ОНЛАЙН-КОНСТРУКТОР СТЕРК®
ОНЛАЙН-КОНСТРУКТОР — легкий и удобный способ смоделировать здание и сделать заказ.
Начните прямо сейчас!
Вы подружитесь!
Интуитивно понятный интерфейс и подробные, но ненавязчивые подсказки делают программу дружественной и доступной для всех.
Любой желающий, даже если сейчас он впервые соприкасается со строительной тематикой, сможет сам сконфигурировать здание, а при желании – и вписать его в план своего участка.
Всего 5 шагов – и Вы грамотный заказчик!
Пройдя 5 простых шагов нашего конструктора, новичок получит достаточно хорошее представление о конструкции металлокаркасного здания и материалах, используемых в его строительстве, и узнает все, что необходимо знать заказчику, чтобы уверенно чувствовать себя на рынке быстровозводимых зданий.
Начните прямо сейчас!
Для профессионалов
Если Вы — профессиональный строитель или проектировщик, Вы сумеете оценить функционал конструктора, который намного шире, чем у других аналогичных сервисов онлайн моделирования дома. В онлайн проектировщике можно не только нарисовать и раскрасить «коробку» и вставить в нее окна, но и запроектировать перекрытия с нужными размерами и нагрузками, расставить перегородки, установить крановое оборудование с нужной высотой подъема и грузоподъемностью. Можно в очень широких пределах менять габариты, выбирать тип кровли (скатная, плоская) и число пролетов. Конечно, это не Бокад , но сделать достаточно реалистичный эскиз с набором параметров настоящего техзадания возможно.
Все по-настоящему!
Мы не предлагаем красивую, но вымышленную картинку, не имеющую отношения к Вам и Вашим потребностям. Мы предлагаем инструмент, который поможет быстро и наглядно создать проект и техническое задание для производства настоящего, нужного именно Вам, здания. Вы сможете сразу направить его нам и получить ценовое предложение. Если оно Вас устроит, по созданному Вами техническому заданию будет изготовлено здание для Вас.
Начните прямо сейчас!
Как рассчитать металлоконструкцию | Сделай все сам
Металлоконструкция – это сооружение, исполненное из металла. Различают строительные, индустриальные, сельскохозяйственные металлоконструкции, тяжелые и легкие, внутренние и внешние, барьерные и защитные. Проектирование и расчет таковых является значимым моментом, от которого зависит их крепкость и безопасность.
Вам понадобится
- — все допустимые размеры металлоконструкции, указанные в проекте либо на чертеже полагаемого построения;
- — сечения;
- — сопряжения;
- — нагрузки;
- — специальное программное обеспечение.
Инструкция
1. Для расчета металлоконструкций применяются данные определенных комбинаций нагрузок. Последние могут быть динамическими и статическими.
2. Статические нагрузки в определенном расположении действуют непрерывно и направлены по вертикали, потому их еще называют гравитационными.
3. Динамические нагрузки могут появляться, пропадать, менять место и силу приложения. К ним относят ветер, осадки, температурные колебания.
4. Дабы рассчитать крепкость металлоконструкции, возьмите значение максимально действующей на сооружение силы, которое определяется в соответствии с техническими условиями, и умножьте на коэффициент резерва. Если отсутствуют вибронагрузки, то этого довольно для расчета.
5. Проведите расчет по методу предельных состояний. Первое предельное состояние — это несущая способность металлоконструкции. При достижении этого состояния сооружение терпит метаморфозы своей формы либо теряет способность противиться внешним воздействиям.
6. Условие для первого предельного состояния выглядит так: N?Ф, где N — это усилие в элементе конструкции, а Ф — предельное усилие, определяющее сопротивление элемента. При втором предельном состоянии возникают недопустимые колебания либо деформации. Его условие: ? ? ?пр, где ? — это деформация конструкции в результате внешних воздействий, а ?пр — предельная деформация.
7. Третье предельное состояние характеризуется происхождением трещин, при которых последующая эксплуатация конструкции немыслима. Для этого предельного состояния применяют формулу: е ? епр, где е — это раскрытие трещины.
8. Воспользуйтесь программами для расчета металлоконструкций, такими как «Каркас» (из коллекции SCAD), MSC.Software, Nastran, Lira, ANSYS и другим софтом для инженерных расчетов.
Видео по теме
Обратите внимание!
Основные требования норм расчета заключаются в том, дабы значения деформаций, напряжений и размеры трещин, вероятность которых учитывается при расчете прочности металлоконструкций под влиянием внешних факторов, не превышали предельных значений. Эти значения определяются нормативными документами, такими как «Строительные нормы и правила», а также техническими условиями проектирования.
Полезный совет
Дабы не ошибиться в подсчетах и учесть все допустимые случаи, рационально обратиться к специалисту-проектировщику, тот, что на основе ваших данных высококачественно произведет расчет металлоконструкции.
Программы разработки КМД
1)Tekla Structures (Текла)
Четырехмерная программная система, используется в строительной отрасли для детализации стальных и железобетонных конструкций. Программное обеспечение позволяет пользователям создавать 3модели.
В Текле действует многопользовательский режим, очень полезная функция для работы в больших моделях. С помощью этой программы можно создавать собственные приложения.
Осуществляется импорт и экспорт в форматы: DWG, DXF, IFC, CIS/2, SDNF, DSTV, DGN и прочие.
2)Advance Steel
Программное обеспечение для 3D моделирования и конструирования стальных конструкций и автоматического создания рабочих чертежей. Может работать на своей собственной Платформе.
Приложение поддерживает все основные функции программы AutoCAD (точки прикрепления, захвата точек, копирование и др.). При работе на своей собственной CAD Платформе, приложение предоставляет те же возможности, что и AutoCAD. Для CAD Платформы Аdvance Steel служит графический движок объектно-ориентированной базы данных. Совместимость обеспечивается между разными версиями Advance Steel.
Осуществляется импорт и экспорт в следующие форматы файлов:
GTC, DWG, IFC. 2×3, CIS/2, SDNF, PSS; KISS (“Keep it Simple, Steel”), DSTV, DXF.
3)AutoCAD
AutoCAD — 2-х- и 3-х мерная программа для проектирования и черчения, созданная Autodesk. Программа AutoCAD широко используется в машиностроении, строительстве, архитектуре и других отраслях промышленности.
В AutoCAD чертежи КМД разрабатывают в 2D и 3D. Для 3-х мерного моделирования устанавливаются специализированные приложения: Structural Detailing, RСAD-Steel.
AutoCAD Structural Detailing — средство для проектирования и расчёта стальных и железобетонных конструкций, поддерживающее технологию информационного моделирования зданий. Базовыми объектами являются балки, колонны, пластины и арматурные стержни и др.
RСAD-Steel — приложение на базе AutoCAD, предназначенное для выполнения рабочих чертежей стадии КМ и КМД. RСAD-Сталь предлагает полный набор опций для пространственного моделирования стальных конструкций и автоматической генерации деталировочных чертежей и спецификаций. Процесс выполнение чертежей в программе полностью автоматизирован. Чертежи выполняются на базе той пространственной модели, которую инженер создает, используя специализированный пользовательский интерфейс и стандартные опции AutoCAD’a, например операции редактирования такие как копирование, перемещение и т.д.
4)Компас 3D
Компас 3 — программа автоматизированного проектирования с возможностями оформления проектной и конструкторской документации согласно стандартам СПДС и ЕСКД.
В комплексе существует связь трёхмерной модели и чертежей со спецификациями, то есть при «надлежащем» проектировании спецификация может быть получена автоматически; кроме того, изменения в чертеже или модели будут передаваться в спецификацию, и наоборот.
У программы есть различные версии, например «КОМПАС-Строитель» предназначена для автоматизации проектно-конструкторских работ в строительной отрасли. Она позволяет создавать рабочую документацию согласно стандартам СПДС.
5)Bocad-3D
Bocad-3D — одна из первых 3D-CAD программ для проектирования металлоконструкций, которая развивается уже более 30 лет.
Данная система проектирования позволяет конструктору в кратчайшие сроки и с большой точностью выполнять очень сложные проекты зданий и сооружений.
После создания 3D-модели, простановка номеров позиций, создание чертежей и спецификаций происходит в автоматическом режиме, что уменьшает количество ошибок при получении конечного результата.
Большое количество интерфейсов позволяет передавать данные из программы в другие приложения (DXF-2D, DXF-3D, DWG, DBF, XML, PDMS[en], SDNF, SDS/2 и др.).
Интерфейс NC-DSTV предоставляет пользователям возможность получения файлов для станков ЧПУ.
6)BricsCAD
BricsCAD — коммерческая САПР, разрабатываемая бельгийской компанией Bricsys. Изначально система базировалась на платформе IntelliCAD; в феврале 2010 года заявлено о выходе из консорциума ITC. Это одна из немногочисленных САПР, имеющих поддержку Linux. В ней используется разработанная в рамках консорциума Open Design Alliance библиотека для работы с форматом DWG.
7)CAD-PLAN ATHENA 2006
Программа для проектирования металлических и фасадных конструкций ATHENA 2006. Наряду с многочисленными модификациями и добавлениями мы придаем большое значение:
Конфигуратор ATHENA для конструирования 3D-элементов, таких как зимние сады, светопрозрачные кровли или фасады – со свойствами материалов, правилами конструирования и требованиями производства.
Для заказа КМД, нажмите на кнопку ниже.
Получить оценку! Быстро!
06.12.2015Просмотров: 14725
Simulation Расчет и анализ электронной структуры и электрических свойств SnO2, легированного металлом
SnO 2 — это почти изолированный полупроводниковый материал, который увеличивает контактное сопротивление материала электрических контактов AgSnO 2 . Следовательно, улучшая электрические характеристики SnO 2 , можно оптимизировать электрические свойства AgSnO 2 . Метод первого принципа, основанный на теории функционала плотности, используется для расчета электронной структуры, энергии образования, зонной структуры, плотности состояний и дифференциальной плотности заряда SnO 2 , легированного металлами Ti, Sr, Ge, Sb и Ga. .Результаты показывают, что легированные металлами материалы SnO 2 по-прежнему являются полупроводниковыми материалами с прямой запрещенной зоной, а влияние электронных состояний металлических элементов усиливает локализацию энергетической зоны, уменьшает ширину запрещенной зоны, увеличивает концентрацию носителей заряда на уровне Ферми. , и улучшает электрические характеристики материалов, а ширина запрещенной зоны SnO 2 , легированного Ga, является наименьшей, 0,041 эВ. При этом перенос заряда между атомами металлов Sb, Sr, Ga, Ti и Ge и атомами O увеличивается, особенно между атомом Ga и атомом O; то есть электрические характеристики легирования Ga лучше.
1. Введение
AgSnO 2 — новый тип контактного материала, не загрязняющий окружающую среду, который является наиболее перспективным для замены токсичного AgCdO, и он широко используется в низковольтных электрических приборах, таких как реле и выключатели, поскольку его хорошей стойкостью к сварке и эрозии [1]. Материал представляет собой смесь Ag и SnO 2 с Ag в качестве основного компонента и SnO 2 в качестве вспомогательного материала для увеличения вязкости серебряной жидкости и предотвращения разбрызгивания капель Ag.Однако SnO 2 представляет собой разновидность широкозонного полупроводникового материала со значением ширины запрещенной зоны 3,6 эВ [2, 3], что является основной причиной увеличения контактного сопротивления материала AgSnO 2 ; поэтому улучшение электрических характеристик SnO 2 стало актуальной проблемой, которую необходимо решить. Исследования показали, что легирование металлов, оксидов металлов или редкоземельных элементов в SnO 2 может улучшить электрические характеристики SnO 2 [4, 5], тем самым достигая цели оптимизации электрических свойств AgSnO 2 .
В последние годы ученые провели много исследований легирующей модификации SnO 2 . Shan Lin-ting et al. приготовлены золь-гель методом нанопорошки SnO 2 , содопированные Ce-Cu, и из первых принципов изучено влияние легирования на электронную структуру и фотоэлектрические свойства SnO 2 ; результаты показали, что за счет совместного легирования Ce-Cu была уменьшена ширина запрещенной зоны и улучшены электрические свойства SnO 2 [6]; Лю рассчитал зонную структуру и плотность состояний SnO 2 , легированного Bi, Cu, Ni-, Co и Ti, с помощью программного обеспечения CASTEP и показал, что некоторые легированные элементы могут улучшить электрические характеристики SnO 2 и лучший легирующий элемент — Bi [7]; Лю и др.подготовили порошок SnO 2 -TiO 2 золь-гель методом и приготовили контактный материал Ag-SnO 2 -TiO 2 гальваническим способом и показали, что проводимость Ag-SnO 2 -TiO 2 контактный материал содержал 66,9% IACS, а плотность составляла 9,63 г / см 3 , что было выше, чем национальный стандарт, что указывает на то, что легирование TiO 2 улучшило электрические характеристики AgSnO 2 [8]; Wang et al. изучили электронную структуру, зонную структуру и оптические свойства SnO 2 , содопированного Fe и Mn, и пришли к выводу, что после совместного легирования Fe и Mn этот материал проявляет полуметаллические свойства [9].Однако в настоящее время о теоретических расчетах и анализе SnO 2 , легированного Sr, Ti, Sb, Ge и Ga, редко сообщается.
В этом исследовании была построена модель суперячейки 2 × 2 × 2 SnO 2 , а также электронная структура, структура энергетических зон, плотность состояний, дифференциальная плотность заряда Sr-, Ti-, Sb-, Ge- и Ga -допированный SnO 2 был рассчитан методом сверхмягкого псевдопотенциала в соответствии с первым принципом, а также был проанализирован лучший легирующий элемент для улучшения электрических характеристик SnO 2 .Затем порошковые материалы SnO 2 , легированные металлом, были приготовлены золь-гель методом, а контактные материалы Ag-SnO 2 , легированные металлом, были получены методом порошковой металлургии. Наконец, была протестирована проводимость контактных материалов Ag-SnO 2 , легированных металлами. Исследование обеспечивает теорию и поддержку данных для дальнейшего изучения, а также технико-экономический метод изучения контактного материала AgSnO 2 .
2. Кристаллические ячейки и метод расчета SnO, легированного металлом 2 Материалы
На рисунке 1 показаны кристаллические структуры собственного SnO 2 .Собственный SnO 2 , полученный непосредственно из библиотеки структур Materials Studio, представляет собой тетрагональную структуру рутила с постоянными решетки a = b = 4,737 Å, c = 3,816 Å и α = β = γ = 90 ° [10–12], и содержит два атома Sn и четыре атома O. Два атома Sn занимают центр и вершину тетраэдра. Четыре атома O расположены в тетраэдре и на поверхности соответственно.В этом исследовании была создана модель суперячейки 2 × 2 × 2 SnO 2 , и для анализа влияния легирования Sb, Sr, Ga, Ti и Ge на электрические характеристики SnO 2 Легированные модели 2 × 2 × 2 были созданы с использованием атомов Sb, Sr, Ga, Ti и Ge для замены атома Sn, так что степень легирования составляла 6,25%, и это соотношение достигло относительно хорошей степени легирования, подтвержденной исследовательская группа. Таким образом, это соотношение легирования используется здесь напрямую.
Электронная структура, энергия образования, зонная структура, плотность состояний и дифференциальная плотность заряда SnO, легированного Sb, Sr, Ga, Ti и Ge 2 , рассчитываются с помощью модуля CASTEP в Студии материалов 7.0 на основе теории функционала плотности. И процесс расчета разделен на две части. Во-первых, сверхмягкий алгоритм псевдопотенциала используется для оптимизации моделей SnO 2 , легированного Sb, Sr, Ga, Ti и Ge, для получения структурных параметров и стабильной структуры с самой низкой энергией. Затем энергия оптимизированной структуры рассчитывается с использованием приближения обобщенного градиента (GGA), взаимодействие между валентным электроном и реальным ионом приближенно описывается сверхмягким псевдопотенциалом, а зонная структура, плотность состояний и дифференциальный заряд плотности.
Для того, чтобы результаты расчета SnO 2 , легированного Sb, Sr, Ga, Ti и Ge, были сопоставимы, параметры, используемые для расчета, устанавливаются согласованными. Параметры расчета задаются следующим образом: граница по энергии плоской волны выбрана равной 340 эВ, скорость сходимости самосогласованного поля (СКФ) составляет 2,0 × 10 −6 эВ / атом, число самосогласованных сходимостей равно 200 раз, а k-сетка области Бриллюэна выбрана равной 3 × 3 × 4, а энергия электронов равна 1.0 × 10 −5 эВ / атом. Процесс расчета ведется в обратном пространстве [13, 14], а конфигурации валентных электронов выбраны как Sn: 5s 2 5p 2 , O: 2s 2 2p 4 , Sb: 5s 2 5p 3 , Sr: 4p 6 5s 2 , Ga: 3d 10 4s 2 4p 1 , Ti: 3p 6 3d 2 4s 2 , и Ge: 4s 2 4p 2 .
3. Анализ калькуляторов
Asap | Высокоэффективный код ЕМТ |
ДФТК | Код плоской волны для DFT и родственных моделей |
GPAW | Реальное пространство / плоская волна / ЛКАО PAW code |
Hotbit | Плотный переплет на основе ТСП |
| Плосковолновой код псевдопотенциала |
| Код классической молекулярной динамики |
| Код псевдопотенциала плоской волны |
| ДПФ и классические потенциалы |
| Код ДПФ на основе Гаусса |
| Код жесткой привязки на основе DFT |
| Плотный переплет на основе ТСП |
| Код ДПФ на атомной орбите |
| Метод встроенного атома |
лось | Код LAPW с полным потенциалом |
| Плосковолновой код псевдопотенциала |
| Код LAPW с полным потенциалом |
| Числовая атомная орбиталь, код полного потенциала |
| Код LAPW с полным потенциалом |
| Код электронной структуры на основе Гаусса |
| Код электронной структуры на основе Гаусса |
| Код классической молекулярной динамики |
| Код межатомного потенциала |
| Классический MD со стандартизованными моделями |
| Код классической молекулярной динамики |
| Комбинация нескольких калькуляторов |
| Код полуэмпирической молекулярной орбитали |
| Код электронной структуры на основе Гаусса |
| Код псевдопотенциала в реальном пространстве |
| Код псевдопотенциала линейного масштабирования |
| Код псевдопотенциала ЛКАО |
| Код электронной структуры на основе Гаусса |
| Код электронной структуры на основе Гаусса |
| Код электронной структуры на основе Гаусса |
| Код псевдопотенциала ЛКАО |
| Орбитальный код быстрого атома |
| Плосковолновой код ЛАП |
| Калькулятор теории эффективной среды |
lj | Потенциал Леннарда-Джонса |
Морзе | Потенциал Морзе |
| Калькулятор КПП |
| Разъемный интерфейс к вычислителям |
| Калькулятор каротажа |
| Калькулятор коррекции дисперсии DFT-D3 |
| Явное взаимодействие QM / MM |
| Субтрактивный (стиль ONIOM) QM / MM |
Физико-химические методы анализа
| Русь | Eng | |
Методы анализов
Рентгеновская кристаллография
Рентгеновская кристаллография — это метод определения расположения атомов внутри кристалла, при котором рентгеновские лучи попадают в кристалл и заставляют луч света распространяться во многих определенных направлениях.Картина дифракции зависит от длины волны используемых рентгеновских лучей и структуры объекта. Для изучения атомной структуры используется длина волны излучения атома.
С помощью рентгеновской кристаллографии изучаются металлы, сплавы, минералы, неорганические и органические соединения, полимеры, аморфные материалы, жидкости и газы, белковые молекулы, нуклеиновые кислоты и т. Д. Рентгеновская кристаллография является основным методом построения кристаллов. определяющий.
Дает самую обширную информацию при изучении кристаллов.Он зависит от точной периодичности структуры кристалла и представляет собой дифракционную картину для естественного рентгеновского излучения. Однако он дает важные данные и при изучении твердых тел с менее упорядоченной структурой, таких как жидкости, аморфные твердые тела, жидкие кристаллы, полимеры и другие. На основе множества уже идентифицированных атомных структур может быть решена обратная задача: с помощью рентгеновской картины поликристаллического материала, например легированной стали, сплава, руды, лунного камня, можно определить кристаллический состав материала, т.е.е. проведение фазового анализа.
Рентгеновская кристаллография позволяет беспристрастно определять кристаллические материалы, включая такие соединения, как витамины, антибиотики, координационные соединения и т. Д. Детальное структурное исследование кристалла часто позволяет решать химические задачи, например, определение или указание химической формулы, типа связи, молекулярная масса с известной плотностью или плотность с известной молекулярной массой, симметрией и конфигурацией молекул и молекулярных ионов.
Рентгеновская кристаллография успешно применяется для изучения кристаллического состояния полимеров. Он также дает важные данные при изучении аморфных твердых тел и жидкостей. Рентгенограммы таких тел содержат несколько размытых колец, интенсивность которых быстро уменьшается при увеличении изображения. По ширине, форме и интенсивности этих колец можно сделать вывод об особенностях ближнего порядка в определенной жидкой или аморфной структуре.
| Рентгеновские дифрактометры «ДРОН» | |
Рентгенофлуоресцентный анализ (XFA)
XFA — один из современных спектроскопических методов исследования материалов с целью определения их элементного состава, т.е.е. их элементный анализ. Метод XFA основан на извлечении и спектре, полученном путем воздействия рентгеновских лучей на исследуемый материал, а затем анализирует его. Излученный атом переходит в активированное вещество, что сопровождается переходом электронов на более высокие квантовые уровни. Атом активируется около 1 микросекунды, после чего возвращается в спокойное состояние (обычное состояние). Электроны из внешних оболочек либо заполняют образовавшиеся пустые пространства, и избыток энергии излучается в виде фотона, либо энергия передается другому электрону от внешних оболочек (электрон Оже).Каждый атом излучает фотоэлектрон с энергией определенного значения, например железо при рентгеновском облучении излучает фотоны К? = 6,4 кэВ. Затем по энергии и количеству квантов можно обсудить структуру материала.
В рентгенофлуоресцентной спектрометрии можно сравнивать образцы не только по характеристикам элементов спектра и интенсивности фонового (тормозного) излучения, но и по форме линий комптоновского рассеяния. Это имеет смысл, когда химический состав двух образцов одинаков по результатам количественного анализа, но образцы различаются другими свойствами, такими как зернистость, размер кристаллов, шероховатость поверхности, пористость, влажность, наличие кристаллизованной воды, качество полировки, ширина. брызг и т. д.Идентификация производится путем детального сравнения спектров. Нет необходимости знать химический состав пробы. Любое отличие сравниваемых спектров подтверждает отличие образца от эталона.
| Рентгенофлуоресцентный микроанализатор VRA-30 (Германия) Диапазон до 14 урановых элементов |
Данный тип анализа выполняется, когда необходимо идентифицировать два образца (один из которых является эталонным), состав и некоторые физические свойства.Этот анализ важен при поиске каких-либо отличительных черт состава двух образцов. Область применения: определение тяжелых металлов в почве, отложениях, воде, аэрозолях, качественный и количественный анализ почвы, минералов, горных пород, контроль качества сырья, производственные и инженерные процессы, анализ свинцовых красок, измерение концентрация ценных материалов, определение загрязнения нефтью и топливом, анализ микроэлементов в почве и сельскохозяйственных продуктах, определение токсичных металлов в пищевых продуктах, элементный анализ, определение возраста археологических находок, изучение картин, скульптур, анализ и экспертиза.
Как правило, подготовка проб к любому анализу не представляет никакой сложности. Для проведения качественного количественного анализа образец должен быть однородным и репрезентативным, иметь массу и размер не меньше, чем это требуется в соответствии с процедурой анализа. Металлы закончены; порошки измельчаются до фракции заданного размера и прессуются в таблетки. Породы сплавляются до стеклообразного состояния (во избежание неточностей из-за неоднородности образца). Жидкости и сыпучие материалы помещаются в специальные колпачки.
Спектральный анализ
Спектральный анализ — это физический метод качественного и количественного определения атомного и молекулярного вещественного состава, основанный на изучении его спектров. Физическая основа SA — это спектроскопия атомов и молекул, она классифицируется по целям анализа и типам спектров (см. Оптический спектр). Atom SA (ASА) определяет элементный состав образца по атомным (ионным) спектрам излучения и поглощения. Молекулярная СА (МСА) — это молекулярный состав материалов по молекулярным спектрам поглощения, люминесценции и комбинационного рассеяния света. Эмиссионная спектроскопия — это спектральное излучение атомов, ионов и молекул, активированных различными источниками электромагнитного излучения от β-излучения до микроволнового. Поглощение СА осуществляется по спектрам поглощения электромагнитного излучения анализируемыми объектами (атомами, молекулами, ионами вещества, находящимися в различных совокупностях состояний). Атомно-абсорбционная спектроскопия ( А AS) Излучение АА S состоит из следующих основных процессов:
- репрезентативная выборка, отражающая средний состав анализируемого материала или локальное распределение элементов, определяемых в материале;
- Ввод пробы в источник эмиссии, в котором происходит испарение твердых и жидких проб, диссоциация соединений, активация атомов и ионов
- преобразование их люминесценции в спектр и ее запись (или визуальный осмотр) с помощью анализатора спектра;
- получили идентификацию спектров с помощью таблиц и спектральных атласов.
На этом этапе подходит к концу качественный ААС. Чувствительные («самые последние») линии, оставшиеся в спектре при минимальной концентрации определенного элемента, являются наиболее эффективными. Спектрограммы изучаются с помощью измерительных микроскопов, компараторов и спектропроекторов. Для надлежащего анализа достаточно наличия или отсутствия аналитических линий в определяемых элементах. По яркости линий при визуальном просмотре можно дать приблизительное количество элементов в составе выборки.
Количественный A А S выполняется путем сравнения интенсивностей двух спектральных линий в спектре выборки, одна из которых является составляющей определенного элемента, а другая (линия сравнения) является частью базового элемента выборки, концентрация который известен или специально вводится в элемент в известной концентрации («внутренний стандарт»).
Атомно-абсорбционная спектроскопия (AAS) и атомно-флуоресцентная спектроскопия (AFS). При использовании этих методов отбор проб осуществляется в распылителе (пламя, графитовая трубка, плазма ВЧ (радиочастотный или микроволновый разряд).Свет от дискретного излучающего источника, проходящий через пар, уменьшается, и тогда по степени уменьшения интенсивности линий можно судить о концентрации в его пробе. ААС выполняется на специальных анализаторах спектра. По сравнению с другими ААС процедура намного проще. Его отличительной особенностью является высокая точность определения как малых, так и больших концентраций элементов в пробах. Эта спектрометрия успешно заменяет трудоемкие и длительные процедуры химического анализа, не уступая по точности.
В AFS пары атомной выборки излучаются резонансным источником излучения. После этого регистрируют флуоресценцию определенного элемента. Для некоторых элементов (Zn, Cd, Hg и др.) Относительные пределы их обнаружения весьма малы (10-5… 10-6%).
| Атомно-абсорбционный анализатор спектра компьютерный AAS-3 (Германия) с автоматикой пламени |
AAS может измерять изотопный состав.Изотопный состав некоторых элементов, таких как Н, Не, U, может быть измерен с помощью обычных спектральных приборов с помощью источников света, которые дают тонкие спектральные линии (полый катод, безэлектродные ВЧ и СВЧ лампы). Для анализа изотопного спектра большинства элементов необходимы инструменты с высокой разрешающей способностью (например, интерферометр Фабри-Перро). Анализ изотопного спектра также может быть выполнен с помощью электронного колебательного спектра молекул, измеряя изотопические сдвиги линий, достигающие значительных значений во многих случаях.
ASA имеет большое значение в атомной энергетике, производстве высокочистых материалов, сверхпроводников и т. Д. Более четверти всех анализов в сталелитейной промышленности выполняется методами ASA. При плавке в мартеновской и конвертерной промышленности проводят принудительный контроль (в течение 2-3 минут) с помощью квантометров. В геологии и геологоразведке около 8 млн. Грн. анализа в год для оценки депозитов. ASA применяется для защиты окружающей среды и анализа почвы.Он также используется в медицине, геологии морского дна, изучении состава верхних слоев атмосферы, разделении изотопов, старении и определении состава геологических и археологических объектов и т. Д.
Инфракрасная спектроскопия
Инфракрасная спектроскопия включает получение, исследование и изучение спектров излучения, применения, поглощения и отражения в спектре инфракрасной (0,76-1000 мкм) области.IRS в основном занимается изучением молекулярных спектров, так как в ИК-области сосредоточено большинство колебательных и вращательных спектров молекул. Спектры ИК-поглощения, возникающие при прохождении ИК-излучения через материал, являются наиболее изученными.
ИК-спектр поглощения, вероятно, является уникальным в своем роде физическим веществом. Не может быть двух соединений, кроме оптических изомеров с разными структурами и одинаковыми ИК-спектрами. В некоторых случаях, таких как полимеры с аналогичной молекулярной массой, различия могут быть незначительными, но они возникают.В большинстве случаев ИК-спектр — это «отпечаток пальца» молекулы, который можно легко отличить от спектров других молекул.
Причем поглощение типично для отдельных групп атомов, его интенсивность прямо пропорциональна их концентрации. После несложных оценок измерение интенсивности поглощения дает количество данного компонента в образце.
ИК-спектроскопия применяется в полупроводниковых материалах, полимерах, биологических объектах и живых клетках.В молочной промышленности ИК-спектроскопия применяется для определения массовой концентрации жира, белка, лактозы, сухих веществ, температуры замерзания и т. Д.
Обычно жидкое вещество удаляется в виде тонкой пленки между солевыми крышками NaCl и KBr. Твердое вещество в основном удаляется в виде пасты в вазелиновом масле. Растворы удаляются в разборных канавах.
| Спектрофотометр «Specord M40» Диапазон спектра от 185 до 900 нм, двухлучевой, точность записи по длине волны 3 нм при 54000 см-1, 0,0.25 при 11000 см-1, воспроизводимость длины волны 0,02 нм и 0,1 нм соответственно | Спектрометр «Specord M80» Применение — ИК спектры снятия твердых и жидких проб. Спектральный диапазон — 4000… 200 см-1; фотометрическая точность ± 0,2%. | |
Спектр поглощения в видимой и ближней ультрафиолетовой области
| Спектрофотометр «Portlab 501» Анализируемые материалы в видимой и ближней ультрафиолетовой области электромагнитного поглощения.Фотометрические, изменяющиеся по концентрации, кинетические и сканирующие. Спектроскопия длин волн, 320 … 1000 Единица концентрации ppm, мкл / л, мг / л, М,%, форма |
На основе абсорбционной спектроскопии или свойства растворов поглощать видимый свет и электромагнитное излучение в близком к нему ультрафиолетовом диапазоне лежит принцип наиболее распространенных фотометрических приборов для медицинских лабораторных исследований — спектрофотометров и фотоколориметров (видимый свет). на основании.
Каждый материал поглощает излучение с мощностью, способной изменить молекулу материала. Другими словами, материал поглощает излучение только определенной длины волны, а свет другой длины волны проходит через раствор. Поэтому цвет раствора в видимой области, воспринимаемой человеческим глазом, определяется длиной волны излучения. То есть цвет, наблюдаемый исследователем, является дополнительным по отношению к цвету поглощения излучения. В основе абсорбционной спектроскопии лежит закон Бера – Ламберта – Бугера, который часто называют законом Бера.Он основан на двух законах:
1. Относительное количество мощности светового потока, поглощаемого окружающей средой, не зависит от интенсивности излучения. Каждый поглощающий слой одинаковой ширины поглощает равную часть монохроматического светового потока, проходящего через эти слои.
2. Поглощение монохроматического потока световой энергии прямо пропорционально количеству молекул поглощаемого материала
Термический анализ
Термический анализ — это отрасль материаловедения, в которой свойства материалов изучаются при изменении их температуры.Теоретически TA применим ко многим системам, так как энтальпия? H изменяется в результате большинства физических и химических процессов и химических реакций.
В ТА можно фиксировать кривые нагрева (кривые охлаждения) исследуемого образца, то есть самые последние изменения температуры во времени. В случае любого фазового превращения в материале (или смеси материалов) на кривой возникает область или трещины.
Дифференциальный термический анализ (ДТА) более чувствителен. При ДТА исследуемый материал и инертный эталон подвергаются идентичным термическим циклам, при этом регистрируется любая разница температур между образцом и эталоном (чаще Аl2О3), не претерпевшая каких-либо преобразований в заданном интервале.Затем эта разность температур отображается в зависимости от времени или от температуры. Изменения в образце, экзотермические или эндотермические, могут быть обнаружены относительно инертного эталона.
Таким образом, кривая ДТА предоставляет данные о произошедших превращениях, таких как стеклование, кристаллизация, плавление и сублимация, а также о химических процессах (диссоциация, разложение, дегидратация, окисление-восстановление и т. Д.). Большинство переходов сопровождаются эндотермическими эффектами; только некоторые процессы окислительно-восстановительного и структурного перехода являются экзотермическими.
Математические корреляции между площадью пика на кривой ДТА, параметрами прибора и образца позволяют регистрировать теплоту перехода, энергию активации фазового переноса, некоторые кинетические константы, проводить полуколичественный анализ (если известны DH соответствующих реакций ). С помощью ДТА изучается разложение кислых металлов, различных металлоорганических соединений, оксидных высокотемпературных сверхпроводников. С помощью этого метода определяется одна температурная область конверсии СО в СО2 (при дожигании выхлопных газов транспортных средств, выбросов ТЭЦ и т. Д.). DTA применяется для построения фазовых диаграмм систем с различным количеством компонентов (физический и химический анализ), для качественной оценки образцов, например при сравнении различных партий сырья.
Дериватография — это комплексный метод термического анализа, который исследует химические и физико-химические процессы, происходящие в материале в условиях запрограммированного изменения температуры.
| Дериватографы 1000 D и S «Мама» (голод) Максимальная температура 1500oC | |
Этот метод основан на сочетании дифференциального термического анализа (ДТА) с одним или несколькими физическими или физико-химическими методами, например.г. термогравиметрия, термомеханический анализ (дилатометрия), масс-спектрометрия и эманационный термический анализ. Во всех случаях наряду с изменениями материала, происходящими с тепловым эффектом, фиксируется изменение массы образца (жидкого или твердого). Это позволяет определить характер процессов в материале, что невозможно осуществить только по данным ДТА или другими термическими методами. Индикатором фазового перехода, в частности, является тепловой эффект, не сопровождающийся изменением массы образца. Дериватограф — это прибор, который одновременно регистрирует тепловые и термогравиметрические изменения.В дериватографе, работающем с использованием комбинации ДТА и термогравиметрии, держатель с исследуемым материалом надевается на термопару, свободно подвешенную на весовой балке. Такая конструкция позволяет записывать 4 зависимости: разность температур образца и эталона без преобразований от времени t (кривая ДТА), изменение массы Dm от температуры (термогравиметрическая кривая), скорость изменения массы, т.е. производная dm / dt, от температуры (дифференциальная термогравиметрическая кривая) и температуры от времени.Определить последовательность переработки материалов, а также количество и состав промежуточных продуктов — это удачно.
Методы химического анализа
Гравиметрический анализ описывает набор методов аналитической химии для количественного определения аналита на основе массы твердого вещества.
В большинстве случаев аналит необходимо сначала превратить в твердое вещество путем осаждения с помощью соответствующего реагента. Затем осадок можно собрать фильтрованием, промыть, высушить для удаления следов влаги из раствора и взвесить.Затем количество аналита в исходной пробе можно рассчитать, исходя из массы осадка и его химического состава. Гравиметрический анализ — один из самых универсальных методов. Применяется для определения практически любого элемента.
Сначала два компонента изолируются, переводятся в гравиметрическое состояние и взвешиваются. Затем одно из соединений или оба переводятся в другое гравиметрическое состояние и затем взвешиваются еще раз. Состав каждого компонента измеряется с помощью простых расчетов.
Самым важным качеством гравиметрических измерений является высокая точность анализа. Обычная погрешность измерения силы тяжести составляет 0,1—0,2%. При анализе образцов сложного состава погрешность возрастает до нескольких процентов из-за несовершенства методов разделения и выделения анализируемого компонента.
Преимущества гравиметрических измерений также заключаются в отсутствии какой-либо стандартизации или калибровки по типичным образцам, необходимой почти для каждого аналитического метода.
Для выполнения гравиметрических измерений необходимы корреляции молярной массы и стехиометрические.
Титровальный анализ, также известный как титриметрия, является одним из методов качественного анализа. Титриметрия — это постепенное добавление титранта или титратора к анализируемому раствору для измерения точки эквивалентности. Анализ титрования основан на измерении объема титранта известной концентрации, потребляемой реакцией взаимодействия с определенным материалом. В основе метода лежит измерение объемов двух взаимодействующих материалов.Количественное измерение с помощью титровального анализа выполняется достаточно быстро. Это позволяет проводить несколько параллельных измерений и получать более точное среднее арифметическое. В основе всех расчетов анализа титрования лежит закон эквивалентных пропорций. По характеру химической реакции, лежащей в основе определения материала, методы титровального анализа делятся на следующие группы: метод нейтрализации, окислительно-восстановительный метод и метод хелатирования.