Geum.ru

План История создания са схема и физика спектрального анализа Применение спектрального анализа ( в том числе на ОАО "нлмк")

Вид материалаНаучно-исследовательская работа

Содержание


2.Схема и физика спектрального анализа.
3.Применение спектрального анализа.
4.Преимущества метода.
5.Оборудование для проведения анализа.
6.Современное оборудование для СА.
Подобный материал:


Берева Наталья Васильевна,

учитель физики МОУ СОШ № 42 г.Липецка, научный руководитель

Несолёнова Антона, учащегося МОУ СОШ№77, победителя научно – исследовательской конференции «Старт в науку 2009» г. Липецка


Научно-исследовательская работа


«Спектральный анализ. Эмиссионный спектральный анализ»


План


1.История создания СА

2.Схема и физика спектрального анализа

3.Применение спектрального анализа ( в том числе на ОАО “НЛМК”)

4.Преимущества метода

5.Оборудование для проведения анализа (а также сплавов

на ОАО ”НЛМК”)

6.Современное оборудование для СА

1.История создания СА.

Вокруг названия «спектральный анализ» было много споров. Вполне определенного определения нет и сейчас. Вначале под этими словами понимали метод определения элементного состава пробы на основании наблюдения ее свечения (т.н. спектра – «видимое» - лат), возбуждаемого в каком либо горячем источнике – пламени, искре или дуге. Затем способ получения спектра стал видоизменяться. Появились спектры поглощения, люминесценции, рентгеновские и др. Правильно будет, говоря о спектральном анализе, иметь ввиду всю совокупность спектральных методов исследования. Я буду говорить о т.н. эмиссионном спектральном анализе.


Спектральный анализ основан в 1860 г. Кирхгоф и Бунзен получили спектр щелочных металлов. Затем, направив свой спектроскоп на солнце, определили гелий. Затем новые элементы цезий, рубидий. В 1961 г Крукс, исследуя отходы производства серной кислоты, определили таллий. И в дальнейшем начался обвал открытий. Кстати, схема первого спектрографа Кирхгофа и Бунзена осталась неизменной до наших дней. Спектроскопии принадлежит честь открытия 25 элементов. Это примерно 30% всех известных на то время элементов.

С появлением квантовой теории Бора спектроскопия получила теоретическое обоснование и начала развиваться не только как наука, но и как очень тонкий инструмент исследования материалов, веществ, процессов.


2.Схема и физика спектрального анализа.

Е
сли вещество нагреть до определенной высокой температуры, то оно начнет светиться. При этом остывая, оно начнет испускать электромагнитные волны. Как выяснилось, эти волны имеют свои, присущие только этому элементу, параметры. Если теперь с помощью специального прибора зафиксировать эти волны (т.е. свет), то мы получим определенную картину, которую назвали «спектром». По латыни слово «спектрум» означает «видимое». Это название появилось потому, что первые спектры веществ наблюдали глазом. А приборы, с помощью которых можно было наблюдать эти спектры – спектроскопами. (От латинского слова «скопос» - «глаз»). Схема такого прибора следующая:


3.Применение спектрального анализа.

В связи со своей универсальностью и простотой в применении эмиссионный спектральный анализ используется почти во всех областях

человеческой деятельности:
  1. Промышленность (входной и выходной, а также технологический контроль и т.д.)
  2. Медицина (анализ крови и т.д.)
  3. Геология (анализ археологических находок и т.д.)
  4. Химия (анализ веществ и т.д.)
  5. Судебная практика (анализ улик для доказательства вины или невиновности и т.д.)
  6. Экология (анализ воздуха и т.д.)
  7. Космос (анализ состава космических тел и т.д.)


Можно указать основные направления применения эмиссионного спектрального анализа на ОАО “НЛМК”:


1.Анализ металлов в процессе технологии.

2.Анализ готовых изделий.

3.Анализ поступающего на комбинат сырья.

4.Анализ шлаков и отходов производства.


4.Преимущества метода.

При сравнении спектрального метода с другими выявили следующее:

  1. Чувствительность метода очень высока -10-6 – 10-8%;
  2. Характеристичность (нет двух элементов с одинаковыми спектрами)
  3. Скорость исполнения анализа
  4. Точность (+1-3%)
  5. Производительность (количество анализов в единицу времени)
  6. Универсальность
  7. Экономичность




Трудовые затраты
Химический метод
Спектральный метод

Количество определений на человека в час
3
75

Полное время анализа
4-8 часов
2-5 минут


5.Оборудование для проведения анализа.

В промышленности используются все типы приборов:

1.Универсальные приборы. (С их помощью можно производить самые сложные анализы, по самым различным направлениям. Они могут анализировать пробы в любом состоянии: твердые, жидкие, газообразные. Эти приборы называют квантометры. Они сложны в эксплуатации, но их применение оправдано высокой точностью, скоростью и универсальностью.)

2.Специализированные и экспресс-приборы. Специализированные – это приборы для анализа конкретного вида проб. Они предназначены для определения конкретных элементов или их соединений.

На ОАО ”НЛМК” используются все типы указанного оборудования.


6.Современное оборудование для СА.

Современное спектральное оборудование, применяемое на металлургических предприятиях сегодня отличается от старого оборудования. Почти все операции автоматизированы, все расчеты выполняют компьютеры. Неизменным осталось использование и назначение приборов. Для выполнения анализов по универсальным задачам: входной и выходной контроль, исследования по различным направлениям и пробам, используются квантометры. Эти приборы отличаются высокой точностью, универсальностью в применении, высокой ценой. Они требуют особых условий эксплуатации и вспомогательное оборудование. Технологические анализы требуют от оборудования мобильности и экспрессности. Такие приборы выпускаются и нашей и зарубежной промышленностью. Приведу некоторые их них.


Заключение:


В заключении хочу подвести итог всему сказанному

1.Спектральный метод анализа является одним из самых широко используемых, точных и универсальных способов определения состава веществ.

2.Стоимость анализа значительно ниже стоимости химического метода.

3.В зависимости от решаемых задач необходимо выбирать экономически выгодное оборудование.

4.Существующий на рынке товаров приборный парк позволяет укомплектовать лабораторию всем необходимым оборудованием.


Библиографический список:

  1. Зайдель А.Н. Основы спектрального анализа. М.: Наука, 1965. 380 с.
  2. Тарасов К.И. Спектральные приборы. Л.: Машиностроение, 1975.
  3. Кустанович И.М. Спектральный анализ. М.: Высшая школа, 1972.
  4. Ломоносова Л.С. Спектральный анализ. М.: Металлургия, 1958.