Как дозировать сотни фемтомоль в секунду

Вопросы, связанные с химией вообще. Вы можете задать здесь свой вопрос, и мы постараемся на него ответить.
General chemical questions go here
Ответить
chemigor
Сообщения: 519
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Как дозировать сотни фемтомоль в секунду

Сообщение chemigor » Чт фев 13, 2020 12:06 pm

Добрый день,

опять я к Вам со своим магнитным материалом, что надежно сварить никак не получается.

Имеется магистраль с остаточным вакуумом (от 0.001 Бар до почти атмосферного), в котором мне хочется определять что у меня там есть. Мне надо дозировано и, по возможности не дорого, из этой магистрали организовать поток около 1e-13 моль/секунду в измеритель (купил БУшный масспек).

Если поставить 6-входной переключатель с HPLC с loop на 5ul, по идее можно организовать нужный расход, но в этом loop может осесть висмут, что у меня в остаточном вакууме имеется. Также есть сомнение, что мотор и механика лупа выдержат ежесекундные переключения втечение года работы.

Меня устраивает прерывистость где-то до раза в 2-3 ссекунды и меньше.

Скажите, пожалуйста, как это делают и как бы это по возможности бюджетно организовать?

Спасибо!

Sander12345
Сообщения: 415
Зарегистрирован: Пт апр 13, 2018 7:55 pm

Re: Как дозировать сотни фемтомоль в секунду

Сообщение Sander12345 » Сб фев 15, 2020 5:16 pm

chemigor писал(а):
Чт фев 13, 2020 12:06 pm
Добрый день,

опять я к Вам со своим магнитным материалом, что надежно сварить никак не получается.

Имеется магистраль с остаточным вакуумом (от 0.001 Бар до почти атмосферного), в котором мне хочется определять что у меня там есть. Мне надо дозировано и, по возможности не дорого, из этой магистрали организовать поток около 1e-13 моль/секунду в измеритель (купил БУшный масспек).

Если поставить 6-входной переключатель с HPLC с loop на 5ul, по идее можно организовать нужный расход, но в этом loop может осесть висмут, что у меня в остаточном вакууме имеется. Также есть сомнение, что мотор и механика лупа выдержат ежесекундные переключения втечение года работы.

Меня устраивает прерывистость где-то до раза в 2-3 ссекунды и меньше.

Скажите, пожалуйста, как это делают и как бы это по возможности бюджетно организовать?

Спасибо!
А например поставить типа "окна Кнудсена" а-ля ячейка кнудсена- есть вакуумная магистраль и в ней дырка на масс-спектрометр. Заодно поток будет центрироваться относительно ионизационной камеры и сектора.
Чуть сложнее будет с вакуумной частью, зато без заморочек с дозированием и прочим.

Sander12345
Сообщения: 415
Зарегистрирован: Пт апр 13, 2018 7:55 pm

Re: Как дозировать сотни фемтомоль в секунду

Сообщение Sander12345 » Сб фев 15, 2020 5:23 pm

Вообще, висмут- это геморрой еще тот.
У меня в свое время был такой сексуальный опыт, оказалось, что варить его надо в платиновых тиглях в контролируемой атмосфере- тогда получаются равновесные фазы.

chemigor
Сообщения: 519
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Как дозировать сотни фемтомоль в секунду

Сообщение chemigor » Сб фев 15, 2020 11:57 pm

Спасибо большое, Sander12345,
Sander12345 писал(а):
Сб фев 15, 2020 5:16 pm
А например поставить типа "окна Кнудсена" а-ля ячейка кнудсена
да, похоже это единственно возможное решение, я имею ввиду между отбором и массспеком - камеру и в нее откачку вакуума, но где-то до 0.01Торра.

Напрямую сосать из моего технического вакуума в масспекк не получилось, там даже если через 20см кусок 0.2мм капилляра все равно такое давление возникает, что квадруполь захлебывается и спектра нет.
Sander12345 писал(а):
Сб фев 15, 2020 5:16 pm
Вообще, висмут- это геморрой еще тот.
У меня в свое время был такой сексуальный опыт, оказалось, что варить его надо в платиновых тиглях в контролируемой атмосфере- тогда получаются равновесные фазы.
точно, полностью с Вами согласен. Мне весь этот геморой с массспеком нужен только из-за контроля атмосферы при варке. Правда я умудрился варить в одноразовом тигле из 316L нержавейки - он на нее не липнет. Но у меня там адская смесь из Bi, Co, Fe, Mn, Sn и иногда еще из всяких примесей типа меди или индия.

Sander12345
Сообщения: 415
Зарегистрирован: Пт апр 13, 2018 7:55 pm

Re: Как дозировать сотни фемтомоль в секунду

Сообщение Sander12345 » Вс фев 16, 2020 12:56 pm

точно, полностью с Вами согласен. Мне весь этот геморой с массспеком нужен только из-за контроля атмосферы при варке. Правда я умудрился варить в одноразовом тигле из 316L нержавейки - он на нее не липнет. Но у меня там адская смесь из Bi, Co, Fe, Mn, Sn и иногда еще из всяких примесей типа меди или индия.
Окисляется?

chemigor
Сообщения: 519
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Как дозировать сотни фемтомоль в секунду

Сообщение chemigor » Вс фев 16, 2020 2:31 pm

Sander12345 писал(а):
Вс фев 16, 2020 12:56 pm
Окисляется?
висмут-то, нет конечно! Висмут при температуре варки под 6 атмосферами находится. А окисляется марганец, а железо-кобальтовые структуры деградируют от присутствия углерод содержащих газов. На платину меня не хватило, поэтому в нержавее, но если перегреешь, то он плавится начинает и все накрывается. Это все приводит к тому, что надо в реальном времени все контролировать.

Sander12345
Сообщения: 415
Зарегистрирован: Пт апр 13, 2018 7:55 pm

Re: Как дозировать сотни фемтомоль в секунду

Сообщение Sander12345 » Вс фев 16, 2020 5:03 pm

chemigor писал(а):
Вс фев 16, 2020 2:31 pm
Sander12345 писал(а):
Вс фев 16, 2020 12:56 pm
Окисляется?
висмут-то, нет конечно! Висмут при температуре варки под 6 атмосферами находится. А окисляется марганец, а железо-кобальтовые структуры деградируют от присутствия углерод содержащих газов. На платину меня не хватило, поэтому в нержавее, но если перегреешь, то он плавится начинает и все накрывается. Это все приводит к тому, что надо в реальном времени все контролировать.
А Вы думали в сторону отжига в отпаянной ампуле с геттерами?
Навскидку, например, какой-нибудь титановой губкой или еще чем вроде этого? А уже по наружной поверхности, если так хочется, пустить вакуум?
Нужен геттер, чтоб ампулу не восстановил, кислород и углерод поел, а пары висмута/индия не впитал.
Можно сделать в виде двухзонной трубчатой печи и уже этим поиграться: сначала геттером съесть мешающие газы, а уж затем начинать варить.
Просто поддерживать атмосферу динамическим процессом откачки/подачи инерта менее надежно, кмк, чем контроль тупо термодинамикой веществ (по опыту, такого рода подход не дает воспроизводимости- слишком много параметров одновременно нужно удерживать в пределах нормы, надо резать неопределенности).
Ну и ее можно примерно просчитать, а дальше нащупать оптимум или типа того.

Ну и есть экстремистский вариант- добавить раскислитель, который умрет вместо железа с марганцем. Например, алюминий в минимальных количествах, но он Вам Ваши интерметаллиды или растворы пожрать может, псли будет слишком много.

ЗЫ в моем случае ситуация была обратная- оксидные соединения висмута. Там пары окиси висмута жрали ампулы и тигли на раз- тигли-то хрен с ними, но фигуративная точка на фазовой диаграмме плыла за счет отгонки висмута, в результате получался пирог из неравновесных составов.
Поэтому перешли на платину- она это все великолепие держала, причем, кислородом давили диссоциацию окиси висмута (ну, пытались- все равно платина в итоге подсасывала металлический висмут и периодически их приходилось отжигать).

Sander12345
Сообщения: 415
Зарегистрирован: Пт апр 13, 2018 7:55 pm

Re: Как дозировать сотни фемтомоль в секунду

Сообщение Sander12345 » Вс фев 16, 2020 5:23 pm

А если уж совсем упарываться, то, наверное, можно получить насыщением смеси всего, кроме висмута, парами висмута.
В одной половине ампулы расплав Bi-Al и он находится при т1, а в другой- расплав/ таблетка сплава без висмута при темперптуре т2. Алюминий (не лучший вариант- может восстановить ампулу) жрет и углерод, и кислород, при этом состав по висмуту задается т1 и т2 в пределах растворимости/поглощения с образованием фаз.

chemigor
Сообщения: 519
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Как дозировать сотни фемтомоль в секунду

Сообщение chemigor » Пн фев 17, 2020 7:34 pm

Спасибо большое за советы!
Sander12345 писал(а):
Вс фев 16, 2020 5:03 pm
А Вы думали в сторону отжига в отпаянной ампуле с геттерами?
так правильно, вначале отжиг всех компонент, что не летят и долгая и упорная дегазация, потом смешивание с висмутом и индием и отжиг при маленькой температуре, когда висмут еще не летит, а потом висмутовая баня с контролируемым переносом висмута, а потом все закрываю и жарю на чуть меньше, чем 1400С.

Вот сам отжиг может две недели занять, а иногда если был подсос, то все дальше вслепую и на выброс, поэтому массспек нужен, чтобы все время на лету контролировать.

А потом есть еще две стадии, где уже сваренный материал надо намагнитить, и там тоже контроль нужен, так как вещество при 200С уже окисляться начинает (марганец окисляется), в этих стадиях температуры ниже - до 500С, но есть внешние поля до 7 тесел.
Sander12345 писал(а):
Вс фев 16, 2020 5:03 pm
Ну и есть экстремистский вариант- добавить раскислитель, который умрет вместо железа с марганцем. Например, алюминий в минимальных количествах, но он Вам Ваши интерметаллиды или растворы пожрать может, если будет слишком много.
у меня два варианта сплава - Mn-Bi сокристаллизуется с Fe-Co в растворе висмутовых расплавов (Bi - Sn - In), или
Mn-Al сокристаллизуется с Fe-Co в растворе алюминиевых расплавов (Al - Ni).

То, что на основе алюминия получается очень высокотемпературным и пользоваться не удобно (может и удобно, но я не смог ни разу сделать). А на основе висмута - как-то да получается.

А вот если пытаться делать смесь - все идет юзом. Поэтому я смотрю очень скептически, если туда алюминий добавить, даже однажды добавлял, но магнит не получился. Это не означает, что это не правильный путь, я просто в эту сторону много еще не думал из-за первого негативного опыта, спасибо большое, что в этом направлении пнули!
Sander12345 писал(а):
Вс фев 16, 2020 5:03 pm
Просто поддерживать атмосферу динамическим процессом откачки/подачи инерта менее надежно, кмк, чем контроль тупо термодинамикой веществ (по опыту, такого рода подход не дает воспроизводимости- слишком много параметров одновременно нужно удерживать в пределах нормы, надо резать неопределенности).
Полностью с Вами согласен - я хочу отжиг контролировать и намагничивание, но даже на этих стадиях без анализа на лету (особенно при намагничивании), ничего не сделаешь. 7 тесел разрывают оболочки и катушки, и приходится работать на пределе сопромата, и, если во время не остановиться, то магнитный материал идет на смарку.

Я уже почти три года производство наладить не могу - хотя пробные версии магнита были уже сделаны летом 2017 и я уже тогда на этом форуме успел об похвалиться.

Sander12345
Сообщения: 415
Зарегистрирован: Пт апр 13, 2018 7:55 pm

Re: Как дозировать сотни фемтомоль в секунду

Сообщение Sander12345 » Вт фев 18, 2020 10:50 am

А
- так правильно, вначале отжиг всех компонент, что не летят и долгая и упорная дегазация, потом смешивание с висмутом и индием и отжиг при маленькой температуре, когда висмут еще не летит, а потом висмутовая баня с контролируемым переносом висмута, а потом все закрываю и жарю на чуть меньше, чем 1400С.


Ни один насос в мире не даст такого вакуума, чтоб парциальное давление кислорода было ниже, чем над поверхностью активного металла.


- Вот сам отжиг может две недели занять, а иногда если был подсос, то все дальше вслепую и на выброс, поэтому массспек нужен, чтобы все время на лету контролировать.

Если геттера достаточно, то он подсос съест, более того, он и из расплава кислород вытащит, ежели тот подокислился.
Не верите мне? Ну возьмите ампулу, положите туда кучки порошка оксида никеля и металлического железа, ваккуум, отпайка, отжиг. На выходе железо восстановит никель даже без непосредственного контакта.
Марганец емнип окисляется при довольно низких парциальных давлениях кислорода- см. Диаграмму эллингхема- можно подсчитать аккуратно, но кмк, насос такого разрежения не даст, чтоб кислород из оксида вытащить.
Поэтому, кмк, нужен геттер и внешняя оболочка- тогда даже в случае подсоса ничего страшного не произойдет.
Дополнительно парциальное давление можно контролировать твердооксидным датчиком на р(О2)- у него время срабатывания, конечно, не секунды.

- А потом есть еще две стадии, где уже сваренный материал надо намагнитить, и там тоже контроль нужен, так как вещество при 200С уже окисляться начинает (марганец окисляется), в этих стадиях температуры ниже - до 500С, но есть внешние поля до 7 тесел

Аналогично, если вопрос в окислении- лучше применять химическое поглощение.

--- у меня два варианта сплава - Mn-Bi сокристаллизуется с Fe-Co в растворе висмутовых расплавов (Bi - Sn - In), или
Mn-Al сокристаллизуется с Fe-Co в растворе алюминиевых расплавов (Al - Ni).
То, что на основе алюминия получается очень высокотемпературным и пользоваться не удобно (может и удобно, но я не смог ни разу сделать). А на основе висмута - как-то да получается.


Я имел в виду добавку алюминия на уровне 1-5 %, чтоб он окислялся вместо других компонентов, превратился в оксид алюминия и выделился в отдельную фазу.
Да, паразитный объем, но зато рабочие компоненты живы.

Ответить

Вернуться в «общехимические вопросы / general chemical issues»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Google Adsense [Bot] и 1 гость