Качественные и полуколичественные методы спектрального анализа. Волошина Т.В - 20 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

20
20
Для плазмы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия,
справедливо распределение атомов по энергиям возбуждения , определяемое за -
коном Больцмана. Тогда величина N
m
может быть представлена в виде :
N
m
=N
0
ּ(g
m
/g
0
) ּexp(- E
m
/kT),
где N
m
и N
0
- соответственно число возбужденных и невозбужденных атомов ;
g
m
, g
0
– статистические веса (степень вырождения ) возбужденного и нормаль-
ного состояний, соответственно; E
m
– энергия возбуждения верхнего уровня m;
k- постоянная Больцмана; T- температура плазмы источника возбуждения.
Если условия возбуждения подобраны так, что температура источника не
слишком высока , то можно не учитывать уменьшение концентрации невозбуж -
денных атомов N
0
вследствие их ионизации, а, следовательно, считать величину
N
0
общей концентрацией атомов данного элемента в исследуемой пробе . Таким
образом, окончательное выражение для абсолютной интенсивности спектраль-
ной линии имеет вид:
I
mn
=hν
mn
ּ A
mn
ּN
0
ּ (g
m
/g
0
) ּexp(- E
m
/kT)
Таким образом, из последнего выражения видно, что факторами, опреде -
ляющими интенсивность спектральных линий, являются концентрация невоз-
бужденных атомов в плазме дуги N
0
, энергия верхнего уровня E
m
, температура
плазмы T. Рассмотрим подробнее влияние каждого из перечисленных факторов
на величину абсолютной интенсивности.
Концентрация атомов данного элемента, находящихся в возбужденном
состоянии при данном их общем числе N
0
и температуре плазмы T, будет тем
больше, чем меньше E
m.
Чем больше энергия верхнего уровня, тем труднее бу -
дет осуществляться возбуждение . Резонансная линия соответствует переходу с
первого возбужденного уровня на основной, а величина E
m
для этих линий яв-
ляется наименьшей. Отсюда наиболее интенсивными линиями каждого элемен-
та, а, следовательно, наиболее чувствительными, будут резонансные линии.
Другим фактором, определяющим интенсивность спектральной линии, являет-
ся температура. С ее повышением увеличивается скорость движения всех час-
тиц, а следовательно, и энергия всех частиц, присутствующих в газе , в том чис-
ле и электронов, что создает более благоприятные условия для возбуждения
атомов . Однако интенсивность спектральной линии не растет монотонно с уве-
личением температуры газа вследствие того , что от температуры зависит кон-
центрация атомов данной степени ионизации в светящемся газе . Действитель-
но, по мере увеличения температуры будет увеличиваться концентрация ионов
в плазме. Поэтому, несмотря на то, что увеличение температуры улучшает ус-
ловия возбуждения , интенсивность линии нейтрального атома может и не воз-
растать. Оказывается , что множитель N
0
с ростом температуры уменьшается
вследствие преобладания процесса ионизации, а множитель exp(- E
m
/kT) с рос-
том температуры растет. Однако , начиная с некоторой температуры идет более
быстрое увеличение N
0
, чем увеличение exp(- E
m
/kT). Поэтому по мере увеличе-

Страницы