RU2583858C1 - Method for laser-spark emission determination of beryllium in metal alloys and powders - Google Patents
Method for laser-spark emission determination of beryllium in metal alloys and powders Download PDFInfo
- Publication number
- RU2583858C1 RU2583858C1 RU2015105051/28A RU2015105051A RU2583858C1 RU 2583858 C1 RU2583858 C1 RU 2583858C1 RU 2015105051/28 A RU2015105051/28 A RU 2015105051/28A RU 2015105051 A RU2015105051 A RU 2015105051A RU 2583858 C1 RU2583858 C1 RU 2583858C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- beryllium
- spark
- emission
- sample
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области аналитической химии элементного анализа и может быть использовано для лазерно-искрового эмиссионного определения бериллия в металлических сплавах и порошках.The invention relates to the field of analytical chemistry of elemental analysis and can be used for laser-spark emission determination of beryllium in metal alloys and powders.
Актуальность предлагаемого изобретения обусловлена необходимостью разработки современного способа определения бериллия в металлических сплавах и порошках, в значительной степени лишенного недостатков, присущих применяемым способам определения.The relevance of the invention is due to the need to develop a modern method for determining beryllium in metal alloys and powders, largely devoid of the disadvantages inherent in the applied determination methods.
Изобретение может найти применение в аэрокосмической, атомной, металлургической, химической, приборостроительной и других областях промышленности.The invention can find application in aerospace, nuclear, metallurgical, chemical, instrument-making and other industries.
Известен фотометрический способ определения бериллия в алюминиевых литейных и деформируемых сплавах. Способ основан на растворении пробы в смеси азотной, серной, соляной кислот в растворе гидроокиси натрия, маскировании мешающих элементов трилоном Б, образовании комплексного соединения бериллия с бериллоном 4 в присутствии гексаметилентетрамина и измерении оптической плотности раствора при длине волны 536 нм [ГОСТ 11739.3-99 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения бериллия]. Недостатками способа является длительная и сложная подготовка исследуемых проб. Применение на этапе подготовки проб и этапе проведения анализа значительного количества химических реагентов, кислот, а также использование химически чистой лабораторной посуды. Длительность проведения анализов исследуемых проб.A known photometric method for determining beryllium in aluminum cast and wrought alloys. The method is based on dissolving the sample in a mixture of nitric, sulfuric, and hydrochloric acids in a sodium hydroxide solution, masking the interfering elements with Trilon B, forming a complex compound of beryllium with beryllon 4 in the presence of hexamethylenetetramine and measuring the optical density of the solution at a wavelength of 536 nm [GOST 11739.3-99 Alloys aluminum foundry and deformable. Methods for the determination of beryllium]. The disadvantages of the method is the long and difficult preparation of the studied samples. Application at the stage of sample preparation and the stage of analysis of a significant amount of chemicals, acids, as well as the use of chemically clean laboratory glassware. The duration of the analysis of the studied samples.
Известен люминесцентный способ определения бериллия. Способ основан на растворении пробы в соляной кислоте, установлении в растворе рН (13±0,2), образовании комплексного соединения с морином, возбуждении флуоресценции при длине волны 430 нм и измерении флуоресценции комплекса при длине волны 520 нм [ГОСТ 11739.3-99 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения бериллия]. Недостатками способа является длительная и сложная подготовка исследуемых проб. Применение на этапе подготовки проб и этапе проведения анализа значительного количества химических реагентов и кислот, а также использование химически чистой лабораторной посуды.Known luminescent method for determining beryllium. The method is based on dissolving the sample in hydrochloric acid, establishing a pH in the solution (13 ± 0.2), forming a complex compound with morin, initiating fluorescence at a wavelength of 430 nm and measuring the fluorescence of the complex at a wavelength of 520 nm [GOST 11739.3-99 Aluminum alloys foundry and deformable. Methods for the determination of beryllium]. The disadvantages of the method is the long and difficult preparation of the studied samples. Application at the stage of sample preparation and the stage of analysis of a significant amount of chemicals and acids, as well as the use of chemically clean laboratory glassware.
Известен атомно-абсорбционный способ определения бериллия. Способ основан на растворении пробы в растворе соляной кислоты в присутствии пероксида водорода и измерении атомной абсорбции бериллия при длине волны 234,9 нм в пламени ацетилен-закись азота. К недостаткам способа относится длительная и сложная подготовка исследуемых проб. Применение на этапах подготовки проб и проведения анализа значительного количества химических реагентов, кислот, а также использование химически чистой лабораторной посуды. Применение спектрально чистых горючих газов в процессе проведения исследований.Known atomic absorption method for the determination of beryllium. The method is based on dissolving the sample in a solution of hydrochloric acid in the presence of hydrogen peroxide and measuring the atomic absorption of beryllium at a wavelength of 234.9 nm in a flame of acetylene-nitrous oxide. The disadvantages of the method include a long and difficult preparation of the studied samples. The use at the stages of sample preparation and analysis of a significant amount of chemicals, acids, as well as the use of chemically clean laboratory glassware. The use of spectrally pure combustible gases in the research process.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является атомно-эмиссионный способ определения бериллия с индукционной плазмой. Способ основан на растворении пробы в растворе соляной кислоты в присутствии пероксида водорода, распылении раствора в факел индукционной плазмы, измерении интенсивности излучения бериллия при длине волны 234,8 нм [ГОСТ 11739.3-99 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения бериллия]. Основными недостатками способа является длительная и сложная подготовка исследуемых проб. Применение значительного количества химических реагентов и кислот на этапе подготовки проб и этапе проведения исследований. Использование спектрально чистых горючих газов при проведении исследованийThe closest analogue adopted for the prototype is an atomic emission method for determining beryllium with induction plasma. The method is based on dissolving a sample in a solution of hydrochloric acid in the presence of hydrogen peroxide, spraying the solution into an induction plasma torch, measuring the radiation intensity of beryllium at a wavelength of 234.8 nm [GOST 11739.3-99 Cast and wrought aluminum alloys. Methods for the determination of beryllium]. The main disadvantages of the method is the long and difficult preparation of the test samples. The use of a significant amount of chemicals and acids at the sample preparation stage and the research stage. The use of spectrally pure combustible gases in research
Задача изобретения заключается в разработке современного способа определения бериллия в металлических сплавах и порошках, позволяющего без длительной и сложной подготовки проб, без применения спектрально чистых горючих газов, химических реагентов и кислот, химически чистой лабораторной посуды в автоматизированном режиме определять содержание бериллия в исследуемой пробе.The objective of the invention is to develop a modern method for the determination of beryllium in metal alloys and powders, which allows, without a long and complicated preparation of samples, without the use of spectrally pure combustible gases, chemicals and acids, chemically clean laboratory glassware, to automatically determine the beryllium content in the test sample.
Решение поставленной задачи достигается экспериментальным определением оптимальных параметров лазерно-искрового воздействия на исследуемые образцы проб; определением спектральных диапазонов с наиболее интенсивными линиями лазерной эмиссии бериллия при отсутствии интерференций линий фоновых элементов и максимальным соотношением сигнал/шум; разработкой методики лазерно-искрового эмиссионного определения бериллия в металлических сплавах и порошках.The solution of this problem is achieved by experimental determination of the optimal parameters of the laser-spark action on the studied samples; determination of spectral ranges with the most intense lines of laser emission of beryllium in the absence of interference of lines of background elements and the maximum signal to noise ratio; development of methods for laser-spark emission determination of beryllium in metal alloys and powders.
Методика определения бериллия в металлических сплавах и порошкахMethod for determination of beryllium in metal alloys and powders
1. Аппаратура и материалы1. Equipment and materials
Лазерно-искровой эмиссионный спектроанализатор со специально разработанным программным обеспечением, сертификат Госстандарта РФ №7450, номер в Госреестре 19155-00.Laser-spark emission spectrum analyzer with specially designed software, Gosstandart certificate of the Russian Federation No. 7450, number in the State Register 19155-00.
Весы аналитические АВ 60-01 ГОСТ 24104-2001.Scales analytical AB 60-01 GOST 24104-2001.
Ступка и пестик фарфоровые ГОСТ 9147-80.Porcelain mortar and pestle GOST 9147-80.
Пресс гидравлический настольный ручной ПГПР-4 ГОСТ 22690-88.Press hydraulic desktop manual PGPR-4 GOST 22690-88.
Пресс-форма для формирования таблеток.Mold for forming tablets.
Графит порошковый особой чистоты ГОСТ 23463-79.Powder graphite of high purity GOST 23463-79.
2. Отбор проб2. Sampling
Отбор и подготовку исследуемой пробы к анализу проводят в соответствии с разработанной методикой.The selection and preparation of the test sample for analysis is carried out in accordance with the developed methodology.
3. Подготовка к испытанию3. Preparation for the test
3.1. Подготовка лазерно-искрового эмиссионного спектроанализатора к работе и выбор условий измерения.3.1. Preparation of a laser-spark emission spectrum analyzer for operation and selection of measurement conditions.
Подготовка спектроанализатора к работе, его включение и выведение на рабочий режим осуществляется в соответствии с руководством по эксплуатации.Preparation of the spectrum analyzer for operation, its inclusion and putting it into operation is carried out in accordance with the instruction manual.
3.2. Подготовка образцов для исследований3.2. Preparation of samples for research
Из образцов материалов отбирается навеска определенной массой, помещается в фарфоровую ступку, где растирается до состояния пыли, перемешивается. Далее проба помещается в специальную пресс-форму под настольный лабораторный гидравлический пресс, где под определенным давлением прессуется таблетка в форме диска.A sample of a certain mass is taken from samples of materials, placed in a porcelain mortar, where it is ground to a state of dust, mixed. Next, the sample is placed in a special mold under a bench-top laboratory hydraulic press, where a disk-shaped tablet is pressed under a certain pressure.
4. Проведение измерений4. Measurement
4.1. В меню программного обеспечения лазерно-искрового эмиссионного спектроанализатора задаются экспериментально установленные параметры лазерного воздействия, а именно длительность импульса лазера 240-250 мкс, энергия излучения лазера 1,3-1,4 Дж. Для определения бериллия используются экспериментально установленные наиболее чувствительные линии лазерной эмиссии элемента в спектральном диапазоне 310-321 нм.4.1. In the menu of the laser-spark emission spectrum analyzer software, the experimentally established parameters of laser exposure are set, namely, the laser pulse duration is 240-250 μs, the laser radiation energy is 1.3-1.4 J. The most sensitive element laser emission lines are experimentally determined to determine beryllium in the spectral range of 310-321 nm.
4.2. Проба, подготовленная по п. 3.2, размещается на подложке программно-управляемого столика лазерно-искрового эмиссионного спектроанализатора, позволяющего пошагово исследовать всю поверхность пробы. Производятся импульсы сфокусированного лазерного излучения на исследуемую поверхность. Образующаяся плазма содержит пары вещества данного образца. Анализ свечения лазерной искры с помощью полихроматора, многоэлементного фотодетектора и блока согласования с ПК позволяет выделить спектральные линии паров бериллия в образце. Идентификация спектральных линий бериллия осуществляется в автоматическом режиме с помощью программного обеспечения, содержащего библиотеку эмиссионных спектров. Измерение каждого образца проводится не менее 2 раз.4.2. The sample prepared according to Section 3.2 is placed on the substrate of a program-controlled stage of a laser-spark emission spectrum analyzer, which allows step-by-step examination of the entire surface of the sample. Pulses of focused laser radiation are produced on the surface under study. The resulting plasma contains vapors of the substance of this sample. An analysis of the glow of a laser spark using a polychromator, a multi-element photodetector, and a matching unit with a PC makes it possible to isolate the spectral lines of beryllium vapor in the sample. The identification of the beryllium spectral lines is carried out automatically using software containing a library of emission spectra. Each sample is measured at least 2 times.
5 Обработка результатов5 Processing Results
5.1 Специальное программное обеспечение лазерно-искрового эмиссионного спектроанализатора производит в автоматическом режиме расчеты концентрации бериллия по значению лазерной эмиссии.5.1. Special software for the laser-spark emission spectrum analyzer automatically calculates the concentration of beryllium by the value of laser emission.
5.2 Результаты качественного и количественного анализа содержания бериллия в пробе выводятся на экран монитора ПК.5.2 The results of the qualitative and quantitative analysis of the beryllium content in the sample are displayed on the PC monitor screen.
При воздействии сфокусированного лазерного излучения длительностью импульса 240-250 мкс и энергией излучения 1,3-1,4 Дж на поверхность исследуемого образца в форме диска возникает лазерная искра оптического пробоя. При мгновенном температурном нагреве за счет эффекта послойной сублимации происходит отбор пробы вещества с поверхности образца. При этом образуется плазма, содержащая пары исследуемого образца. В плазме происходит возбуждение и ионизация свободных атомов бериллия. Последующий переход атомов обратно из возбужденного состояния в обычное и рекомбинация ионов сопровождается излучением света определенных длин волн в спектральном диапазоне 310-321 нм, который регистрируется многоэлементным фотоприемником и посредством согласующего устройства передается в ПК, где происходит сравнение полученных спектральных линий с линиями из библиотеки данных спектрально-аналитической программы. На основании этого осуществляется качественное и количественное определение бериллия в исследуемой пробе.Under the influence of focused laser radiation with a pulse duration of 240–250 μs and a radiation energy of 1.3–1.4 J on the surface of the sample in the form of a disk, a laser spark of optical breakdown occurs. At instant temperature heating due to the effect of layer-by-layer sublimation, a sample of the substance is taken from the surface of the sample. In this case, a plasma is formed containing the pairs of the test sample. Excitation and ionization of free beryllium atoms takes place in plasma. The subsequent transition of atoms back from the excited state to the usual one and ion recombination is accompanied by the emission of light of certain wavelengths in the spectral range 310-321 nm, which is detected by a multi-element photodetector and transmitted via a matching device to a PC, where the obtained spectral lines are compared with the lines from the spectral data library -analytical program. Based on this, a qualitative and quantitative determination of beryllium in the test sample is performed.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015105051/28A RU2583858C1 (en) | 2015-02-16 | 2015-02-16 | Method for laser-spark emission determination of beryllium in metal alloys and powders |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015105051/28A RU2583858C1 (en) | 2015-02-16 | 2015-02-16 | Method for laser-spark emission determination of beryllium in metal alloys and powders |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2583858C1 true RU2583858C1 (en) | 2016-05-10 |
Family
ID=55960220
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015105051/28A RU2583858C1 (en) | 2015-02-16 | 2015-02-16 | Method for laser-spark emission determination of beryllium in metal alloys and powders |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2583858C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5479254A (en) * | 1993-10-22 | 1995-12-26 | Woskov; Paul P. | Continuous, real time microwave plasma element sensor |
RU2163370C1 (en) * | 2000-04-07 | 2001-02-20 | Скрипкин Арнольд Митрофанович | Laser-spark spectrum analyzer |
RU2270994C2 (en) * | 2003-06-30 | 2006-02-27 | Институт сильноточной электроники СО РАН | Method for spectral analysis of element composition of substance |
US7557917B1 (en) * | 2004-05-08 | 2009-07-07 | Collectors Universe, Inc. | System and method for analysis of gemstones |
CN102735619A (en) * | 2011-04-06 | 2012-10-17 | 核工业北京地质研究院 | Method for determination of beryllium content of beryllium ore |
RU2483294C2 (en) * | 2011-03-29 | 2013-05-27 | Арнольд Митрофанович Скрипкин | Method for laser-spark emission determination of toxic elements in food raw material and products |
US8687189B2 (en) * | 2008-03-03 | 2014-04-01 | Ajjer, Llc | Analysis of arrays by laser induced breakdown spectroscopy |
-
2015
- 2015-02-16 RU RU2015105051/28A patent/RU2583858C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5479254A (en) * | 1993-10-22 | 1995-12-26 | Woskov; Paul P. | Continuous, real time microwave plasma element sensor |
RU2163370C1 (en) * | 2000-04-07 | 2001-02-20 | Скрипкин Арнольд Митрофанович | Laser-spark spectrum analyzer |
RU2270994C2 (en) * | 2003-06-30 | 2006-02-27 | Институт сильноточной электроники СО РАН | Method for spectral analysis of element composition of substance |
US7557917B1 (en) * | 2004-05-08 | 2009-07-07 | Collectors Universe, Inc. | System and method for analysis of gemstones |
US8687189B2 (en) * | 2008-03-03 | 2014-04-01 | Ajjer, Llc | Analysis of arrays by laser induced breakdown spectroscopy |
RU2483294C2 (en) * | 2011-03-29 | 2013-05-27 | Арнольд Митрофанович Скрипкин | Method for laser-spark emission determination of toxic elements in food raw material and products |
CN102735619A (en) * | 2011-04-06 | 2012-10-17 | 核工业北京地质研究院 | Method for determination of beryllium content of beryllium ore |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОСТ 11739.3-99. Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения бериллия, Минск, 2000, с.7. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Body et al. | Optimization of the spectral data processing in a LIBS simultaneous elemental analysis system | |
Quarles et al. | Fluorine analysis using laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) | |
CN104215651B (en) | Method for measuring content of sulfur in coal by utilizing energy chromatic dispersion X-ray fluorescence analysis | |
Burakov et al. | Quantitative analysis of alloys and glasses by a calibration-free method using laser-induced breakdown spectroscopy | |
Martin et al. | Quantification of rare earth elements using laser-induced breakdown spectroscopy | |
CN102313731B (en) | Method for detecting content of component of unknown object on line | |
KR101281105B1 (en) | The method of quantitative analysis for uranium in an aqueous solution | |
Li et al. | Determination of uranium in ores using laser-induced breakdown spectroscopy combined with laser-induced fluorescence | |
Tang et al. | Sensitive analysis of fluorine and chlorine elements in water solution using laser-induced breakdown spectroscopy assisted with molecular synthesis | |
Zheng et al. | The spectral emission characteristics of laser induced plasma on tea samples | |
Liangying et al. | Analysis of pulverized coal by laser-induced breakdown spectroscopy | |
JP5684675B2 (en) | Analysis method and analyzer | |
Sheng et al. | Quantitative analysis of Fe content in iron ore via external calibration in conjunction with internal standardization method coupled with LIBS | |
Maung et al. | Development of a method for the direct determination of fluorine in solid samples using electrothermal vaporization coupled to inductively coupled plasma optical emission spectrometry | |
Myhre et al. | Laser Induced Breakdown Spectroscopy analysis of europium and samarium in aluminum oxide | |
Tempesta et al. | Standardless, minimally destructive chemical analysis of red beryls by means of Laser Induced Breakdown Spectroscopy | |
Sarkar et al. | Analysis of barium borosilicate glass matrix for uranium determination by using ns-IR-LIBS in air and Ar atmosphere | |
Hegazy et al. | Laser-induced breakdown spectroscopy: technique, new features, and detection limits of trace elements in Al base alloy | |
Choi et al. | Strontium isotope analysis using laser-induced breakdown spectroscopy and molecular laser-induced fluorescence at various atmospheric conditions | |
Ferreira et al. | Multiple response optimization of laser-induced breakdown spectroscopy parameters for multi-element analysis of soil samples | |
Liu et al. | Detection of trace-level uranium and samarium in glasses by combined laser-induced breakdown spectroscopy and plasma-induced fluorescence spectroscopy | |
RU2583858C1 (en) | Method for laser-spark emission determination of beryllium in metal alloys and powders | |
Butcher et al. | Determination of thallium, manganese, and lead in food and agricultural standard reference materials by electrothermal atomizer laser-excited atomic fluorescence and atomic absorption spectrometry with slurry sampling | |
RU2483294C2 (en) | Method for laser-spark emission determination of toxic elements in food raw material and products | |
RU2548584C2 (en) | Method for laser-spark emission determination of lanthanum, cerium, praseodymium and neodymium in metal alloys and powders |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170217 |