Пожалуйста, используйте этот идентификатор, чтобы цитировать или ссылаться на этот ресурс: http://elar.urfu.ru/handle/10995/121266
Название: Использование равновесной термодинамики для изучения термохимических процессов в дуговых разрядах, применяемых в атомно-эмиссионном спектральном анализе (обзор)
Другие названия: Using equilibrium thermodynamics to study thermochemical processes in arc discharges used in atomic emission spectral analysis (review)
Авторы: Пупышев, А. А.
Васильева, Н. Л.
Pupyshev, A. A.
Vasil’eva, N. L.
Дата публикации: 2022
Издатель: Уральский федеральный университет
Библиографическое описание: Пупышев А. А. Использование равновесной термодинамики для изучения термохимических процессов в дуговых разрядах, применяемых в атомно-эмиссионном спектральном анализе (обзор) / А. А. Пупышев, Н. Л. Васильева // Аналитика и контроль. — 2022. — Том 26. — № 2. — С. 88-118. — DOI: 10.15826/analitika.2022.26.2.003
Аннотация: До начала XXI века дуговой разряд являлся основным источником возбуждения атомных спектров элементов при проведении рутинного атомно-эмиссионного спектрального анализа. Широкое применение данного спектрального источника одновременно вызвало большой интерес аналитиков к изучению сложных термохимических процессов, протекающих на его электродах и в плазме разряда. Это было обусловлено необходимостью улучшения метрологических и информационных характеристик анализа. Очень часто для проведения таких исследований применялась равновесная термодинамика. Показано, что здесь можно выделить три уровня термодинамического подхода, различающихся по сложности применяемого аппарата термодинамики и информативности получаемых результатов. Приведены многочисленные примеры применения этих уровней подхода к изучению термохимических процессов, протекающих в электроде или в плазме разряда. Отмечены основные достоинства и недостатки использованных подходов, которые дают только качественную информацию о протекающих процессах. Главным недостатком является невозможность по исходному составу конденсированной пробы прогнозировать состав плазмы дуги. Наиболее информативна обобщенная термодинамическая модель термохимических процессов в дуговом разряде постоянного тока с поверхности пробы и из кратера электрода. В основу модели положено разбиение нестационарной неравновесной системы дугового разряда на последовательные квазистационарные подсистемы. Они соответствуют стадии испарения пробы и термохимического преобразования ее компонентов в плазме разряда. Согласно модели, первоначально проводится расчет полного равновесного состава испаряемой пробы. Это определяет исходный состав плазмы дуги. Затем выполняется расчет полного равновесного состава дуговой плазмы и переход к интенсивностям спектральных линий аналитов. Правильность обобщенной модели, дающей полуколичественные результаты, подтверждена сопоставлением с экспериментальными данными.
Until the beginning of the 21st century, the arc discharge was the main source of excitation of the atomic spectra of elements during routine atomic emission spectral analysis. The wide application of this spectral source at the same time aroused great interest of analysts in the study of complex thermochemical processes occurring at its electrodes and in the discharge plasma. This was due to the need to improve the metrological and informational characteristics of the analysis. Equilibrium thermodynamics has often been used to carry out such studies. It is shown that three levels of the thermodynamic approach can be distinguished here, differing in the complexity of the applied apparatus of thermodynamics and the information content of the results obtained. Numerous examples of the application of these levels of approach to the study of thermochemical processes occurring in the electrode or in the discharge plasma are given. The main advantages and disadvantages of the approaches used, which provide only qualitative information about the ongoing processes, are noted. The main disadvantage is the impossibility of predicting the composition of the arc plasma from the initial composition of the condensed sample. The most informative is the generalized thermodynamic model of thermochemical processes in a DC arc discharge from the sample surface and from the electrode crater. The model is based on the division of a non-stationary non-equilibrium system of an arc discharge into successive quasi-stationary subsystems. They correspond to the stage of sample evaporation and thermochemical transformation of its components in the discharge plasma. According to the model, the total equilibrium composition of the evaporated sample is initially calculated. This determines the initial composition of the arc plasma. Then, the total equilibrium composition of the arc plasma is calculated and the transition to the intensities of the spectral lines of the analytes is performed. The correctness of the generalized model, which gives semi-quantitative results, is confirmed by comparison with experimental data.
Ключевые слова: АТОМНО-ЭМИССИОННЫЙ СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
РАВНОВЕСНАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
ДУГОВОЙ РАЗРЯД
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
КРАТЕР ЭЛЕКТРОДА
ПЛАЗМА РАЗРЯДА
ТЕРМОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
УРОВНИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО ПОДХОДА
ЧАСТНЫЙ И ПОЛНЫЙ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
ATOMIC EMISSION SPECTRAL ANALYSIS
EQUILIBRIUM THERMODYNAMICS
ARC DISCHARGE
THERMODYNAMIC EQUILIBRIUM
ELECTRODE CRATER
DISCHARGE PLASMA
THERMOCHEMICAL PROCESSES
LEVELS OF THERMODYNAMIC APPROACH
PARTIAL AND COMPLETE THERMODYNAMIC ANALYSIS
URI: http://elar.urfu.ru/handle/10995/121266
Идентификатор РИНЦ: 49225335
ISSN: 2073-1442
2073-1450
DOI: 10.15826/analitika.2022.26.2.003
Источники: Аналитика и контроль. 2022. Том 26. № 2
Располагается в коллекциях:Аналитика и контроль

Файлы этого ресурса:
Файл Описание РазмерФормат 
aik_2022_26_2_003.pdf1,52 MBAdobe PDFПросмотреть/Открыть


Все ресурсы в архиве электронных ресурсов защищены авторским правом, все права сохранены.