Einfluß des Entladungsgases auf physikalische und spektrochemische Vorgänge im Lichtbogen

Abstract

In the first part of this paper experiments are presented which deal with the variations in spectrum intensity if different iron compounds examined in argon, helium and argon-oxygen. The influence of chemical bond on the evaporation processes and their rates as well as on the differences in line intensity as a function of the discharge gas applied is discussed. Test results demonstrate the changes in intensity to be mainly due to the boiling points of the various iron compounds and to the differences of evaporation rates which in turn are influenced by the reaction gases forming during the thermochemical processes. As argon produces long residence time for the sample material in the excitation field, here the influence of the chemical bond is more pronounced compared to the cases, where helium and argon-oxygen mixtures act as the discharge gas. Depending on the excitation potential of the lines examined, the chemical bound was found to effect the line intensities differently.

The axial and radial line intensity distribution in the cathode, the central and in the anode region, respectively, as is presented in the second part of the paper, offers the possibility of determining the influence of the gas atmosphere on the line excitation in the various zones of the arc. There was proof of each discharge gas giving rise to a specific intensity distribution of an element in the arc plasma in the axial as well as in the radial direction. The physical properties, such as the thermal conductivity of the discharge gases, have a significant influence on the difference in element distribution in the zone of excitation.

Zusammenfassung

Die im ersten Teil der Arbeit vorliegenden Untersuchungen erstrecken sich auf das Studium der bei verschiedenen Eisenverbindungen hervorgerufenen Intensitätsveränderungen des Spektrums in Argon-, Helium- und Argon-Sauerstoff-Atmosphäre. Der Einfluß der chemischen Bindung auf die Verdampfungsvorgänge sowie auf die Linienintensitätsunterschiede in Abhängigkeit vom verwendeten Entladungsgas werden diskutiert. Die Versuchsergebnisse zeigen, daß die Intensitätsunterschiede vor allem auf die Siedepunkte der eingesetzten Eisenverbindungen und auf die durch die entstehenden Reaktionsgase beeinflußten unterschiedlichen Verdampfungsraten zurückzuführen sind. Durch eine längere Verweilzeit der Probensubstanz im Anregungsbereich begünstigt, wird beim Arbeiten in Argon im Vergleich zu He und Ar-O₂ der stärkste Einfluß der chemischen Bindung auf die Linienintensität beobachtet. Es wurde weiterhin eine unterschiedliche Auswirkung der chemischen Bindung auf die Linienintensität in Abhängigkeit vom Anregungspotential der untersuchten Linien festgestellt.

Die im zweiten Teil der Arbeit bestimmte axiale und radiale Linienintensitätsverteilung im Kathoden-Mittel- und Anoden-Bereich ermöglicht die Ermittlung des Einflusses der Gasatmosphäre auf die Linienanregung in den einzelnen Bogenzonen. Es ergab sich, daß jedes Entladungsgas eine spezifische Intensitätsverteilung eines Elementes im Bogenplasma sowohl in axialer als auch in radialer Richtung bewirkt. Von besonderem Einfluß auf die unterschiedliche Elementverteilung in der Anregungszone sind die physikalischen Eigenschaften wie z.B. die Wärmeleitfähigkeit der Entladungsgase.