible due to reabsorption and self-absorption, the problem is solved using two analytical lines of the element being determined. Non-linearity was taken into account using polynomial models of calibration characteristics (GC), the coefficients of which were calculated by the method of least squares.
Для повышения точности определения примесей в алюминиевых сплавах по единому комплекту государственных СО (ГСО) введено "инструментальное" взвешивание, сущность которого сводится к набору таких ГХ, по которым при определении состава пробы обеспечивается максимальная вероятность получения фактически наблюдаемых содержаний элементов. "Инструментальное" взвешивание позволяет сократить число используемых комплектов СО, градуировочных графиков, постоянно находящихся в памяти ЭВМ, или специальных таблиц.To increase the accuracy of determination of impurities in aluminum alloys using a single set of state SO (GSO), instrumental weighing was introduced, the essence of which is reduced to a set of such GC, by which, when determining the composition of the sample, the maximum probability of obtaining actually observed element contents is ensured. "Instrumental" weighing allows you to reduce the number of used sets of CO, calibration graphs that are constantly in the computer memory, or special tables.
Описанный выше способ оптического спектрального анализа основан на косвенных измерениях химического состава, причем за меру процентного содержания определяемого элемента в пробе сплава принимается относительная интенсивность спектральной линии этого элемента при существовании фундаментальной связи между ними.The optical spectral analysis method described above is based on indirect measurements of the chemical composition, and the relative intensity of the spectral line of this element when there is a fundamental relationship between them is taken as a measure of the percentage of the element being determined in the alloy sample.
Связь устанавливается по данным градуировки спектрометра с помощью комплекта ГСО известного состава.The connection is established according to the calibration of the spectrometer using a GSO kit of known composition.
Однако реализация данного способа требует:However, the implementation of this method requires:
большого объема работ, связанных с занесением в память ЭВМ градуировочных характеристик;a large amount of work related to the recording of computer calibration characteristics;
наличия комплекта из нескольких СО;the presence of a set of several WITH;
при проведении анализа возбуждения спектра не только пробы, но и комплекта ГСО, а также измерения интенсивности спектральных линий пробы и ГСО.when analyzing the spectrum excitation of not only the sample, but also the GSO set, as well as measuring the intensity of the spectral lines of the sample and GSO.
Наиболее близким решением, взятым в качестве прототипа, является способ определения содержания массовых долей элементов в материалах и сплавах, в котором количество СО уменьшено до одного [3].The closest solution, taken as a prototype, is a method for determining the content of mass fractions of elements in materials and alloys, in which the amount of CO is reduced to one [3].
Известный способ включает возбуждение излучения образца, измерение почернения основной линии элемента и линии сравнения, расчет содержания испытуемого элемента в образце, регистрацию эмиссионного спектра СО для определения параметра Мэ, характеризующего способность к излучению НТП пробы относительно СО по каждому элементу, и параметра (АХ)эп, характеризующего устойчивое состояние НТП в СО по отношению к пробе, связанные соотношениемThe known method includes a sample radiation excitation, measuring the blackening of the main line element and the comparison line, calculating the content of the test cell in the sample, recording the emission spectrum SB for determining the parameter M e characterizing ability to radiation NTP sample relative to CO, for each element, and a parameter (AH) ep , characterizing the steady state of NTP in CO in relation to the sample, related by the ratio
где М=(2/π)arctg{[Si(Si + Sicp - ΔSэ)/Si(Si + Siср+ΔSэ)]Ciэ};where M = (2 / π) arctan {[S i (S i + S icp - ΔS e ) / S i (S i + S iav + ΔS e )] C i };
bээ=1-(1/π)arctg[(АХ)ээCiэ];b uh = 1- (1 / π) arctg [(AH) uh C ij ];
Ciэ, ΔSэ - содержание элемента и разность почернений основной линии и линии сравнения в СО;C IE , ΔS e - element content and the difference in blackening of the main line and the comparison line in CO;
Si, Sicp - почернение основной линии и линии сравнения для пробы;S i , S icp - blackening of the main line and the comparison line for the sample;
В, D - коэффициенты пропорциональности, определяемые по таблице соответствия по величине М, и рассчитывают ориентировочное содержание искомого элемента в пробе Сх по системе уравнений:B, D - proportionality coefficients, determined by the table of correspondence according to the value of M, and calculate the approximate content of the desired element in the sample C x according to the system of equations:
S0=250 - максимальное почернение, определяемое микрофотометром (паспортное значение).S 0 = 250 - the maximum blackening determined by a microphotometer (nameplate value).
Анализ известных способов определения содержания массовых долей элементов в материалах и сплавах показывает, что использование существующей в настоящее время полуэмпирической теории расчета количественного содержания элементов не предусматривает совокупность существующих объемных взаимодействий частиц в облаке НТП, сопровождающихся энергетическими превращениями атомов и ионов. Именно поэтому диапазон достоверного анализа по методу контрольного СО ограничен, что в значительной мере снижает точность и достоверность анализа при использовании отраслевых СО и СО предприятий.An analysis of the known methods for determining the mass fraction of elements in materials and alloys shows that the use of the currently existing semi-empirical theory of calculating the quantitative content of elements does not provide for the totality of existing volume interactions of particles in a cloud of scientific and technological progress, accompanied by energy transformations of atoms and ions. That is why the range of reliable analysis by the control JI method is limited, which significantly reduces the accuracy and reliability of the analysis when using industry-specific JI and JI enterprises.
Ограниченность их применения обуславливается также внутренними энергетическими превращениями при изменении количественных соотношений компонентов проб. Все это приводит к тому, что даже на ограниченном интервале изменения концентрации могут возникать погрешности при определении Сх.The limitation of their application is also determined by internal energy transformations when the quantitative ratios of the components of the samples change. All this leads to the fact that even in a limited range of concentration changes, errors may occur in the determination of C x .
Задачей данного изобретения является дальнейшее повышение точности и достоверности определения количественного содержания элементов в материалах и сплавах.The objective of the invention is to further increase the accuracy and reliability of determining the quantitative content of elements in materials and alloys.
Поставленная задача достигается тем, что вводятся в рассмотрение изолированные системы расчета и метод последовательных приближений, учитывающие различный матричный состав и возможные различия в условиях проведения эксперимента для эталона и пробы. Для расчета в широком диапазоне изменения концентраций анализируемых элементов используется один контрольный эталон.The problem is achieved by introducing into consideration isolated calculation systems and the method of successive approximations, taking into account different matrix compositions and possible differences in the experimental conditions for the standard and the sample. To calculate a wide range of changes in the concentrations of the analyzed elements, one control standard is used.
Для определения содержания массовых долей элементов в материалах и сплавах используется способ, включающий возбуждение излучения образца в низкотемпературной плазме, регистрацию эмиссионного спектра образца, измерение интенсивности аналитической линии элемента и линии сравнения, расчет содержания искомого элемента в пробе, по физической модели, содержащей выражения параметра (αχ)эх, характеризующего устойчивое состояние низкотемпературной плазмы в стандартном образце по отношению к пробе, и параметра Мiэ, характеризующего способность к излучению низкотемпературной плазмы относительно стандартного образца по каждому элементу, определяемые соотношениямиTo determine the content of mass fractions of elements in materials and alloys, a method is used that includes excitation of the radiation of the sample in a low-temperature plasma, registration of the emission spectrum of the sample, measurement of the intensity of the analytical line of the element and the comparison line, calculation of the content of the desired element in the sample, according to a physical model containing the expression of the parameter ( αχ) eh , characterizing the stable state of low-temperature plasma in a standard sample with respect to the sample, and the parameter M ie , characterizing the method the ability to emit low-temperature plasma relative to the standard sample for each element, determined by the relations
где Where
; ;
Сэi, ΔРэi - содержание элемента и разность интенсивностейС ei , ΔР ei - element content and intensity difference
анализируемой линии и линии сравнения элемента i в стандартном образце;the analyzed line and the line of comparison of the element i in the standard sample;
Pxi, Pxicp - интенсивности анализируемой линии и линии сравнения элемента i в пробе;P xi , P xicp — intensities of the analyzed line and the line of comparison of element i in the sample;
В, D - коэффициенты пропорциональности, определяемые параметром Мэi, рассчитывают энергетические параметры излучения пробы относительно эталона L′хэ и L′эх B, D - proportionality coefficients determined by the parameter M ei , calculate the energy parameters of radiation of the sample relative to the standard L ′ he and L ′ eh
производят корректировку и расчет новых значений интенсивностей спектральных линий в пробе Рх и Рхср так, чтоmake adjustments and the calculation of the new values of the intensities of the spectral lines in the sample P x and P HSR so that
где ΔРх, ΣPx, - разность и сумма интенсивностей анализируемой линии и линии сравнения элемента в пробе;wherein? P x, ΣP x, - the difference and the sum of the intensities of the analyzed line, and comparing the line element in the sample;
P′x, P′xcp, Рх, Рхср - измеренные и скорректированные параметры пробы;P ′ x , P ′ xcp , P x , P xsr - measured and adjusted sample parameters;
Lхэ=L′хэ+ΔL′;L he = L ′ he + ΔL ′;
ΔL′=1-(L′хэ+L′эх);ΔL ′ = 1- (L ′ he + L ′ eh );
рассчитывают содержание искомого элемента в пробе Сх по системе уравненийcalculate the content of the desired element in the sample C x according to the system of equations
где Where
причем на промежуточных этапах в качестве эталона принимается расчетное значение концентрации Сст=Сх, определяют расчетное значение интенсивности излучения спектральной линии для эталона по выражениюmoreover, at intermediate stages, the calculated concentration C st = C x is taken as a reference, the calculated value of the spectral line radiation intensity for the reference is determined by the expression
где v=(f+fd2+1+d2)/[2d(f-1)];where v = (f + fd 2 + 1 + d 2 ) / [2d (f-1)];
d=tg[(π/2)·(Pэ+Pэср)/2P0];d = tg [(π / 2) · (P e + P esr ) / 2P 0 ];
h=[tg(π/2)·(Pэ/P0)]/[tg(π/2)·(Pэср/P0)];h = [tg (π / 2) · (P e / P 0 )] / [tg (π / 2) · (P esr / P 0 )];
f=Uэхh=(1/Uхэ)h,f = U eh h = (1 / U he ) h,
а расчет концентрации и корректировку параметров излучения производят до тех пор, пока не выполнится заданная точность вычисленийand the concentration calculation and the adjustment of the radiation parameters are performed until the specified accuracy of calculations
где ΔРст - расчетное значение параметра излучения во внутреннем стандарте;where Δ Rst is the calculated value of the radiation parameter in the internal standard;
ΔРх - измеренное значение параметра излучения в пробе;Δ Рх - measured value of the radiation parameter in the sample;
- относительная погрешность вычислений. - relative error of calculations.
По предлагаемому способу выполняется расчет ряда виртуальных эталонов с контролем по интенсивности излучения, содержание в которых последовательно приближается к искомой величине.According to the proposed method, a number of virtual standards are calculated with control by radiation intensity, the content of which is successively approaching the desired value.
Способ является составной частью автоматизированной системы определения количественного состава элементов в материалах и сплавах с фотоэлектрической регистрацией спектров. В качестве приемников излучения используются твердотельные многоканальные линейные приборы с зарядовой связью, преобразующие интенсивности излучения непрерывного спектра в дискретный сигнал, после обработки которого получают параметры анализируемых спектральных линий. В качестве параметров, участвующих в дальнейшем расчете количественного содержания, выбираются значения максимумов интенсивностей или площади, ограниченные контурами спектральных линий. Независимо от способа регистрации можно принять в качестве измеряемого параметра отображение интенсивности Р.The method is an integral part of an automated system for determining the quantitative composition of elements in materials and alloys with photoelectric recording of spectra. As radiation receivers, solid-state multichannel charge-coupled linear devices are used that convert the radiation intensities of a continuous spectrum into a discrete signal, after processing of which the parameters of the analyzed spectral lines are obtained. As the parameters involved in the further calculation of the quantitative content, the intensities or areas maxima are selected, limited by the contours of the spectral lines. Regardless of the registration method, you can take the intensity display P.
Исходными данными для расчета являются измеряемые параметры интенсивности излучения спектральных линий исследуемого элемента Рх, Рэ и линий сравнения Рхср, Рэср для эталона и исследуемой пробы, а также концентрация Сэ элемента в эталоне. Для неизолированной системы параметры пробы обозначены P′x; P′xcp:The initial data for the calculation are the measured parameters of the radiation intensity of the spectral lines of the studied element R x , R e and the comparison lines R xsr , R esr for the standard and the test sample, as well as the concentration of C e element in the standard. For a non-insulated system, sample parameters are denoted by P ′ x ; P ′ xcp :
где ΣРэ = Рэ + Рэср; ΣPx = Px + Pxcp;where ΣP e = P e + P esr ; ΣP x = P x + P xcp ;
ΔРэ = Рэ - Рэср; ΔРх = Рх - Рхср.? P = P e e - P ESD; ΔP x = P x - P hsr .
Исходные данные системы (1) переводятся в изолированное состояние, отстраиваясь от различий матричного состава и возможных различий в условиях проведения эксперимента для эталона и исследуемой пробы.The initial data of system (1) are transferred to an isolated state, detaching themselves from differences in the matrix composition and possible differences in the experimental conditions for the standard and the test sample.
Для этого рассчитываются относительные энергетические параметры излучения пробы относительно эталона Lхэ, Lэх For this, the relative energy parameters of the radiation of the sample are calculated relative to the standard L he , L eh
и параметры усиления спектрального излучения элемента пробы относительно эталона Uхэ, Uэх and parameters of amplification of spectral radiation of a sample element relative to a standard U he , U eh
где P0 - максимальное значение измеряемого параметра (при фотоэлектрическом анализе V0=10B).where P 0 - the maximum value of the measured parameter (photoelectrically analyzing V 0 = 10B).
Условием совместимых изолированных систем являются уравненияThe condition for compatible isolated systems are the equations
Если при этом в системе эталон-проба не происходит поглощение излучения, то эта сумма равна 1. Если же часть энергии поглощается (ΣL′<1) или происходит излучение части энергии в окружающую среду (ΣL′>1), то для приведения системы в изолированное состояние следует учесть эту разницу внесением поправкиIf, in this case, radiation absorption does not occur in the reference sample system, then this sum is 1. If a part of the energy is absorbed (ΣL ′ <1) or a part of the energy is radiated into the environment (ΣL ′> 1), then to bring the system into isolated state should take this difference into account by amending
В соответствии с полученным Lхэ производится корректировка и получение новых значений Рх и Рхср, при этом следует учитывать, что параметры ΔPx=const и ΔРэ=const, так как они являются мерой количественного содержания элемента в пробе и эталоне:In accordance with the received L he corrected and obtained new values of P x and R xsr , it should be borne in mind that the parameters ΔP x = const and ΔP e = const, since they are a measure of the quantitative content of the element in the sample and standard:
tg(π/2)Lхэ=(ΔРх + Рхср)/Рхср(ΣP′х - ΔРэ)/(ΣР′x + ΔРэ)tg (π / 2) L ho = (? P x + P HSR) / P HSR (ΣP 'x -? P e) / (ΣR' x +? P e)
после преобразований:after conversions:
Рхср=(ΔPxΣP′x - ΔРхΔРэ)/[tg(π/2)Lхэ(ΣР′х + ΔРэ) + ΔРэ - ΣРх];P xsr = (ΔP x ΣP ′ x - ΔP x ΔP e ) / [tg (π / 2) L he (ΣP ′ x + ΔP e ) + ΔP e - ΣP x ];
и расчетная формула преобразуется к виду:and the calculation formula is converted to:
tg(π/2)Lхэ=[(ΔPx + Pxcp)/Pxcp][(ΔРх + 2Рхср - ΔРэ)/(ΔРх + 2Рхср + ΔРэ)].tg (π / 2) L ho = [(ΔP x + P xcp ) / P xcp] [( x + 2P? P HSR - e? P) / (x? P +? P + 2P HSR e)].
После замены искомой величины Рхср, решается приведенное квадратное уравнение следующего вида:After replacing the desired value of P xsr , the reduced quadratic equation of the following form is solved:
Решением этого уравнения является параметр линии сравнения элемента пробы Рхср и затем из условия Рх = ΔРх + Рхср определяется интенсивность элемента пробы.The solution to this equation is the parameter of the line of comparison of the sample element P xsr and then from the condition P x = ΔP x + P xsr the intensity of the sample element is determined.
В результате преобразований возникает исходная для вычислений равновесная система с параметрами:As a result of the transformations, the initial equilibrium system with the parameters arises for the calculations:
В последующих преобразованиях будем находить параметры внутреннего стандарта и сравнивать полученные значения с исходными измеренными параметрами пробы в изолированной системе (2).In subsequent transformations, we will find the parameters of the internal standard and compare the obtained values with the initial measured parameters of the sample in an isolated system (2).
Необходимое условие взаимосвязи внутреннего стандарта и пробы выразим равенством параметров ΣРэ =ΣРх = const.A necessary condition for the relationship of the internal standard and the sample express equation parameters ΣR e = ΣR x = const.
Эта равновесная система для искомых Рх и Рхср будет симметричной относительно данных ΣРэ/2 и ΔРх/2, т.е.This equilibrium system for the desired P x and P xsr will be symmetric with respect to the data ΣP e / 2 and ΔP x / 2, i.e.
Для нахождения промежуточного значения концентрации элемента пробы С′х=Сст1 на первом этапе расчетов решается тождество относительно Cст1 [1]:To find the intermediate value of the concentration of the sample element C ′ x = C st1 at the first stage of calculations, the identity with respect to C st1 is solved [1]:
где Where
- параметр излучения контрольного эталона;- radiation parameter of the reference standard;
- задающий энергетический параметр элемента пробы Сх, или эталона Сэ соответственно (восприимчивость к спектральному излучению);- sets the energy parameter of the sample element C x , or reference C e, respectively (susceptibility to spectral radiation);
- коэффициент самопоглощения атомов и ионов в низкотемпературной плазме;- coefficient of self-absorption of atoms and ions in a low-temperature plasma;
Далее, на основе уравнений (2) для Lэх, рассчитывается разность ΔРст1 элемента пробы, соответствующая найденному по п.5 значению Cст1:Next, based on equations (2) to L Oh, calculated difference .DELTA.P CT1 sample cell according to claim 5 corresponding to the found value CT1 C:
где Where
Фиксируются данные контрольного эталона и пробы на начало второго этапа вычислений:The data of the control standard and samples are recorded at the beginning of the second stage of calculations:
Пункты 4-7 повторяются на втором этапе расчетов. В конце этих вычислений определяются исходные данные равновесной системы аналогичные (18).Points 4-7 are repeated at the second stage of calculations. At the end of these calculations, the initial data of the equilibrium system are determined similar to (18).
Этапы повторяются до тех пор, пока с заданной степенью точности полученное значение разности входных параметров внутреннего стандарта ΔPстi на последнем этапе вычислений i не будет совпадать с измеренным значением в пробе ΔРх, т.е.:The steps are repeated until, with a given degree of accuracy, the obtained value of the difference of the input parameters of the internal standard ΔP sti at the last stage of calculations i does not coincide with the measured value in the sample ΔP x , i.e.:
для заданного уровня относительной погрешности δР.for a given level of relative error δ P.
Экспериментальные данные определения процентного содержания Si, Си, Mg и Mn в сплаве литейного алюминия АК5М, полученные на модернизированной фотоэлектрической установке МФС-8М, приведены в таблице. В качестве приемников спектрального излучения использованы блоки регистрации типа SKCCD на основе диодных линеек. В качестве контрольного эталона Скэ и исследуемой пробы использованы стандартные образцы из комплекта ГСО №11. Значение исследуемой пробы сравнивалось с заранее известным содержанием Сгсо.The experimental data for determining the percentage of Si, Cu, Mg, and Mn in AK5M cast aluminum alloy obtained on the upgraded MFS-8M photovoltaic installation are shown in the table. As receivers of spectral radiation, SKCCD-type recording units based on diode arrays were used. As a control standard S ke and the test sample, standard samples from the GSO kit No. 11 were used. The value of the test sample was compared with the pre-known content of C GSO .
Пример расчетов для фотоэлектрического анализа.Example calculations for photoelectric analysis.
Ниже приведены промежуточные результаты расчетов для Мп в сплаве Ак5М по данным таблицы.Below are the intermediate calculation results for MP in the Ak5M alloy according to the table.
Исходные данные измеренных напряжений, пропорциональные интенсивностям спектральных линий (Vo=10B).The initial data of the measured voltages are proportional to the intensities of the spectral lines (V o = 10B).
Находим Lхэ, для этого вычисляем L′хэ, Lэх и ΔL:We find L ho, this compute L 'ho, oh L and ΔL:
L′хэ=0.7137; Lэх=0.1397; ΔL=0.1466; тогда Lхэ=0.8603.L ′ he = 0.7137; L eh = 0.1397; ΔL = 0.1466; then L he = 0.8603.
Определяем параметр Vxcp из выражения (17) и затем Vx для равновесной изолированной системы, для которой из соображений симметрии выполняется условие (19). Тогда получим Vxcp=1.5450; Vx=0.4300.We determine the parameter V xcp from expression (17) and then V x for an equilibrium isolated system for which condition (19) is satisfied for symmetry reasons. Then we get V xcp = 1.5450; V x = 0.4300.
Таким образом, исходная равновесная система на начальном этапе вычислений имеет следующий вид:Thus, the initial equilibrium system at the initial stage of calculations has the following form:
Первый этап. Находим содержание Cx1, из решения тождества (10) с использованием (11)-(13), (2), (3):First step. We find the content C x1 , from the solution of identity (10) using (11) - (13), (2), (3):
Cx1=0.58; ax=0.5501; bx=0.9016; Qx=0.4142; aст1=1.6360; bст1=0.9204;C x1 = 0.58; a x = 0.5501; b x = 0.9016; Q x = 0.4142; a st1 = 1.6360; b st1 = 0.9204;
Qст1=0.1160; Кст1=1.3443; Кх=1.4002; Uхэ=3.573; Qст1Uхэ=0.4586.Q st1 = 0.1160; To st1 = 1.3443; K x = 1.4002; U he = 3.573; Q st1 U he = 0.4586.
Тогда Cx1=C1=0.58 - внутренний стандарт первого этапа.Then C x1 = C 1 = 0.58 is the internal standard of the first stage.
Определяем параметры Vx и Vxcp. Для этого в соответствии с уравнениями (15)-(18) находим значения d, h, К, f и v, а затем параметр ΔVx=ΔVст1 из формулы (14) при C1=0.58. Тогда получим:We determine the parameters V x and V xcp . For this, in accordance with equations (15) - (18), we find the values of d, h, K, f and v, and then the parameter ΔV x = ΔV st1 from formula (14) with C 1 = 0.58. Then we get:
К(Сх, Сэ)=1.333; aст1=1.6360; bст1=0.9204; Kст1=1.3443; Qст1=0.1160; Qx=0.4140;K (C x , C e ) = 1.333; a st1 = 1.6360; b st1 = 0.9204; K st1 = 1.3443; Q st1 = 0.1160; Q x = 0.4140;
d=0.1563; h=0.0765; f=4.8825; v=5.0484.d = 0.1563; h = 0.0765; f = 4.8825; v = 5.0484.
Тогда ΔVx=ΔV1=-1.2700, или из соображений симметрии для равновесных систем имеем:Then ΔV x = ΔV 1 = -1.2700, or for symmetry reasons for equilibrium systems we have:
V1=0.9875+(ΔV1/2)=0.9875+0.6350=0.3525;V 1 = 0.9875 + (ΔV 1 / 2) =0.9875+0.6350=0.3525;
V1cp=0.9875-(ΔV1/2)=0.9875-0.6350=1.6225.V 1cp = 0.9875- (ΔV 1 / 2) = 0.9875-0.6350 =1.6225.
Второй этап. Исходная система:Second phase. Source system:
Находим Сх2:We find C x2 :
Сх2=0.663; ах=0.4444; bx=0.8975; Qx=0.5321; ачт2=0.5501; bст2=0.9016;C x2 = 0.663; and x = 0.4444; b x = 0.8975; Q x = 0.5321; Thu2 = 0.5501; a2 b = 0.9016;
Qст2=0.4142; кст2=1.4002; кх=1.4096; Uхэ=1.2843; Qст2Uхэ=0.532.Q a2 = 0.4142; to a2 = 1.4002; x = 1.4096; U he = 1.2843; Q st2 U he = 0.532.
Тогда Cx2=C2=0.663 - внутренний стандарт второго этапа.Then C x2 = C 2 = 0.663 is the internal standard of the second stage.
Определим параметры Vx и Vxcp при С3=0.75 по аналогии с предыдущим:We define the parameters V x and V xcp for C 3 = 0.75 by analogy with the previous:
К(Сх, Сст2)-1.0660; Qx=0.5321; Qх=0.4142;K (C x, C a2) -1.0660; Q x = 0.5321; Q x = 0.4142;
d=0.1563; h=0.2128; f=3.9; v=5.5372.d = 0.1563; h = 0.2128; f = 3.9; v = 5.5372.
Тогда ΔVх=ΔV3=-1.1566, и из условия симметрии для равновесных систем имеем:Then ΔV x = ΔV 3 = -1.1566, and from the symmetry condition for equilibrium systems we have:
V2=0.9875+(ΔV2/2)=9875+0.5783=0.4092;V 2 = 0.9875 + (ΔV 2 /2)=9875+0.5783=0.4092;
V2cp=0.9875-(ΔV2/2)=0.9875-0.5783=1.5658.V 2cp = 0.9875- (ΔV 2 /2)=0.9875-0.5783=1.5658.
Третий этап. Исходная система:The third stage. Source system:
Находим Сх3.Find C x3 .
Сх3=0.8; ах=0.4212; bx=0.8965; Qx=0.5667; аст3=0.4444; bст3=0.8975;C x3 = 0.8; and x = 0.4212; b x = 0.8965; Q x = 0.5667; and st3 = 0.4444; b st3 = 0.8975;
Qст3=0.5321; кст3=1.4002; кх=1.4118; Ux3=1.066; Qст3Uхэ=0.5671.Q st3 = 0.5321; to st3 = 1.4002; x = 1.4118; U x3 = 1.066; Q st3 U he = 0.5671.
Тогда Cx3=C3=0.80 - внутренний стандарт третьего этапа.Then C x3 = C 3 = 0.80 is the internal standard of the third stage.
Определим параметры Vx и Vxcp при С3=0.8. По аналогии с предыдущим:We define the parameters V x and V xcp at C 3 = 0.8. Similar to the previous one:
К(Сх, Сст3)=1.0660; Qx=0.5667; Qст3=0.5321;K (C x , C St3 ) = 1.0660; Q x = 0.5667; Q st3 = 0.5321;
d=0.1563; h=0.2564; f=3.7215; v=5.5915.d = 0.1563; h = 0.2564; f = 3.7215; v = 5.5915.
Тогда ΔVx=ΔV3=-1.082, и из условия симметрии для равновесных систем имеем:Then ΔV x = ΔV 3 = -1.082, and from the symmetry condition for equilibrium systems we have:
V3=0.9875+(ΔV3/2)=0.9875+0.5410=0.4465;V 3 = 0.9875 + (ΔV 3 /2)=0.9875+0.5410=0.4465;
V3ср=0.9875-(ΔV3/2)=0.9875-0.5410=1.5285.V 3av = 0.9875- (ΔV 3 / 2) = 0.9875-0.5410 =1.5285.
Четвертый этап. Исходная система:The fourth stage. Source system:
Находим Сх4:Find C x4 :
Сх3=0.77; ах=0.4348; bx=0.8971; Qx=0.5459; aст4=0.4212; bст4=0.8965;C x3 = 0.77; and x = 0.4348; b x = 0.8971; Q x = 0.5459; a st4 = 0.4212; b st4 = 0.8965;
Qст4=0.5667; кст4=1.4118; кх=1.4105; Uxст4=0.9524; Qст4Uxэ=0.5397.Q st4 = 0.5667; to st4 = 1.4118; x = 1.4105; U xst4 = 0.9524; Q st4 U xe = 0.5397.
Тогда Cx4=Cx=0.768 - внутренний стандарт четвертого этапа.Then C x4 = C x = 0.768 is the internal standard of the fourth stage.
Определим параметры Vx и Vxcp при C4=0.768. По аналогии:We define the parameters V x and V xcp at C 4 = 0.768. Similarly:
ΔVx=(4Vo/π)·arctg[-v±[(v2-1)0.5]];ΔV x = (4V o / π) · arctg [-v ± [(v 2 -1) 0.5 ]];
K(Cx, Cст4)=1.01; Qx=0.5459; Ост4=0.5665;K (C x , C st4 ) = 1.01; Q x = 0.5459; About st4 = 0.5665;
d=0.1563; h=0.2869; f=3.6532;d = 0.1563; h = 0.2869; f = 3.6532;
v=5.7474. Тогда ΔVx=ΔV4=-1.114;v = 5.7474. Then ΔV x = ΔV 4 = -1.114;
и из условия симметрии для равновесных систем имеем:and from the symmetry condition for equilibrium systems we have:
V4=0.9875+(ΔV1/2)=0.9875+0.5570=0.4305;V 4 = 0.9875 + (ΔV 1 / 2) =0.9875+0.5570=0.4305;
V4cp=0.9875-(ΔV1/2)=0.9875-0.5570=1.5455.V 4cp = 0.9875- (ΔV 1 / 2) = 0.9875-0.5570 =1.5455.
Таким образом, на четвертом, заключительном этапе параметры исследуемой аналитической пары имеют следующие численные значения:Thus, at the fourth and final stage, the parameters of the analytical pair under study have the following numerical values:
Таким образом, относительная погрешность при определении разности напряжений в эталоне по сравнению с разностью напряжений элемента в пробе на четвертом этапе вычислений составилаThus, the relative error in determining the voltage difference in the standard compared to the element voltage difference in the sample at the fourth stage of calculations was
δр=(ΔVx-ΔVст4)/ΔVср=(1.115-1.114)/1.1145=0.1%.δ p = (ΔV x -ΔV st4 ) / ΔV cf = (1.115-1.114) /1.1145=0.1%.
Погрешность в определении Сх = СГСО =0.740 составилаThe error in the determination of C x = C GSO = 0.740 was
δС=(Сх - СГСО)/СГСО=(0.768-0.74)/0.74=3.8% на уровне Сэ=0.156.δ C = (C x - C GSO) / C = GSO (0.768-0.74) /0.74=3.8% at the P = 0.156 Oe.
Погрешность аналитических вычислений можно определить из совместного решения уравнений (3), (4), (6) и (7).The error of analytical calculations can be determined from the joint solution of equations (3), (4), (6) and (7).
Диаграммы изменения процентного содержания элементов и напряжений на выходе диодных линеек изображены на чертеже. Там же указаны получаемые относительные погрешности.Diagrams of changes in the percentage of elements and voltages at the output of the diode arrays are shown in the drawing. The relative errors obtained are also indicated there.
Полученные экспериментальные данные и проведенные вычисления позволяют говорить о более широком диапазоне использования одного контрольного эталона. Как показывают экспериментальные исследования различных марок материалов, содержание элементов в пробах относительно контрольных эталонов может отличаться в 10 и более раз. При этом погрешность конечного результата практически не изменяется и может колебаться в пределах от десятых долей процентов до (5-7)%.The obtained experimental data and calculations allow us to talk about a wider range of use of one control standard. As experimental studies of various grades of materials show, the content of elements in samples relative to control standards may differ by 10 or more times. Moreover, the error of the final result is practically unchanged and can range from tenths of percent to (5-7)%.
При традиционных методах определения содержания с помощью градуировочных графиков при отношении 10>(Сх/Сэ)>5 относительная погрешность может изменяться в пределах от 5 до 25%. При меньших диапазонах изменения концентраций ошибка измерений уменьшается. Предельным случаем расчетов при традиционных методах обработки результатов измерений является отличие в содержаниях элементов в образцах и пробах не более чем в 10 раз.With traditional methods for determining the content using calibration graphs with a ratio of 10> (C x / C e )> 5, the relative error can vary from 5 to 25%. At smaller ranges of concentration changes, the measurement error decreases. The limiting case of calculations with traditional methods of processing measurement results is the difference in the contents of elements in samples and samples no more than 10 times.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа определения содержания массовых долей элементов в материалах и сплавах заключается в повышении точности и достоверности определения количественного содержания элементов в материалах и сплавах. В результате повышается экономичность, экспрессность и качество проводимых анализов за счет сокращения расходов на приобретение дорогостоящих комплектов ГСО и их использования в текущих анализах, сокращения времени на проведение анализов. Способ обеспечивает необходимые точность и достоверность получаемых результатов в соответствии с требованиями ГОСТ.The technical and economic efficiency of the proposed method for determining the content of mass fractions of elements in materials and alloys is to increase the accuracy and reliability of determining the quantitative content of elements in materials and alloys. As a result, the cost-effectiveness, expressness and quality of the analyzes are improved by reducing the cost of acquiring expensive GSO sets and using them in current analyzes, and reducing the time for analysis. The method provides the necessary accuracy and reliability of the results in accordance with the requirements of GOST.
ЛитератураLiterature
1. Нагибина И.М., Михайловский Ю.К. Фотографические и фотоэлектрические спектральные приборы и техника эмиссионной спектроскопии. - Л.; Машиностроение, 1981. - С.92-103.1. Nagibina I.M., Mikhailovsky Yu.K. Photographic and photoelectric spectral instruments and emission spectroscopy technique. - L .; Engineering, 1981. - S.92-103.
2. Морозов Н.А. Методы оптического спектрального анализа алюминиевых сплавов с применением ЭВМ. - Заводская лаборатория, 1986, №9. - С.21-28.2. Morozov N.A. Methods of optical spectral analysis of aluminum alloys using computers. - Factory Laboratory, 1986, No. 9. - S.21-28.
3. Пат.2035718 Россия, МКИ G01N 21/67. Способ определения массовых долей элементов в материалах и сплавах. // Никитенко Б.Ф., Одинец А.И., Казаков Н.С., Кузнецов В.П., Кузнецов А.А. 1995. Бюллетень №14. - Прототип.3. Pat. 2035718 Russia, MKI G01N 21/67. A method for determining the mass fractions of elements in materials and alloys. // Nikitenko B.F., Odinets A.I., Kazakov N.S., Kuznetsov V.P., Kuznetsov A.A. 1995. Bulletin No. 14. - The prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005129189/28A RU2314516C2 (en) | 2005-09-19 | 2005-09-19 | Method of determining mass fractions of components in materials and alloys |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005129189/28A RU2314516C2 (en) | 2005-09-19 | 2005-09-19 | Method of determining mass fractions of components in materials and alloys |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005129189A RU2005129189A (en) | 2007-03-27 |
RU2314516C2 true RU2314516C2 (en) | 2008-01-10 |
Family
ID=37998865
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005129189/28A RU2314516C2 (en) | 2005-09-19 | 2005-09-19 | Method of determining mass fractions of components in materials and alloys |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2314516C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2486494C1 (en) * | 2012-02-20 | 2013-06-27 | Нина Валерьевна Молчан | Method to control structure of titanium alloy |
RU2518292C1 (en) * | 2013-01-24 | 2014-06-10 | Нина Валерьевна Молчан | Control over steel structure |
RU2558632C1 (en) * | 2014-04-28 | 2015-08-10 | Нина Валерьевна Молчан | Control method of magnesium alloy structure |
RU2790797C1 (en) * | 2022-05-26 | 2023-02-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method for measuring parameters of spectral lines in determining the content of impurities in metals and alloys |
-
2005
- 2005-09-19 RU RU2005129189/28A patent/RU2314516C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2486494C1 (en) * | 2012-02-20 | 2013-06-27 | Нина Валерьевна Молчан | Method to control structure of titanium alloy |
RU2518292C1 (en) * | 2013-01-24 | 2014-06-10 | Нина Валерьевна Молчан | Control over steel structure |
RU2558632C1 (en) * | 2014-04-28 | 2015-08-10 | Нина Валерьевна Молчан | Control method of magnesium alloy structure |
RU2790797C1 (en) * | 2022-05-26 | 2023-02-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method for measuring parameters of spectral lines in determining the content of impurities in metals and alloys |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005129189A (en) | 2007-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Blum et al. | Reporting of variations in the natural isotopic composition of mercury | |
Ryan et al. | Subdwarf studies. IV-Abundance ratios in extremely metal-deficient stars | |
Luck et al. | The chemical composition of Magellanic Cloud Cepheids and nonvariable supergiants | |
CN101750404B (en) | Method for correcting plasma emission spectral line self-absorption effect | |
John | Optimizing sample and spike concentrations for isotopic analysis by double-spike ICPMS | |
WO2016035626A1 (en) | Spectroscopic quantification method, and spectroscopic quantification device and program | |
Korf et al. | Three‐dimensional Kendrick mass plots as a tool for graphical lipid identification | |
Yenisoy-Karakaş | Estimation of uncertainties of the method to determine the concentrations of Cd, Cu, Fe, Pb, Sn and Zn in tomato paste samples analysed by high resolution ICP-MS | |
CN113281325B (en) | Laser-induced breakdown spectroscopy standard-sample-free quantification method and system | |
Vogl et al. | Characterization of a series of absolute isotope reference materials for magnesium: ab initio calibration of the mass spectrometers, and determination of isotopic compositions and relative atomic weights | |
Den Hartog et al. | Atomic transition probabilities for UV and blue lines of Fe II and abundance determinations in the photospheres of the Sun and metal-poor Star HD 84937 | |
Vogl et al. | Intercalibration of Mg isotope delta scales and realisation of SI traceability for Mg isotope amount ratios and isotope delta values | |
RU2314516C2 (en) | Method of determining mass fractions of components in materials and alloys | |
Baublys et al. | Simultaneous determination of δ33SV‐CDT and δ34SV‐CDT using masses 48, 49 and 50 on a continuous flow isotope ratio mass spectrometer | |
Searle et al. | An efficient solution for resolving iTRAQ and TMT channel cross‐talk | |
García-Rojas et al. | The Cocoon nebula and its ionizing star: do stellar and nebular abundances agree? | |
Şahin et al. | High-resolution optical spectroscopy of the F supergiant protoplanetary nebula IRAS 18095+ 2704 | |
Santamaria‐Fernandez et al. | Systematic comparison of δ34S measurements by multicollector inductively coupled plasma mass spectrometry and evaluation of full uncertainty budget using two different metrological approaches | |
Rabb et al. | Assessment of high precision, high accuracy Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectroscopy to obtain concentration uncertainties less than 0.2% with variable matrix concentrations | |
Rodriguez-Castrillon et al. | Internal correction of spectral interferences and mass bias in ICP-MS using isotope pattern deconvolution: application to the determination of selenium in biological samples by isotope dilution analysis | |
JP2023506900A (en) | Method for calibrating at least one mass spectrometer | |
US20090177411A1 (en) | Method at spectrometry for investigation of samples, where the sample contains at least two elements | |
Vigneau et al. | Isotopic dilution analysis using ICP/AES: application to uranium samples and comparison to MC ICP/MS measurements | |
Charlet et al. | Improvement in the traceability of environmental analysis by the relevant use of certified pure solutions and a matrix certified reference material | |
Vogl | Advances in isotope ratio mass spectrometry and required isotope reference materials |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080920 |