Перейти к содержимому
Форум химиков на XuMuK.ru
  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу

a.a.yakov

Приктика. Анализ газа в замкнутом объеме.

Рекомендуемые сообщения

Есть газовая среда при нормальном давление в герметичном "стеклянном сосуде" из обычного силикатного стекла толщиной 4 мм (оконное стекло).

 

Площадь "сосуда" - 0,5 - 1 кв м. толщина 30-40 мм.

 

Возможно ли использую какие-то приборы или какое-то "чудо" для ответа - что находится в нашем "сосуде", в процентном соотношении, с

точностью до 1% - воздух (кислород,азот, углекислый газ), другие газы (аргон)?

 

"Устройство" желательно мобильное (носимое), или стационарное, не шибко габаритное - до 2 кв м.

 

Или подскажите, какими физическими способами возможно получить результат?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Так понимаю, пробу газа отбирать нельзя. Тогда спектральный анализ провести (по абсорбционным линиям, полосам), просвечивая иточником с непрерывным спектром, но в любом случае оконное стекло часть спектра (УФ от 350нм, ИК от 1,5мкм) не пропустит. Можно внутри сосуда ВЧ разряд сотворить (а еще лучше оптический разряд (пробой) в газе с короткофокусной оптикой, чтобы стекло не пробить; причем можно применить импульсный лазер) и по эмиссионному спектру (интенсивность линий, полос на спектрометре) посмотреть состав.

Но при это нужно учитывать возможные реакции, инициируемые разрядом, и сделать поправку на образование некоторых веществ (напр., O3, NxOy и пр.). Поэтому перед эмиссионным методом стоит сначала применить абсорбционный (напр., выявит пары воды, λmax/погл.=930нм).

А взвесить емкость с газом возможно? Тогда еще можно дополнительно определить его среднюю плотность (давление известно) и усредненную молярную массу и посмотреть ее отличие от таковой для обычного воздуха.

Изменено пользователем St2Ra3nn8ik

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Так понимаю, пробу газа отбирать нельзя. Тогда спектральный анализ провести (по абсорбционным линиям, полосам), просвечивая иточником с непрерывным спектром, но в любом случае оконное стекло часть спектра (УФ от 350нм, ИК от 1,5мкм) не пропустит. Можно внутри сосуда ВЧ разряд сотворить (а еще лучше оптический разряд (пробой) в газе с короткофокусной оптикой, чтобы стекло не пробить; причем можно применить импульсный лазер) и по эмиссионному спектру (интенсивность линий, полос на спектрометре) посмотреть состав.

Но при это нужно учитывать возможные реакции, инициируемые разрядом, и сделать поправку на образование некоторых веществ (напр., O3, NxOy и пр.). Поэтому перед эмиссионным методом стоит сначала применить абсорбционный (напр., выявит пары воды, λmax/погл.=930нм).

А взвесить емкость с газом возможно? Тогда еще можно дополнительно определить его среднюю плотность (давление известно) и усредненную молярную массу и посмотреть ее отличие от таковой для обычного воздуха.

 

Спасибо St2Ra3nn8ik за отклик! :)

 

1. пробу брать нельзя - нельзя нарушать герметичность.

2. задачу можно упростить до уровня - "сколько воздуха в сосуде - сколько ДРУГОГО газа (не входящего в состав воздуха)". я так понимаю, например если азота менее 1%, то при нормальной пропорции, "воздуха" менее 2%, значит ДРУГОЙ газ составляет не менее 97% - метод дающий такой ответ мне подходит! :)

3. а вот для спектрального анализа что нужно и как это организовать в полевых условиях? и за реальные деньги?!

4. аналогично для "оптический разряд (пробой) в газе с короткофокусной оптикой" - что нужно и как это организовать в полевых условиях? и за реальные деньги?!

Изменено пользователем a.a.yakov

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Пожалуйста:)

1. По описанию очень похоже на герметичный стеклопакет, заполненный Kr или Xe. Поправьте, если ошибся. :)

 

2. Значит, задача "от противного". Т.к. азота в воздухе 78%, то да (если по условиям задачи подразумевается отсутствие прочих газов - только основной газ и примесь воздуха к нему).

 

 

3. Для спектрального анализа понадобится спектрометр с возможностью количественного определения компонентов.

Если можно отделаться измерением количества воздуха по одному-двум составляющим (азот, кислород; если наполнение Kr, Xe, то мерить по спектру Ar не советую, он может быть изначальной заметной примесью к ним, которая завысит измеренное количество воздуха), то можно обойтись и без предварительного просвечивания на абсорбционный спектр.

 

4. Понадобится импульсный лазер, способный давать оптическую искру (напр., на Nd:YAG, λ=1,064 мкм, оконное стекло обычно пропускает, но если стеклопакет с ИК отражением, то нужен на видимый диапазон, напр. на 532нм (Nd:YAG с удвоением частоты и ИК фильтром)), с предварительным расширителем пучка (чтобы стекло не пробил), и линзой для фокусировки излучения на объем газа в сосуде. Для таких целей можно сделать лазер достаточно недорогой и даже карманный (на основе лазера SSY-1).

 

Насчет финансовой стороны вопроса точно сказать не могу. Насчет ее, а тем более технической попробуйте посмотреть и поспрашивать на форуме http://lasers.org.ru/forum/. Там найдутся товарищи, которые посоветуют больше (и про карманный лазер с оптическим пробоем тоже там, не уверен, что он продается, но кто нибудь на форуме по вашей просьбе, может быть, согласится сделать такой же или с удвоением частоты).

Кстати, я там тоже обитаю.

Изменено пользователем St2Ra3nn8ik

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Пожалуйста :) 1. По описанию очень похоже на герметичный стеклопакет, заполненный Kr или Xe. Поправьте, если ошибся. :)

Двухкамерный стеклопакет.

Самое "прелестное" что камера с газом, кстати аргоном, на одной из стенок имеет низкоэмиссионное, "мягкое", покрытие.

Вторая камера в пакете содержит обычный воздух.

 

Вот такой "зеркальный" бутерброд!

 

2. Значит, задача "от противного". Т.к. азота в воздухе 78%, то да (если по условиям задачи подразумевается отсутствие прочих газов - только основной газ и примесь воздуха к нему).

Смотреть на спектре Азот или Аргон.

3. Для спектрального анализа понадобится спектрометр с возможностью количественного определения компонентов. Если можно отделаться измерением количества воздуха по одному-двум составляющим (азот, кислород; если наполнение Kr, Xe, то мерить по спектру Ar не советую, он может быть изначальной заметной примесью к ним, которая завысит измеренное количество воздуха), то можно обойтись и без предварительного просвечивания на абсорбционный спектр. 4. Понадобится импульсный лазер, способный давать оптическую искру (напр., на Nd:YAG, λ=1,064 мкм, оконное стекло обычно пропускает, но если стеклопакет с ИК отражением, то нужен на видимый диапазон, напр. на 532нм (Nd:YAG с удвоением частоты и ИК фильтром)), с предварительным расширителем пучка (чтобы стекло не пробил), и линзой для фокусировки излучения на объем газа в сосуде. Для таких целей можно сделать лазер достаточно недорогой и даже карманный (на основе лазера SSY-1). Насчет финансовой стороны вопроса точно сказать не могу. Насчет ее, а тем более технической попробуйте посмотреть и поспрашивать на форуме http://lasers.org.ru/forum/. Там найдутся товарищи, которые посоветуют больше (и про карманный лазер с оптическим пробоем тоже там, не уверен, что он продается, но кто нибудь на форуме по вашей просьбе, может быть, согласится сделать такой же или с удвоением частоты). Кстати, я там тоже обитаю.

 

А вот ЭТО все как "облачить" в нормальный вопрос специалистам? Чего хоть у них спрашивать? :wacko:

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Думаю, нужно описать задачу почти как здесь, но указать, что анализ газа ввиду недопустимости вскрытия пакета можно провести только по спектру разряда, а поскольку газ под атомсферным давлением, что здесь возможны два варианта устройств для неразрушающего стеклопакет анализа газа: применение ВЧ разряда, и оптический пробой на короткофокусной оптике, чтобы фокус излучения был в середине промежутка между стеклами и не мог их повредить (сделать лазер с упорами, чтобы они вплотную к стеклу, тогда не придется мучится с наведением фокуса в газ, не затронув стекло: если фокус будет в стекле, в нем каверну выбьет). Нужно указать особенности кострукции пакета, особенно минимальное расстояние между стеклами, сказать про это низкоэмиссионное покрытие (оно ведь ИК не пропускает, и если есть данные по нему - на какой длине волны оно это делает, иначе при "неправильном" диапазоне излучения лазера его повредит). Испытывать и настраивать такой лазер надо сначала на обычном куске стекла (но желательно с н/э покрытием). Вот пример лазера http://lasers.org.ru...на-ssy-1.2355/. Не обращайте внимание, на то что им там в стекло лупили, главное - оптическая искра в воздухе. Скорее всего, такой с доработкой (фокус настроить не в стекло!) и подойдет.

У нас там разные люди, интересующиеся самотоятельной постройкой лазеров и устройств с ними (от любителей до профессионалов (первых, правда, больше, но и они разбираются в лазерах очень неплохо), и лазеры разные - от указок до твердотелов и газовых; даже голографию делают) и могут больше и лучше подсказать, да и помочь - "одна голова хорошо, а Горыныч лучше".

Со спектрометром сложнее: у нас выкладывались разные любительские конструкции, но они не могут определять количество веществ по спектру. А спектрометр обязателен...

Но может быть, там предложат решение, намного лучшее, чем я предлагаю. Но и здесь тоже поглядывайте, вдруг тут что нибудь дельное предложат. Но я пока не вижу иного доступного метода, кроме уже предложенного эмиссионно-спектрального с бесконтактным возбуждением свечения газа (ВЧ или оптический разряд).

Подумайте еще, как лучше спросить, здесь ведь вы нормально спросили. Создайте там тему, вроде: "нужен прибор для определения состава газа в стеклопакете без его вскрытия (возбуждение разряда в газе)", но придумайте название темы получше сами. Спросите более осмысленно, чем я вам сейчас расписал.

PS. Засиделся я, а уже спать пора. Ничего пока больше не придумывается...

Изменено пользователем St2Ra3nn8ik

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Думаю, нужно описать задачу почти как здесь, но указать, что анализ газа ввиду недопустимости вскрытия пакета можно провести только по спектру разряда, а поскольку газ под атомсферным давлением, что здесь возможны два варианта устройств для неразрушающего стеклопакет анализа газа: применение ВЧ разряда, и оптический пробой на короткофокусной оптике, чтобы фокус излучения был в середине промежутка между стеклами и не мог их повредить (сделать лазер с упорами, чтобы они вплотную к стеклу, тогда не придется мучится с наведением фокуса в газ, не затронув стекло: если фокус будет в стекле, в нем каверну выбьет). Нужно указать особенности кострукции пакета, особенно минимальное расстояние между стеклами, сказать про это низкоэмиссионное покрытие (оно ведь ИК не пропускает, и если есть данные по нему - на какой длине волны оно это делает, иначе при "неправильном" диапазоне излучения лазера его повредит). Испытывать и настраивать такой лазер надо сначала на обычном куске стекла (но желательно с н/э покрытием).

...

Но я пока не вижу иного доступного метода, кроме уже предложенного эмиссионно-спектрального с бесконтактным возбуждением свечения газа (ВЧ или оптический разряд). Подумайте еще, как лучше спросить, здесь ведь вы нормально спросили. Создайте там тему, вроде: "нужен прибор для определения состава газа в стеклопакете без его вскрытия (возбуждение разряда в газе)", но придумайте название темы получше сами. Спросите более осмысленно, чем я вам сейчас расписал. PS. Засиделся я, а уже спать пора. Ничего пока больше не придумывается...

 

Вот люди делают все. И спектрометры и лазеры. Только почему-то говорят, что аргон "померить" не получится.

http://www.nanoram.ru/

Может азот померить?!

Изменено пользователем a.a.yakov

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

И чем они обосновывают это? В любом случае, абсорбционные линии нейтральных и N2 и Ar лежат вне диапазона пропускания стекла, тем более оконного, поэтому я и предолжил вызвать разряд в газе, поскольку он дает характерные линии/полосы излучения (и для азота, и для аргона, и для многоих других газов) в области пропускания стекла (~350-1500 нм; это видимый, и ближние ИК, УФ).

А при чем здесь раман-спетрометр? На спектрах того сайта не смотрите: в химии символом "Ar" часто обознчают не только аргон, но и т.н. арильные радикалы (ароматика - фенил, например).

Изменено пользователем St2Ra3nn8ik

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас

×