Методы аналитического контроля в производстве материалов современной энергетики. Физические основы методов

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Методы аналитического контроля в производстве материалов современной энергетики. Физические основы методов

Содержание

2. Типы энергетических уровней и переходов
3. Таблица 1 – Области электромагнитных волн
4. Поглощение энергии Е = Еэл. + Екол.+ Евр. в соответствии с принципом Франка-Кондона: во время электронного
5. Основной закон светопоглощения Связь между интенсивностями световых потоков I0, I с концентрацией поглощающего вещества и толщиной
6. Спектр поглощения – зависимость интенсивности поглощения от энергии падающего на образец света или от длины волны.
7. Спектр поглощения является качественной характеристикой исследуемого вещества, а количественной – оптическая плотность (А) при определенной длине
8. Диаграмма состояний (Яблонского)
9. Колебательная релаксация – очень быстрый процесс. Внутренняя конверсия до S1– 10-13 – 10-11 с, или до
10. Ограничения 1. Закон Бера справедлив для разбавленных растворов. 2. Закон справедлив для монохроматического излучения. 3. Температура
11. Фотоколориметрия (color – цвет) (фотометрический и спектрофотометрический методы) Рис. а) зависимость оптической плотности вещества от концентрации
12. Спектры поглощения Рис.1.4. Способы представления спектров поглощения одних и тех же растворов. (С1 : С2 :
13. Основные характеристики спектра Рис.1.5. Полоса поглощения. λ max εmax Δλ½ - полуширина (ширина на половине высоты)
14. Влияние растворителя
15. Регистрация спектров поглощения Рис.1.6. Блок-схема приборов для измерения поглощения излучения. 1 – источник излучения; 2 –
16. Регистрация спектров поглощения Оптическая схема спектрофотометра СФ-26
17. Схема матричного спектрофотометра ФЭУ
18. Детектирование ионов – электронный умножитель Схема действия электронного умножителя (ЭУ): Электронный умножитель масс-спектрометра Thermo Electron DFS:
19. Спектральные характеристики отсекающих светофильтров Спектральные характеристики интерференционных светофильтров
20. фотоколориметры Принципиальная схема фотоколориметра: Многофункциональный спектрофотометр с uv-диапазоном LEKI SS2107UV
21. Основные этапы анализа в фотометрии – перевод анализируемого образца в раствор и отделение, в случае необходимости,
22. Метрологические характеристики метода Чувствительность характеризуется углом наклона градуировочного графика. Тангенс угла наклона равен молярному коэффициенту поглощения.
23. Метрологические характеристики метода Воспроизводимость. ΔС/C имеет минимальное значение при Т = 0,37 или оптической плотности А
24. Анализ однокомпонентных систем фотометрическим методом Метод сравнения оптических плотностей стандартного и исследуемого соединений Метод молярного коэффициента
25. Анализ однокомпонентных систем фотометрическим методом Метод добавок если строить график Ах+ст как функции Сст, то получится
26. Метод дифференциальной фотометрии Метод высокого поглощения (Со Метод низкого поглощения (Со > Сх). Метод двухстороннего дифференцирования
27. Определение смеси светопоглощающих веществ Спектры поглощения веществ А и В (а) и зависимость εА – εВ
28. Принципы разложения спектров
29. Другие области применения молекулярной абсорбционной спектроскопии Фотометрическое титрование. Исследование равновесий в растворах.
30. СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОЛЕКУЛ И ИОНОВ 2UО2+ + 4Н+ = UO22+ + U4+ + 2Н20.
31. Неорганические ионы уранилацетат UO2(OCOCH3)2*2H2O
32. Органические соединения Аромати-ческие соединения Диены
33. Сопряженные двойные связи
34. Спектры поглощения органических соединений ε ≥ 103 ( дм3 / моль·см). ароматические соединения, а также непредельные
35. Влияние структуры молекулы на λмакс λмакс = 215 + Δλнм λмакс = 197 + Δλнм Фурилполиеновые
36. Инфракрасная спектроскопия
37. Источники ИК- излучения Глобар Газоразрядный лазер, генерирующий излучение на колебательно-вращательных переходах молекулы СО . Непрерывный газовый
38. Детекторы ИК-излучения 1 - цилиндр самописца, 2 - кюветное отделение, 3 - тумблер включения электроники "Mains",
39. Диапазоны ИК- спектров и их использование
40. ИК- спектр этанола, записанный из плёнки вещества в режиме пропускания
42. ИК
43. Терагерцовое излучение Максимальный допустимый диапазон ТГц частот 1011—1013 Гц, диапазон длин волн 3—0,03 мм соответственно. Такие
44. Фотолюминесценция Блок-схема фотолюминометра Квантовый выход ФЛ φf = vиспуск./vпогл.
45. Фотолюминесценция Спектры поглощения (А), флуоресценции (Б) и фосфоресценции (В) одного соединения
46. Кинетика и тушение ФЛ Константа тушения Штерна-Фольмера, определяемая из уравнения: F/Fо = 1/( 1 + KШФ[Q])
47. Светосоставы постоянного действия (РЛИ) РЛИ Спектральный диапазон: 120 нм – 2000 нм Интенсивность светового потока –
49. Скачать презентацию

Слайд 2

Типы энергетических уровней и переходов

Слайд 3

Таблица 1 – Области электромагнитных волн

Слайд 4

Поглощение энергии
Е = Еэл. + Екол.+ Евр.
в соответствии с принципом Франка-Кондона:

во время электронного перехода и последующей ионизации межъядерные расстояния (и, следовательно, геометрия)
в ионизируемой молекуле не изменяются.

Слайд 5

Основной закон светопоглощения
Связь между интенсивностями световых потоков I0, I с концентрацией

поглощающего вещества и толщиной слоя раствора устанавливает объединённый
закон Бугера-Ламберта-Бера.

Слайд 6

Спектр поглощения – зависимость интенсивности поглощения от энергии падающего на образец

света или от длины волны.

Слайд 7

Спектр поглощения является качественной характеристикой исследуемого вещества, а количественной – оптическая

плотность (А) при определенной длине волны, или молярный десятичный коэффициент поглощения:

ε ≈ 103 ÷ 104 л/моль.см

Слайд 8

Диаграмма состояний (Яблонского)

Слайд 9

Колебательная релаксация – очень быстрый процесс.
Внутренняя конверсия до S1– 10-13

– 10-11 с, или до S0 – за 10-9 – 10-11 с.
Флуоресценция (S1 → S0 + hv) за 10-7 – 10-11
Интеркомбинационная конверсия (S1 → Т n ) – 10-13 – 10-8 с.
Внутренняя конверсия до Т 1 – 10-13 – 10-11 с.
ИКК до (Т1 → S0 ) 10-3 –10+1 с.
Фосфоресценция (Т1→ S0 + hv)

Слайд 10

Ограничения
1. Закон Бера справедлив для разбавленных растворов.
2. Закон справедлив

для монохроматического излучения.
3. Температура
4. Пучок света должен быть параллельным.
5. Свет поглощает только один тип частиц , т.е. отсутствует химическое заимодействие.

Слайд 11

Фотоколориметрия (color – цвет) (фотометрический и спектрофотометрический методы)
Рис. а) зависимость оптической плотности

вещества от концентрации при соблюдении основного закона светопоглощения). б) кривая светопоглощения одного и того же вещества при соблюдении закона Бугера – Ламберта – Бера.
С1 < С2 < С3 < С4.

Слайд 12

Спектры поглощения
Рис.1.4. Способы представления спектров поглощения одних
и тех же растворов.
(С1

: С2 : C3 = 1 : 2 : 3).

Евр / Екол / Еэл =
= 1 / 102 / 103

Слайд 13

Основные характеристики спектра
Рис.1.5.
Полоса поглощения.
λ max
εmax
Δλ½ - полуширина (ширина

на половине высоты)

Слайд 14

Влияние растворителя

Слайд 15

Регистрация спектров поглощения
Рис.1.6. Блок-схема приборов для измерения поглощения излучения. 1 –

источник излучения;
2 – монохроматор; 3 – кюветы с исследуемым раствором и растворителем; 4 – приемник излучения; 5 – измерительное или регистрирующее устройство.

Слайд 16

Регистрация спектров поглощения
Оптическая схема спектрофотометра СФ-26

Слайд 17

Схема матричного спектрофотометра
ФЭУ

Слайд 18

Детектирование ионов – электронный умножитель
Схема действия электронного умножителя (ЭУ):
Электронный умножитель масс-спектрометра

Thermo Electron
DFS:

Слайд 19

Спектральные характеристики отсекающих светофильтров
Спектральные характеристики интерференционных светофильтров

Слайд 20

фотоколориметры
Принципиальная схема фотоколориметра:
Многофункциональный спектрофотометр с uv-диапазоном LEKI SS2107UV

Слайд 21

Основные этапы анализа в фотометрии
– перевод анализируемого образца в раствор

и отделение, в случае необходимости, мешающих компонентов;
– выбор фотометрической формы вещества и проведение химических реакций для получения окрашенного соединения (если определяемое вещество не обладает интенсивным собственным поглощением)
– установление области концентраций, в которой выполняется основной закон светопоглощения:
– измерение оптической плотности исследуемого раствора;
– расчет содержания вещества в анализируемой пробе и его метрологическая оценка.

Слайд 22

Метрологические характеристики метода
Чувствительность характеризуется углом наклона градуировочного графика. Тангенс угла

наклона равен молярному коэффициенту поглощения. Если принять минимальное значение оптической плотности, измеренное с необходимой точностью, Аmin = 0,01, можно рассчитать минимально определяемую концентрацию:
При величинах ε ≈ 105 чувствительность определения может составлять 10–7–10–6 М.

Слайд 23

Метрологические характеристики метода
Воспроизводимость. ΔС/C имеет минимальное значение при Т = 0,37

или оптической плотности А = 0,435.
А в интервале 0,1–1,0
Правильность.
отклонения от закона Бера
немонохроматичность
наличии примесей
Точность Обычная относительная погрешность фотометрических методов составляет 1–2%.

Слайд 24

Анализ однокомпонентных систем фотометрическим методом
Метод сравнения оптических плотностей стандартного и исследуемого

соединений
Метод молярного коэффициента
поглощения
Метод градуировочного
графика

Слайд 25

Анализ однокомпонентных систем фотометрическим методом
Метод добавок
если строить график Ах+ст как

функции Сст, то получится прямая, экстраполяция которой до пересечения с осью абсцисс дает отрезок, равный –Сх. Действительно, при Ах+ст = 0 из уравнения (1.16) следует, что –Сст = Сх.

Слайд 26

Метод дифференциальной фотометрии
Метод высокого поглощения
(Со < Сх).
Метод

низкого поглощения
(Со > Сх).
Метод двухстороннего дифференцирования
(метод предельной точности)

Слайд 27

Определение смеси светопоглощающих веществ
Спектры поглощения веществ А и В (а)
и зависимость

εА – εВ от длины волны (б).

Молярные коэффициенты светопоглощения определяют заранее, поэтому анализ сводится к измерению оптической плотности при двух длинах волн.

Слайд 28

Принципы разложения спектров

Слайд 29

Другие области применения молекулярной абсорбционной спектроскопии
Фотометрическое титрование.
Исследование равновесий в растворах.

Слайд 30

СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОЛЕКУЛ И ИОНОВ
2UО2+ + 4Н+ = UO22+ + U4+

+ 2Н20.

Слайд 31

Неорганические ионы
уранилацетат
UO2(OCOCH3)2*2H2O

Слайд 32

Органические соединения
Аромати-ческие соединения
Диены

Слайд 33

Сопряженные двойные связи

Слайд 34

Спектры поглощения органических соединений
ε ≥ 103
( дм3 /

моль·см).
ароматические соединения, а также непредельные производные альдегидов, кетонов, кислот и аналогичных веществ, в молекулах которых имеется сопряжение как минимум двух кратных связей.

Слайд 35

Влияние структуры молекулы на λмакс
λмакс = 215 + Δλнм
λмакс = 197

+ Δλнм
Фурилполиеновые альдегиды

Слайд 36

Инфракрасная спектроскопия

Слайд 37

Источники ИК- излучения
Глобар
Газоразрядный лазер, генерирующий излучение на колебательно-вращательных переходах молекулы СО

.
Непрерывный газовый лазер на молекулах СО2 .
Инфракрасные спектрометры с преобразованием Фурье

Слайд 38

Детекторы ИК-излучения
1 - цилиндр самописца, 2 - кюветное отделение, 3 -

тумблер включения электроники "Mains", 4 - тумблер включения источника ИК-излучения "Operation", 5 - ручка регулировки щелевой программы "Energy", 6 – ручка установки базовой линии "100%", 7 - ручка включения развертки спектра на 5 или 15 мин "Scan", 8 - регулировка усиления "Gain", 9 - пучок образца, 10 -пучок сравнения.

Слайд 39

Диапазоны ИК- спектров и их использование

Слайд 40

ИК- спектр этанола, записанный из плёнки вещества в режиме пропускания

Слайд 41

Слайд 42

ИК

Слайд 43

Терагерцовое излучение
Максимальный допустимый диапазон ТГц частот 1011—1013 Гц, диапазон длин волн

3—0,03 мм соответственно. Такие волны ещё называются субмиллиметровыми, если длина волны попадает в диапазон 1—0,1 мм.

Слайд 44

Фотолюминесценция
Блок-схема фотолюминометра
Квантовый выход ФЛ
φf = vиспуск./vпогл.

Слайд 45

Фотолюминесценция
Спектры поглощения (А), флуоресценции (Б) и фосфоресценции (В) одного соединения

Слайд 46

Кинетика и тушение ФЛ
Константа тушения Штерна-Фольмера, определяемая из уравнения:
F/Fо = 1/(

1 + KШФ[Q])
KШФ τ [Q]1/2 = 1

Квантовый выход ФЛ про РЛИ
φf = vиспуск./vпогл.

Слайд 47

Светосоставы постоянного действия (РЛИ)
РЛИ
Спектральный диапазон: 120 нм – 2000 нм
Интенсивность светового

потока –
до 1012 квант/см2 .с

Методы аналитического контроля в производстве материалов современной энергетики. Физические основы методов

Содержание

Типы энергетических уровней и переходов

Таблица 1 – Области электромагнитных волн

Поглощение энергииЕ = Еэл. + Екол.+ Евр.в соответствии с принципом Франка-Кондона:

Основной закон светопоглощенияСвязь между интенсивностями световых потоков I0, I с концентрацией

Спектр поглощения – зависимость интенсивности поглощения от энергии падающего на образец

Спектр поглощения является качественной характеристикой исследуемого вещества, а количественной – оптическая

Диаграмма состояний (Яблонского)

Колебательная релаксация – очень быстрый процесс.Внутренняя конверсия до S1– 10-13

Ограничения 1. Закон Бера справедлив для разбавленных растворов. 2. Закон справедлив

Фотоколориметрия (color – цвет) (фотометрический и спектрофотометрический методы)Рис. а) зависимость оптической плотности

Спектры поглощенияРис.1.4. Способы представления спектров поглощения однихи тех же растворов. (С1

Основные характеристики спектра Рис.1.5. Полоса поглощения.λ maxεmax Δλ½ - полуширина (ширина

Влияние растворителя

Регистрация спектров поглощенияРис.1.6. Блок-схема приборов для измерения поглощения излучения. 1 –

Регистрация спектров поглощенияОптическая схема спектрофотометра СФ-26

Схема матричного спектрофотометра ФЭУ

Детектирование ионов – электронный умножительСхема действия электронного умножителя (ЭУ):Электронный умножитель масс-спектрометра

Спектральные характеристики отсекающих светофильтровСпектральные характеристики интерференционных светофильтров

фотоколориметрыПринципиальная схема фотоколориметра:Многофункциональный спектрофотометр с uv-диапазоном LEKI SS2107UV

Основные этапы анализа в фотометрии – перевод анализируемого образца в раствор

Метрологические характеристики методаЧувствительность характеризуется углом наклона градуировочного графика. Тангенс угла

Метрологические характеристики метода Воспроизводимость. ΔС/C имеет минимальное значение при Т = 0,37

Анализ однокомпонентных систем фотометрическим методом Метод сравнения оптических плотностей стандартного и исследуемого

Анализ однокомпонентных систем фотометрическим методом Метод добавок если строить график Ах+ст как

Метод дифференциальной фотометрии Метод высокого поглощения (Со < Сх). Метод

Определение смеси светопоглощающих веществ Спектры поглощения веществ А и В (а)и зависимость