Любая помощь студенту и школьнику!


Жми! Коллекция готовых работ

Главная | Мой профиль | Выход | RSS

Поиск

Мини-чат

Статистика


Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Форма входа

Логин:
Пароль:

Магистерская диссертация "Статистические свойства аналитического сигнала в сцинтилляционном дуговом

Магистерская диссертация 
"Статистические свойства аналитического сигнала в сцинтилляционном дуговом атомно-эмиссионном анализе с высоким временным разрешением" (2000 руб.)

РЕФЕРАТ 

В работе выполнено исследование статистических свойств аналитического сигнала в сцинтилляционном дуговом атомно-эмиссионном анализе с использованием нового спектрального оборудования: установки "Поток" с электродуговым генератором "Шаровая молния"; спектрографа СТЭ-1, оснащённый МАЭС с высоким временным разрешением; программа АТОМ 3.2.

По итогам выполненного исследования даны рекомендации для сцинтилляционного дугового атомно-эмиссионного анализа золота, серебра, платины и палладия.

Выполнение этих рекомендаций позволило снизить пределы определения сцинтилляционного анализа и приблизить их к теоретическим значениям, а так же для каждого аналита получить информацию о суммарном количестве зарегистрированных частиц при n измерениях; процентном распределении этого числа частиц по пяти классам крупности (например, 2-6, 6-10, 10-16, 16-22 и > 22 мкм); среднем значении валового содержания аналита в пробе.

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ. 4

1.     ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТОДА (литературный обзор) 6

1.1.   Цель и задачи исследования. 11

2.     ИЗУЧЕНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АНАЛИТИЧЕСКОГО СИГНАЛА В СЦИНТИЛЛЯЦИОННОМ ДУГОВОМ АЭА.. 13

2.1.   Спектральный комплекс для сцинтилляционного дугового
атомно-эмиссионного анализа. 13

2.2.   Спектральные линии и стандартные образцы
для определения золота, серебра, платины и палладия. 16

2.3.   Условия получения и регистрации сцинтилляционных спектров. 19

2.4.   Влияние спектрального фона на аналитический сигнал. 20

2.5.   Связь аналитического сигнала с размером частиц и
их распределением в образце. 34

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 46

ЛИТЕРАТУРА.. 48

ПРИЛОЖЕНИЕ. 52

ВВЕДЕНИЕ

Развитие методов анализа минерального сырья связано с повышением информативности и достоверности данных, как при определении валовых содержаний, так и при определении состава отдельных фаз или форм присутствия элементов в пробе. В настоящее время установлено, что не только состав, но и размерность фаз определяет направление и особенности массопереноса благородных металлов (БМ) в природных и техногенных процессах. Сцинтилляционный атомно-эмиссионный анализ порошковых проб является методом определения валовых содержаний и минеральных фаз, в состав которых входят БМ без их предварительного выделения.

Практическое применение сцинтилляционный атомно-эмиссионный анализ получил для оценки состава фаз размером более 2 мкм, представленных частицами самородных металлов: золота, серебра и элементов платиновой группы, – или их минералов. Пределы обнаружения сцинтилляционного анализа составляют: Au 0,01; Ag 0,01; Pd 0,0005; Pt 0,05 г/т, несмотря на то, что переведение проб в раствор и отделение БМ от макрокомпонентов пробы не требуется. Это преимущество делает возможным прямое определение золота, серебра и платиновых металлов и оценку размеров их микродисперсных частиц в трудновскрываемых горных породах и рудах сложного состава. Однако результаты анализа обычно являются полуколичественными. Экспрессность и высокая производительность анализа обеспечивают применение метода при геохимических поисках благороднометальных месторождений и при разбраковке проб перед выполнением количественных определений БМ.

Исследования статистических свойств аналитического сигнала в сцинтилляционном дуговом атомно-эмиссионном анализе были выполнены в лаборатории оптического спектрального анализа и стандартных образцов (Учреждение Российской академии наук Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, г. Иркутск).

Результаты исследований частично опубликованы в двух статьях и представлены в устных и стендовых докладах на Съезде аналитиков России (Москва, апрель 2010); Ежегодной научно-теоретической конференции аспирантов и студентов (Иркутск, май 2010); XIX Черняевской конференции (Новосибирск, октябрь 2010) и Всероссийской молодежной конференции "Геология Западного Забайкалья" (Улан-Удэ, апрель 2011). Список публикаций по теме работы приведён в приложении.

Магистерская диссертация состоит из введения, основной части, заключения, списка литературы, включающего 42 наименования, и одного приложения. Общий объём составляет 54 страниц машинописного текста, иллюстрированного 15 рисунками и девятью таблицами.

1.           ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТОДА (литературный обзор)

Сцинтилляционный способ регистрации в спектральном анализе впервые был применён Б. Бинеком в 1959 году для исследования загрязнения твердыми частицами промышленных выбросов воздуха [1], в дальнейшем его работу продолжил Г. Лоренц [2]. В Советском Союзе исследования по развитию сцинтилляционного метода анализа связывают с Иркутской школой спектроскопистов. В 60-х годах под руководством Я.Д. Райхбаума [3, 4] получили развитие теоретические основы и аппаратура для сцинтилляционного атомно-эмиссионного анализа (САЭА).

Сцинтилляционный метод нашел применение в задачах прикладного характера в геофизики, геологии, биологии и др.:

ü  изучение разнообразных элементов (Li, Cs, Ba, Sr, Ga, Cd, Cu, Zn, Pb, Ag, Au, Hg) и их распределения в минералах, рудах [2-9];

ü  мониторинг воздуха [1, 9];

ü  применение при геохимических поисках золоторудных месторождений [10- 15] и других руд [16-20];

ü  контроль за состоянием двигателей, по содержанию в смазочном моторном масле продуктов износа деталей [21].

Дисперсная проба состоит из частиц порошка, представленных минералами и самородными элементами. При непрерывном её введении в электрический разряд каждая частица при пролёте через плазму нагревается и испаряется. Наблюдаемая вспышка (аналитический сигнал) регистрируется как импульс интенсивности на длине волны спектральной линии элемента, из которого состоит частица, в течение некоторого интервала времени. Интенсивность и продолжительность импульса пропорциональны количеству атомов, которые испаряются и высвечиваются при возбуждении во время пролёта частицы через плазму. Излучение области плазмы, которое постоянно регистрируется спектральным прибором, является суперпозицией сплошного спектра дугового разряда и детектора (шум), и импульсов различных частиц (сигнал). Длительность импульса зависит от скорости испарения частицы, то есть от её размера и макросостава (температуры плавления вещества, из которого она состоит), времени нахождения частицы в плазме (скорости вдувания). Модель сцинтилляционного метода основана на пуассоновском распределении и предполагает, что каждая частица в плазме разряда даёт одну вспышку, импульсы не зависят друг от друга, и вероятность одновременно появления нескольких вспышек пренебрежимо мала. Важным достоинством сцинтилляционного способа является значительное снижение пределов обнаружения и определения многих элементов. В отличие от обычных интегральных методов, основанных на накоплении энергии сигналов за некоторый интервал времени t, регистрация отдельных импульсов излучения позволяет во много раз повышать отношение сигнал – шум. Предел обнаружения полезного сигнала и соответственно определяемого элемента снижается в  раз, где τ – средняя длительность вспышки спектральной линии. Если при интегральных способах время накопления составляет 0,1-100 секунд, то длительность вспышек измеряется 10-4–10-3 секунды, и получаемый выигрыш в пределе обнаружения может составлять 102-103 [4].

Сцинтилляционные сигналы могут быть получены атомно-эмиссионным, атомно-абсорбционным и атомно-флуоресцентным методами анализа. Для этого используются источники возбуждения, такие как ацетилен-воздушное пламя [5-9], дуга переменного или постоянного тока [3, 13, 14, 17, 19], дуговой [16, 19, 20] или СВЧ [22, 23] плазмотрон.

Пламя, как атомизатор для сцинтилляционного анализа, не нашло широкого применения в практике, главным образом, из-за низкой мощности – для частиц крупнее 1 мкм наступает неполное испарение. Плазмотрон характеризуется большой протяженностью и стабильностью высокотемпературной зоны факела, возможностью проводить испарение пробы в атмосфере азота и инертных газов. В зависимости от используемого способа возбуждения спектров масса аналитической навески составляла от 0,02 до 2 г.

Разнообразные спектрографы и дифракционные монохроматоры используются для разложения излучения плазмы в спектр [21]: фотоэлектрический стилометр ФЭС-1 [5, 6], кварцевые спектрографы ИСП-51 [5, 6] и КСА-1 [16], дифракционные монохроматор СД-2 [8, 9] и спектрографы
ДФС-8 [3, 7, 17], СТЭ-1 [10-14, 18], модель Е-488 (Хильгер) [15, 19], квантометром ДФС-36 [14, 20].

Спектры регистрируются прибором с фотоэлектрической приставкой с различным числом фотоэлектронных умножителей (ФЭУ), а с помощью интеграторов, дискриминаторов, пересчетных приборов, микро-ЭВМ производится счёт импульсов и измерение интенсивностей вспышек спектральных линий [4]. При этом один ФЭУ (канал) предназначается для вспышек фона, а другие каналы регистрируют вспышки на длинах волн аналитических линий. Учёт вспышек фона проводится установкой выходной щели на участке спектра, свободном от спектральных линий. Например, в работе [19] использовали спектрограф фирмы Хильгер модели Е-488 с фотоэлектрической приставкой, которая имела четыре канала регистрации, два из которых регистрировали линии АI 267,59 и Аu I 242,6 нм и работали по схеме совпадения, третий канал был введен для линии сравнения элемента внутреннего стандарта Sn I 326,23 нм, четвертый канал использовался для учёта температурного дрейфа по линии Hg 435,8 нм. При таком расположении ФЭУ фон, регистрируемый вблизи аналитической линии определяемого элемента, часто не соответствовал действительности, что удалось частично решить, применяя спектрограф СТЭ-1 [13]. Конструкционной особенностью СТЭ-1 является то, что одни и те же линии некоторых элементов фиксируются в двух строках (каждая строка соответствует одному порядку спектра решетки). Например, линии золота и платины наблюдаются в третьей (в пятом порядке) и во второй в (четвертом порядке) строках, что позволяет разместить в кассетной части два фотоумножителя. Одна щель в третьей строке выделяет аналитическую линию золота (или платины), другая (во второй строке) – фон около этой же линии. В работе [14] спектрограф СТЭ-1 (обратная дисперсия в первой строке 0,38 нм/мм, во второй строке – 0,47 нм/мм) заменен квантометром ДФС-36 (обратная дисперсия 0,4 и 0,27 нм/мм для дифракционных решеток 1200 и 1800 штр./мм). За счёт этого значительно расширен круг определяемых одновременно элементов (Ag, As, Au или Pt, Pd или Rh, Ru, Ir), и появилась возможность одновременно регистрировать частицы, содержащие два элемента. В работах [24-28] предложено за аналитический сигнал принять не число импульсов, а их излучение, применение параметра "число импульсов" при расчете содержания золота в пробах требует идентичности гранулометрического состава золотин как в стандартных образцах, так и в анализируемых пробах, что трудно обеспечить на практике. Был сконструирован интегратор, в течение заданного промежутка времени интегрировался сигнал цифровым вольтметром для регистрации суммарной площади всех импульсов за экспозицию.


Нужен полный текст этой работы? Напиши заявку cendomzn@yandex.ru

Календарь

«  Октябрь 2020  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Рекомендуем:

  • Центральный Дом Знаний
  • Биржа нового фриланса