Введение к работе
Актуальность, Одна иэ основных задач, стоящих перед современными методами спектрального анализа, смключается в определении малых количеств »лементов в различных веществах, в том числе в чистых и сверхчистых. Это в :вою очередь приводит к необходимости искать пути снижения пределов обнэру-кения. Для аналитических целей большой интерес представляет вакуумная ультрафиолетовая (ВУФ) область спектра, поскольку, во-первых, в ней лежат резонансные линии приблизительно 20 % элементов таблицы Менделеева, в основном неметаллов, галлсмдов и газов, а во -вторых, спектры в этой области достаточно редкие, а уровень фона намного ниже, чем в видимой области спектра, что гозволяет повысить чувствительность анализа. Из всей вакуумной области можно іьідєлить диапазон 165-200 им, в котором обычно определяют алюминий (АІ (I 167,8 нм), фссфор (Р 1178,3 нм), серу (S 1180,7 нм), углерод (С I 193,1 нм), кремний (SI I 180,7 нм), бор (В 1182,6 нм), олово (Sn I1190,0 нм). При испол'ьзовант этих линий предел обнаружения удается снизить от нескольких раз до нескольких торядков по сравнению с анализом по линиям ультрафиоготовой и видимой об-іастям спектра. В области 110-165 нм, для которой существуют прозрачные оптические материалы, например фтористый литий и фтористый магний, лежат ре-юнЕнсные линии водорода, азота, кислорода, криптонч, ксенона, хлора и брома, нто делает эту область весьма перспективной для анализа указанных примесей <ак в металлах, так и в газах. Однако к настоящему вреглени этот диапазон практически не используется для спектрального анализа.
Государственный первичный эталон единицы молярной доли компонентов > газовых средах, состоящий из нескольких десятков установок для анализа и синтеза газовых смесей, включает в свой состав установку для спектрального анализа азота з аргоне в диапазоне от 10"4 до 10'1 %. Работа по расширению номенклатуры компонентов и диапазонов воспроизводимых единиц концентрации в азах на эталонном уровне ведутся постоянно вследствио того, что требования науки и техники к метрологическому обеспечению аналитических измерений По-зтоянно растут. Для расширения возможностей еталона в области анализа мик-эоконцентраций примесей в инертных газах особенно интересна область 110-165 нм, поскольку именно там расположены резонансные линии элементов,
входящих в состав их основных загрязнителей (водорода, кислорода, а^ота и углерода)
Цель настоящей работы состояла в создании аналитической установки и метода, позволяющих измерять предельно низкие содержания примесей а инертных газах, в особенности в аргоне. Эта цель достигалась путем использования в эмиссионном спектральном анализе техники спектроскопии вакуумного ультрафиолета.
Для достижения этой цели решались следующие основные задачи:
создание источника ВУФ-излученип с эффективным возбуждением линий примесей а пробе;
модернизация спектрографа-монохроматора СП-99 и его сопряжение с источником ВУФ-излучений;
исследование всех с тгавяяющих, существенно влияющих на точность анализа;
-отработка Методик получения стабильного ВУФ-излучения;
-градуировка и калибровка аналитической установки.
Новизна результатов работы заключаатся в использовании преимуществ, которые дает освоение вакуумной ультрафиолетовой области для спектрального анализа микропримесей в инертных газах. Впервые решена задача создания аналитического комплекса, состоящего из вакуумного спектрального прибора, специального источника возбуждения пробы инертных газов, системы регистрации и системы пробоподготовки, что позволило реализовать возможности проведения анализа основных газообразующих элементов по резонансным и интенсивным нерезонансным линиям, лежащим в ВУФ-области спектра. Новый подход а аппаратурном плане привел к новым аналитическим возможностям, позволяющим снизить предал обнаружения примесей на несколько порядков по концентрации в сравнении с традиционным спектральным анализом.
Практическая црнност^ результате^ работы заключается в том, что аналитически усіановка и метод специально разрабатыь^ли&ь для расширении возможностей части Государственного первичного эталона единицы молярной доли компонентов в газовых средах, предназначенной для анализа ми.<роконцентраций прлмдсеи в инертных газах, особенно & аргоне. Созданные аппаратура и метод предназначены для анализа предельно нмю» содэр>»аьий примесей в инертных газах метрологического назначения, ислользуьмьгх в указанном etjujs эГалоне.
Положения выдвигаемые на ?.здиту:
-
Современная техника ВУФ-спектросизпии позволяет создавать' надежные автоматизированные слектроаналитическив комплексы с высокими метрологическими характеристиками.
-
Оптимальным способом возбуждения газообразной пробы при анализе примесей в чистых инертных газах в ВУФ-обпасти является безэлектродный СВЧ-разряд в резонаторе.
-
Для получения хорошей воспроизводимости аналитического сигнала в спектральных установках на ВУФ-область обязательно использование специальных зеркальных осветителей, отфильтровывающих излучение коротковолнового вакуумного ультрафиолета (короче 50 нм).
А. Распространение методов эмиссионного спектрального анализа на вакуумную ультрафиолетовую область дает целый ряд преимуществ перед традиционными методами в УВИ области: предельно высокую чувствитетьность и низкий предел обнаружения примесей за счет возможности регистрации наиболее интенсивных резонансных линий многих газсобразующих элементов (Н, О, N, S, Р и т.д.).
5. Для некоторых аналитических задач, например, при измерении содержания одних инертных газов в других, эмиссионный спектральный анализ в ВУФ является наиболее предпочтительным с точки зрения достоверности, точности, чувствительности, зкспрэссности и.т.д.
Апробация работы. Результаты диссертации докладывались на научных конференциях: ХХ-ом Всесоюзном съезде по спектроскопии (сентябрь 1988 г., Киев), 8-ой Всесоюзной конференции по физике закуумного ультрафиолета и его взаимодействию с веществом ( октябу.о 1989 г.,Иркутск), 9-ой Всесоюзной конференции по физике вакуумного ультрафиолета и его взаимодействию с веществом (май 1991 г.,Томск), 2-ой Всесоюзной конференции по анализу неорганических газов (октябрь 1990 ^Ленинград).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 печатные работы.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка цитированной литературы из 109 наименований. Объем диссертации 117 страниц машинописного текста, 53 рисунка, 20 таблиц.
