雪茄煙

[拼音]：jinshu zhong qiti fenxi

[英文]：gas analysis in metals

金屬中的氣體主要是氧、氫、氮，通常以金屬化合物、固溶體、氣孔或氣泡形式存在。氣體的含量即使低至10ppm，對許多種金屬的力學和物理效能仍有影響。因此超純金屬和半導體材料等中的氣體含量甚至要低至 ppb級。氣體分析已有50年的歷史，約在30年代在精煉鋼工藝過程中研究脫氧劑效果時，開始分析金屬中氣體。最初應用氫還原法測定鋼鐵中氧，應用真空加熱法測定鋼中氫等。1945年以後隨著真空技術的發展，用真空熔融法測定氧，準確度大為提高。常用的氣體分析方法有以下幾種。

熔融抽取法

高溫熔融抽取法應用最廣，可單獨或同時測定氧、氫、氮。已應用於分析鋼鐵、鐵合金、有色金屬及其合金、貴金屬、難熔金屬、稀土金屬、半導體材料中的氣體。金屬在真空或惰性氣體介質中，在高溫條件下抽取氣體。金屬中的氧化物熱穩定性高，加熱難以完全分解，須用石墨碳還原成一氧化碳形式抽取，至於氫和氮則分別以氫分子和氮分子的形式抽取。首先加熱石墨坩堝，達到2000℃以上，使之脫氣。然後降低至操作溫度測定空白值，空白值要低並穩定。投入試樣抽取氣體，必要時加浴料。脫氣溫度、時間，操作溫度，浴料種類和用量，試樣重量，抽取時間等等，可採用實驗法找出最佳條件。真空熔融法準確度高，是氣體分析的標準方法，但裝置和操作繁雜，分析時間長，真空檢漏費事。採用惰性氣體載流，則裝置簡單，操作方便，分析速度快。分析的準確度和靈敏度取決於所用裝置的結構和測定儀器的精度、操作條件、空白值等。試樣須仔細製備，確保表面光潔，無發紋、裂紋、夾雜物、油汙等。氫在金屬中易於擴散逸出，最好制樣後儲存在液氮中，並及時分析。此法靈敏度一般可達ppm級、0.1ppm級或更高。

用高溫熔融抽取法抽出的氣體通過加熱的氧化銅或五氧化二碘，使一氧化碳氧化為二氧化碳，氫氧化為水，以便分離和測定。測定氣體的方法有：

（1）氣相色譜法。將抽取的氣體轉移到矽膠色譜柱或分子篩色譜柱，用氬作載氣，將一氧化碳、氫、氮分離，進入鎢絲熱導池測量，可同時測定氧、氫、氮的含量。

（2）冷凝微壓法。在真空系統內測定除去水汽和二氧化碳氣前後的壓差，計算氫、氧的含量。

（3）質譜法。將抽取出的氣體匯入氣體分析用的質譜計，測定氧、氫、氮。

（4）庫侖法。將二氧化碳匯入一定pH的微鹼性高氯酸鋇電解液中，由於吸收二氧化碳而使pH改變，最後用恆定脈衝電流滴定，使pH復原，從消耗的電量求出含氧量。

（5）電導法。電導池中，氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳後，電導發生變化，測量電導的改變，求出含氧量。

（6）紅外吸收法。將極性分子一氧化碳或二氧化碳匯入紅外線吸收池內，按紅外線吸收量測定含氧量。

（7）非水滴定法。將二氧化碳匯入非水溶劑丙酮，用氫氧化鉀甲醇溶液滴定，求出氧量。

化學分析法

氫還原法

用於粉末樣品中氧和氮的測定。樣品在高純氫氣流下加熱還原，氧與氫反應生成水，可用重量法或卡爾菲休容量法測定。氮與氫反應生成氨，在酸性介質中吸收後用容量法、光度法、庫侖法或離子選擇性電極測定。

燃燒法

用於金屬氫化物或含氫量高的金屬。試樣在高溫下通氧燃燒，氫與氧生成水，再行測定。

凱氏法定氮

將試樣溶於酸，氮轉化為氨，在鹼溶液中用蒸鎦法分離氨，吸收於酸溶液中。測定方法同氫還原法。此法操作簡單，適用範圍廣，靈敏度可達10-6左右。

其他方法

此外還有測定氧的硫化法、鹵素法、溴碳法、汞齊法、鋁法等；測定氮的氧化熔融法、還原鹼溶法、鹵化法、電解法等等。

物理分析法

試樣可不經加熱抽取或化學反應，直接用物理分析方法測定，主要有放射化分析法(活化法)，同位素稀釋法，火花源質譜法，發射光譜法等。物理法靈敏度較高，但裝置昂貴。

固體電解質濃差電池法

此法用於監測熔化了的金屬和合金中的氧、氮、氫的含量，能在冶煉過程中直接連續測定。

金屬表面的氣體分析

分析表面和近表面的氣體對研究金屬材料是極關重要的。方法有帶電粒子束活化分析法和瞬發輻射分析法，利用光子束與電子束的表面分析儀器如化學分析用的電子能譜(ESCA)、紫外光電子能譜(UPS)，俄歇電子能譜(AES)，電子能量損失譜(LEED)和穆斯堡爾譜，二次離子質譜(SIMS)，掃描電鏡(SEM)等。