第_5_章_等离子体辐射测量(1)：原理__29906322
等离子体光谱分析原理
4.5 标准溶液配制
• 贮备液所用金属或氧化物纯度高于99.9%, 用作基 体时化合物纯度应达到99.99%~99.999%以上 • 配制多元素混合标准溶液时注意:
– 标准溶液的基体成分最好与分析样品的相近 – 溶液的酸度应控制载0.1~1.0mol/L附近 – 最好用HCl或HNO3, 少用或不用H2SO4, HClO4等粘度大的无机 酸, – 同时测定元素较多时要用高低搭配法配制 – 注意某些离子的特殊性(Si, Mo, W) – 注意易污染元素在混合溶液中空白值的增加Ca, Mg, Si, Fe, B等
2.1等离子体的基本概念
电离度0.1%以上的气体 高温等离子体和低温等离子体 热等离子体和冷等离子体
2.2电感耦合等离子的形成
2.3为什么要用Ar气作为工作气体
2.4 ICP 的物理特性
2.4.1 趋肤效应
S 1 f
f: 频率 μ: 导磁率 σ:电导率
2.4.2 ICP焰的温度分布及其测量
等离子体光谱分析原理
辛仁轩
清华大学 北京 2004
提纲
• • • • • • • 1 2 3 4 5 6 7 原子光谱分析的发展概况 ICP光源的物理化学原理 ICP光谱仪器原理 光谱定量分析 光谱干扰和基体效应 端视等离子体光源 应用
原子发射光谱分析发展简史
1.1 定性分析阶段
1860年, Kirchhoff(克希霍夫)和Bunsen (本生), 利用分光镜发现物质组成与光谱之间关系,提 出; (1)每个元素被激发时,就产生自己特有的光谱; (2)一种元素可以根据它的光谱线的存在而肯定它的存在 根据元素的上述特性,发现了周期表中许多元素: 铯(1860年),铷(1861),铊(1861年,烟道灰),铟(1863年,锌矿),镓(1875年),钐(1879年),镨(1885年),钕 (1885年)镱(1878年),钬(1879年),钪(1879年),Dy( 1886年),Tm(1879年),Gd(1886年),铕(1906 年)Ge(1886年),He(1895年),Ar(1894年)Ne(1894),Ke(1894)Xe(1894). 光谱定性分析至今还是一种有用的方法
核辐射测量方法-第五章
m0 c 2 Ec ( 0.256Mev) 2
一、γ射线仪器谱的形成机制
康普顿散射
一、γ射线仪器谱的形成机制
形成电子对效应
二、“小探测器”的能谱响应
所谓“小”探测器是指探测器的体积小于初始γ射线与吸收 材料相互作用所产生的次级γ辐射的平均自由程；同时假定γ 射线与探测器介质相互作用产生的所有带电粒子(光电子、康普
康普顿散射 散射光子能量：
hv' |
反冲电子能量：
1 2
hv hv m0 C 2
2hv / m0 c 2 Ee | hv[ ] 2 1 2hv / m0 c
一、γ射线仪器谱的形成机制
康普顿散射 入射光子能量与最大反冲电子能量之差：
hv Ec hv Ee | 1 2hv / m0 c 2
二、不同形状γ射线源的照射量率计算方法 γ照射量率常数Γ
dx X dt
m e i E ,i i 1 i W
m
A贝可 m 光子 m 米2 焦耳 6.242 1018电子伏 1.602110－19 库仑 2 2 ni E ,i 4 l 米 i 1 转变 i 千克 光子 焦耳 33.73电子伏 A m m 库仑 2.36110 2 ni E ,i l i 1 i 千克 秒
----产生电离的本领而作出的一种量度 X=d Q/d m Ｘ＝Ｋa e/W
Ｋa：γ光子在空气中的比释动能；
e：为电子的电荷；
W：在空气中形成一对离子所消耗的平均电离能。
一、基本问题
照射量率 kg· C-1· s-1 ----产生电离的本领而作出的一种量度 X=d Q/d m
一、等离子体基本原理
1.3.3 沙哈方程
中性气体到完全电离等离子体状态的转变可由沙哈方程来 描述：
nnen gi (2m he3 kT)322gg0i exp(ekE Ti )
式中：h-普朗克常量； T-三种粒子的共同热动力学温度； gi-原子的电离电位； g0-离子基态的统计权重； gi/g0-中性原子基态的统计权重，碱性金属等离子体的
++
Em—复合后该电子所处的能级
En hν=ΔE
Em
- εe
hν
+ Em
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轫致辐射
e
h e e
-
e
E -
hv
回旋辐射
eB/me
×××××××× B -
××××××hv ××
hv
××××××××
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1.3 等离子体特征量及等离子体判据
1.3.1 粒子密度和电离度
ne表示电子密度 ni表示离子密度 ng表示中性粒子密度 当ne= ni时，用n表示二者中任意一个带电粒子的密度， 简称为等离子体密度。 电离度α定义为
ne0 ni0 n0
当 ekT e1， ekT i <<1
，有
2n00e1keT een001ke Ti n0e02
1 kTe
k1Ti 1D 2
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等离子体的特征长度：德拜长度
一维模型（电极为无限大平板），解为：
x0ex D
德拜长度：
(x) 0
1/2
D ne00 e2 k1 T ek1 T i
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激光
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第一章 等离子体基本原理
1.1 等离子体概念：由大量的带电的正粒子、负粒子（其中包括正 离子、负离子、电子、自由基和各种活性基团等）组成的集合体， 其中正电荷和负电荷电量相等，故称等离子体。
用于激光等离子体中X射线测量的单光子计数型CCD的标定
) 2 , 2 7 : 2 ; 8 9 &( $ C ’ &( D $ E J( B D DJ E( G & F ’ ’( C ’ &( G $( C C ’ D( $ J C C B( D C E( F
)= 0 , < 2 , 3 0 < 9 ’ ’= ’( $ F= $ D( &= &( D C= F $( J= C E( F= E( D= C D( D= C B( B= C D( B=
N 0 ( ’!" -! % 7 5 2 . < 7 ) 8 93 P 图 ’!" -! 射线谱
N 0 ( B! A I! % 7 5 2 . < 7 ) 8 93 P 图 B! A I! 射线谱
谱线的能量和对应的计数 # 可以确定 图B中# 横轴是单光子计数型 " R " # 记录的计数 " 根据 R !! 在图 ’! !# " 单光子计数型 " 这与标定结果相一致 " " # 产生一个计数需要的光子能量为 J( $ & B2 ;# 得到单光子计数型 " " #的 !! 从 ! 射 线 谱 的 半 高 宽 # & & 能量分 辨 率 " 利 用 N 单光子计数型 2 作 为 ! 射 线 源#
) 7 5 1 0 5 < 0 > 25 . < 0 > 0 < ? @ 9
$ ’( C G GHC G
A , " I " 1 K
& E
$ C( E G ’HC G
C G D
$ J( & $ ;HC G
’ $ C
光辐射测量原理与技术——光通量及亮度的测量
第三章光通量及亮度的测量§３-１理想积分球原理及光通量标准灯理想积分球的条件：①积分球的内表面为一完整的几何球面,半径处处相等②球内壁是中性均匀漫射面，对各种波长的入射光线具有相同的漫反射比 ③球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有实物的抽象光源理想积分球原理：１.积分球（光通球或球形光度计）结构： ①内部空的完整球壳,内壁涂白色的漫射层②球直径按待测灯尺寸和功率大小而定,直径D=1m 、2m 、3m 等 ③球壁上开一小窗口,其直径d ∝r(灯的尺寸）④球上开一个小门,或打开个口方便装取灯,有接线架、灯头、挡屏 2.积分球原理：设光源S 直接在球内任一点建立的照度E A ，在M 处的照度为E M A 处dS 发生第一次漫射出度为： 故由朗伯定律的特性知dS 面的光亮度为：A 处dS 发生漫射在M 处产生的二次照度为:a M E ρ=0/A L E ρπ=2222222(/2)cos ()()4L L ds AM L ds dE ds AM AM r r θ⋅⋅=⋅=⋅=上式代入得:整个球面发生一次漫射在M 处建立的二次照度为：222244AE dE E ds r r ρρφππ===⎰⎰类似分析为：二次漫射光线在M 处建立的照度为：23233222/44dE E ds r E dE E ds E r ρρπρπ=→===⎰⎰同理：2432E E E ρρ==235432E E E E ρρρ===⋅⋅⋅⋅⋅⋅则M 点的总照度E M 为:212312(1)M E E E E E E ρρ=+++⋅⋅⋅⋅⋅⋅=++++⋅⋅⋅⋅⋅⋅121121114M E E E E E E r ρρφρρπ→=+=+⋅=+--故用小挡屏挡住S 直接射向M 点的光线时，则E 1=0221414M E E r E r ρρρφρφπρπρ-→==⋅→=- 上式中r 、ρ均为常数,球壁上任何位置的E 与光源S 的总光通量Φ总成正比,因此可以通过测量球壁上开的小窗口的照度来计算光源的总光通量Φ总。
环境与辐射-第五章-活度与能量测量
相对标准偏差E
E
nx tx
n0 t0
/(nx
n0 )
三、放射性核素能量 与组成测量
射线与物质的主要相互作用
※ 光电效应 ※ 康普顿散射 ※ 电子对效应
光电效应和谱特性
康普顿散射和谱特性(1)
康普顿散射和谱特性(2)
电子对效应和谱特性
单能γ射线能谱的全能峰、 单逃逸峰和双逃逸峰的峰中 心位置的能量对应关系：
比活度：单位质量中放射性核素的活度, Bq/kg
浓度：单位体积内放射性核素的活度,Bq/m3
辐射测量基础
活度的绝对测量和相对测量
绝对测量：利用测量装置直接测量放射性核 素的衰变率，不必依赖与其它测量标准的比 较。又称直接测量。 相对测量：借助其它测量标准校准测量装置， 再利用已校准的测量装置测量放射性核素的 衰变率（又称间接测量）。通常的测量仪器 多是相对测量。
辐射测量基础channelchanneldetector4proportionalcounter60cosourcenancanaannnc60co电离激发eroriginradon420078301在日常监测中对大量分析样品进分类或筛选初步判断有无放射性污染等以筛选出需进一步仔细测量的样品2在核应急等情况下在已知样品中核素大致组成时利用总测定结果推算样品的污染水平以在短时间内获得较大范围内的数据3比较同类样品同类方法获得的总放测量数据判断样品放射性是否升高或沾污的可能供决策参考
则n0 ＝ n + n0n; 分辩时间校正因子f ＝ 1 － n。 6. 本底计数: 来源和净计数率
2007-8-30
ER Origin-Radon
3
活度的基本概念
辐射测量基础
活度：放射性核素 1s 内的衰变数。
《等离子体诊断》课件
环境领域
研究等离子体在环境污染 治理方面的应用，如废气 处理、水处理等，推动环 境保护事业的发展。
THANKS
感谢观看
03
等离子体诊断实验
实验设备与材料
01
实验设备
微波等离子体发生器、光谱分析仪、电导率计、 质谱仪等。
02
实验材料
不同种类的气体、液体或固体样品。
实验步骤与操作
步骤一
准备实验设备与材料，检查设备是否正常 工作。
步骤三
进行等离子体实验，记录实验数据。
步骤二
设置等离子体参数，如功率、气压等。
步骤四
对实验数据进行处理与分析。
《等离子体诊断》 PPT课件
目录
• 等离子体概述 • 等离子体诊断方法 • 等离子体诊断实验 • 等离子体诊断的应用实例 • 等离子体诊断的未来发展
01
等离子体概述
等离子体的定义
总结词
等离子体是由大量自由电子和离子组成的宏观上呈中性 的电离气体
详细描述
等离子体是由气体经过电离过程后形成的，其中包含大 量的自由电子和离子。这些带电粒子之间的相互作用， 使得等离子体呈现出一种特殊的物理状态。
02
开发自动化和智能化的等离子体诊断系统，减少人为误差和操
作复杂度。
高温高压等极端条件下的诊断技术
03
研究在高温、高压、高辐射等极端条件下等离子体的特性，拓
展等离子体诊断技术的应用范围。
等离子体诊断与其他技术的结合应用
01
02
03
与光谱学结合
利用光谱学技术对等离子 体的成分和结构进行分析 ，提高对等离子体的认识 。
等离子体的性质
总结词
等离子体具有导电性、热传导性、光谱特征等特性
核辐射探测仪器基本原理及及指标
核辐射探测仪器基本原理及及指标1.光电效应探测：当γ射线入射到闪烁晶体或闪烁闪耀液体中时，会产生光电效应，即γ射线与物质相互作用，产生能量沉积，并使物质中的电子跃迁到高能级。
高能级的电子会向下跃迁，释放出能量，产生光子。
通过光电倍增管放大光信号，可以得到γ射线的能量和强度信息。
2.离子化室探测：当粒子入射到离子化室中时，会引起气体分子的电离，产生正离子和电子。
正离子在电场的作用下向阳极漂移，电子则向阴极漂移。
通过测量电离室中的电荷量，可以得到电离室中的粒子辐射强度。
3.闪烁探测：当粒子入射到闪烁晶体或液体中时，会产生能量沉积，激发晶体中的原子或分子。
激发态的原子或分子会向基态跃迁，释放出能量，产生光子。
通过光电倍增管或光电乘成功能，可以放大闪烁光信号，得到探测粒子的能量和强度信息。
1.探测效率：指探测器对入射辐射的探测能力。
即单位时间内探测器能探测到的辐射事件数与实际入射辐射事件数的比值。
探测效率高表示探测器对辐射事件的敏感度高。
2.清除时间：指探测器上的靶核或电子由高激发态跃迁回稳定态的时间，也即探测器释放出的光子停止闪烁的时间。
清除时间短表示探测器能快速恢复可探测状态。
3.能量分辨率：指探测器对不同能量辐射的分辨能力。
当辐射能量变化时，能量分辨率低会导致探测器无法准确测量。
4.阈值：指探测器开始探测辐射的最小能量。
低阈值可使探测器对低能辐射更敏感。
5.线性范围：指探测器能够准确测量的辐射强度范围。
超出线性范围可能导致读数不准确。
6.响应时间：指探测器从辐射入射到输出响应的时间。
响应时间短表示探测器对短脉冲辐射的探测能力强。
7.选择性：指探测器对不同类型辐射的选择能力。
选择性好意味着探测器能够区分不同类型的辐射。
综上所述，核辐射探测仪器的基本原理是根据辐射粒子与物质相互作用的方式来进行探测和测量，主要包括光电效应、离子化室和闪烁探测。
其指标主要有探测效率、清除时间、能量分辨率、阈值、线性范围、响应时间和选择性。