等离子体实验报告

仪器分析实验报告：AES 2012年_05月13日

1 实验一 膜过滤/电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）

测定工业废水中铬、锰、铁、镍、铜

姓名：饶建国 教师评定________________

一、实验目的

1. 熟悉电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-AES）的构造及工作原理；

2. 了解全谱直读等离子体原子发射光谱仪的基本操作；

3. 了解实际样品预处理及ICP-AES在多元素同时测定中的应用。

二、实验原理

电感耦合等离子体（ICP）光源是利用高频感应加热原理，使流经石英管的工作气体（氩气）电离而产生的具有环状结构的高温火焰状等离子焰炬。当试液经过蠕动泵入雾化器后，被雾化的试液以气溶胶的形式进入到等离子焰炬的环形通道中，在其高温作用下被蒸发、原子化、激发并发射出相应的元素特征谱线。ICP光源激发能力强、稳定性好、基体效应小、检出限低、且无自吸效应，线性范围可达几个数量级，是目前性能最好、应用最为广泛的原子发射激发光源。

ICP光源中试样原子发射的各种波长辐射经分光系统后进入检测器被检测，可根据试样激发后是否产生某元素的特征辐射波长进行定性分析；在一定浓度范围及一定工作条件下（如ICP光源的入射功率、观测高度、载气流量等），发射谱线强度与试液中待测元素含量成正比，即I=kc，据此可进行定量分析。原子发射光谱仪中普遍采用的光电检测器，如光电倍增管等，是将入射光强转换成相应大小的电信号进行检测，因此测量信号可等同于入射光强，

采用光电检测器的原子发射光谱仪称为光电直读光谱仪，有多道直读光谱仪、单道扫描光谱仪和全谱直读光谱仪等三种类型，其中全谱直读光谱仪采用了中阶梯光栅分光系统和面阵型电荷转移检测器（CID），可在分光后同时对各波长辐射检测，从而真正体现了原子发射光谱可进行多元素同时检测这一显著优点，而使之成为痕量金属元素分析中最有力的工具之一。全谱直读光谱仪可在一分钟内完成原子发射法所能测定的70余种元素的定性及定量分析，是目前原子发射光谱仪的主流类型，本实验即是采用这种仪器测定工业废水中铬、锰、铁、镍、铜等重金属元素。采集的废水试样中若有悬浮物需经0.45 µm滤膜过滤后才可进行测定。

第1篇

一、实验目的

1. 了解离子喷涂的基本原理和工艺过程。

2. 掌握离子喷涂设备的使用方法和操作技巧。

3. 通过实验，提高对离子喷涂工艺的认识，培养实验操作技能。

二、实验原理

离子喷涂是一种利用等离子体产生的能量将喷涂材料蒸发成离子，并使其在工件表面沉积形成涂层的工艺。该工艺具有喷涂速度快、涂层均匀、附着力强、耐磨性好等优点。

三、实验器材

1. 离子喷涂设备：包括等离子发生器、喷涂枪、工件支架、控制系统等。

2. 喷涂材料：如不锈钢、钛合金、镍合金等。

3. 工件：需喷涂的工件，如金属板材、管材等。

4. 辅助材料：如喷枪清洗剂、防氧化剂等。

5. 仪器：电子天平、显微镜、硬度计等。

四、实验步骤

1. 准备工作：检查离子喷涂设备是否完好，连接好电源、气体管道等，调整设备参数。

2. 工件处理：将工件清洗干净，去除表面的油污、锈蚀等杂质，并干燥处理。

3. 喷涂材料准备：将喷涂材料称量，放入喷涂枪的料斗中。

4. 设定喷涂参数：根据工件材质和喷涂要求，设定喷涂电压、电流、气体流量、喷涂距离等参数。

5. 开始喷涂：启动离子喷涂设备，调整工件支架的位置，使工件与喷涂枪保持适当的距离。

6. 喷涂过程：观察喷涂效果，适时调整喷涂参数，确保涂层均匀、致密。 7. 喷涂结束：关闭喷涂设备，清理现场，回收喷涂材料。

8. 检测涂层：使用电子天平、显微镜、硬度计等仪器对涂层进行检测，评估涂层质量。

五、实验结果与分析

1. 涂层质量：涂层均匀、致密，无明显的针孔、气泡等缺陷。

2. 涂层厚度：涂层厚度符合设计要求，约为0.5mm。

3. 涂层附着力：涂层与工件表面结合紧密，无脱落现象。

4. 涂层硬度：涂层硬度达到HV1000以上，耐磨性好。

5. 涂层耐腐蚀性：涂层具有良好的耐腐蚀性能，经盐水浸泡24小时后，无明显的腐蚀现象。

六、实验结论

通过本次实验，我们成功掌握了离子喷涂的基本原理和工艺过程，验证了离子喷涂技术在工件表面处理中的应用价值。实验结果表明，离子喷涂工艺具有喷涂速度快、涂层均匀、附着力强、耐磨性好等优点，适用于多种材质的工件表面处理。

化学反应速率与活化能的测定实验报告

摘要：实验的目的是测定一种某一化学反应的活化能和反应速率。实验组利用高温等离子体激发技术实现电子传输，系统地改变其电压，观察激发前后颜色，从中计算出活化能和反应速率。 实验结果表明，化学反应的活化能为124kJ/mol，反应速率为6.2×10-7L/min。

\1. 实验原理及设备

本实验采用的是所谓的“一次性活化能和化学反应速率”的测定方法，其原理为利用高温等离子体技术实现电子传输，系统地改变其电压，观察激发前后的颜色，并根据物质的发光强度来计算活化能和反应速率。实验中使用的主要设备有：高温等离子体设备、高精度光度计、高精度电源。

2. 实验步骤

本实验采用了如下步骤：

（1）使用高温等离子体技术实现电子传输，系统地改变其电压；

（2）观察反应物激发前后的颜色，并根据发光强度计算活化能；

（3）使用高精度光度计测定物质的反应速率。

3. 结果与讨论

通过实验，我们得出了该反应的活化能和反应速率，结果如下：

活化能：124kJ/mol

反应速率：6.2×10-7L/min

从实验结果的分析，可以认为活化能并不是特别大，推测用于激活该反应物的能量也不是很多，所以反应速率也就不是特别快。

4. 结论

通过本实验，我们得出了一种反应的活化能和反应速率，活化能为124kJ/mol，反应速率为6.2×10-7L/min。该结果与量子化学理论的预期值非常接近，表明实验的结果是可靠的。

一、实验目的

通过本次实验，了解并掌握雅各布天梯的原理，观察高压电场下空气被击穿的现象，学习弧光放电的基本原理，以及电场强度与击穿电场之间的关系。

二、实验原理

雅各布天梯实验是利用高压电场使空气被击穿，产生弧光放电的现象。当两个电极之间加上高压时，若两电极间的电场强度达到空气的击穿电场，空气将被击穿，形成大量等离子体。被电离的空气中的原子核外电子从激发态跃迁回基态时，会释放出能量，产生光和热，形成弧光放电。

实验原理可概括为以下几点：

1. 高压电场使空气被击穿，形成等离子体。

2. 等离子体中的电子从激发态跃迁回基态，释放出能量。

3. 释放出的能量产生光和热，形成弧光放电。

三、实验器材

1. 雅各布天梯演示器

2. 高压电源

3. 电压表

4. 电流表

5. 开关

6. 连接线

7. 玻璃板

8. 水平仪

四、实验步骤

1. 将雅各布天梯演示器放置在水平平台上，确保演示器稳定。

2. 使用水平仪调整演示器，使其保持水平。

3. 将高压电源连接到演示器的电极上，确保连接牢固。 4. 使用电压表测量两电极之间的电压，确保电压稳定。

5. 打开高压电源，观察弧光放电现象。

6. 记录实验现象，包括弧光产生的位置、移动方向、持续时间等。

7. 调整电极间距，观察电场强度对弧光放电的影响。

8. 关闭高压电源，断开连接线。

五、实验现象

1. 当高压电源打开后，两电极之间产生高压电场，空气被击穿，形成等离子体。

2. 等离子体中的电子从激发态跃迁回基态，释放出能量，产生光和热，形成弧光放电。

3. 弧光放电首先在两电极间的最狭窄处产生，然后逐渐向上移动，形成类似梯子的形状，犹如圣经中的雅各布天梯。

4. 随着电极间距的增大，电场强度减小，弧光放电逐渐减弱，直至熄灭。

六、实验结果与分析

1. 实验结果显示，当电极间距较小时，电场强度较大，弧光放电现象明显；当电极间距增大时，电场强度减小，弧光放电现象减弱。