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Inhaltsverzeichnis

 

Anregung eines UV - VIS - NIR - Emissionsspektrums mit Flammen
 
- In Bearbeitung -

 

Im Folgenden sind einige Ergänzungen zu den anderen Kapiteln auf der vorliegenden Site zur UV - VIS - NIR - Spektralanalyse zusammengestellt.

Antiker Mahner
  • Verzichten Sie bitte auf Experimente, bei denen potentiell gefährliche Chemikalien, Spannungen, Ströme und Licht - Quellen benötigt werden, in ihrer Wohnung, wenn dort auch Menschen mit beeinträchtigter Fähigkeit zur Wahrnehmung und Beurteilung von Gefahren leben (Kinder, seelisch Erkrankte)! Klären Sie auch Andere, mit denen Sie zusammenleben, über mögliche Risiken experimenteller Tätigkeiten auf und holen Sie deren Zustimmung hierfür ein!

  • Achten Sie bitte auf Ihren Selbstschutz! Schützen Sie sich auch bei nur kurzem Arbeiten mit Gefahren - Quellen mittels Schutzhandschuhen, Schutzkleidung, Schutzbrille, falls erforderlich mit UV - Schutzfenstern, und Belüftung des Experimentierraums. Verzichten Sie außerhalb von speziellen Labor - Räumen auf Experimente, bei denen giftige Gase entstehen können! Halten Sie Wischtücher und eine Spritzflasche mit Wasser zur Augen - Spülung griffbereit! Installieren Sie im Experimentierraum einen Rauch - / Flammenmelder und halten Sie einen Feuerlöscher und eine Löschdecke griffbereit!

  • Geräte, die elektromagnetische Wechselfelder erzeugen, können medizinische elektronische Geräte, auch im Körper implantierte, in ihrer Funktion beeinträchtigen!

 

 

 

Spektrum - Anregung mit Brennspiritus - Flamme


 

 

Anregungstechnik

 

Spiritus - Brenner sind technisch einfach gebaut und der zugehörige Brennstoff ist etwas weniger Gefahr - behaftet als der von Gas - Brennern. Allerdings ist wegen der im Vergleich zu anderen Plasma - Quellen niedrigeren Temperatur der Flamme eine analytisch brauchbare Intensität von Spektrallinien chemischer Elemente nur für leicht anregbare Elemente der Alkali - Gruppe zu erwarten. Die Emissionsbanden der Verbrennungsprodukte der Flamme selbst, Verursacherinnen der sichtbaren Leuchtfarben des Flammenplasmas, können in einem Spektrum Linien einer Analysenprobe überlagern. Auch die Neigung der Flamme zum Flackern ist einer quantitativen Spektralanalyse abträglich.

Bitte lassen Sie bei Experimenten mit Brennern die Flamme nie aus den Augen! Bitte löschen Sie vor Verlassen des Experimentierplatzes die Flamme!

 

Spektrum - Aufnahme mit Webcam - Spektrograph

 

Die Spektrum - Anregung wurde zunächst mit dem in einem anderen Kapitel der vorliegenden Site beschriebenen einfachen Webcam - Spektrographen getestet [1]. Wegen dessen Unterdrückung nicht nur seines störenden Rauschuntergrunds sondern auch Licht - schwacher Spektrallinien war eine nur sehr begrenzte analytische Verwendbarkeit zur Emissionsspektralanalyse mittels Spiritus - Flamme zu erwarten.

Der Spektrograph wurde so positioniert, dass die ---bei etwa 1 cm aus dem Halter herausragendem Brenner - Docht--- etwa 6 cm hohe Flamme den Spektrograph - Spalt in seiner vollen Länge ausleuchten konnte. Der Brenner stand auf dem als Unterlage und Streichholz - Ablage dienenden, Feuer - hemmenden Blech - Deckel einer großen Gebäck - Dose. Vom Spektrograph aus gesehen hinter dem Brenner war eine Wand aus mattschwarz beschichtetem Bastelkarton als Schutz vor störendem Umgebungslicht aufgestellt.

Die Aufnahme der Spektren erfolgte als Video - Film wie an anderer Stelle beschrieben mittels der Freeware "Amcap" [1]. Nach Entzündung der Flamme wurde der Spiritus - Brenner vor dem Spektrograph - Spalt hin und her geschoben, bis im Vorschau - Fenster das Spektrum 0. Ordnung der Flamme am linken Fenster - Rand besonders hell und lang gestreckt zu sehen war. Zur Suche nach schwachen Spektrum - Mustern wurde ein Video mit der Freeware "Media Player Classic - Home Cinema" geöffnet. Mit der Funktion "Pause" konnte eine Bild - Sequenz mit besonders hellem Spektrum 0. Ordnung eingegrenzt und mit "Step" daraus ein Einzelbild mit nochmals besonders hellem Spektrum ausgewählt werden [1]. Dieses Bild wurde mit "File" -> "Save Image..." als Bitmap - Datei gespeichert. Mit der Freeware "ImageJ" wurde daraus ein Spektrogramm erstellt [1].

 

Spektren der Flamme ohne und mit Kochsalz - Einbringung

 

Da unter den chemischen Elementen das Natrium besonders leicht zur Licht - Emission angeregt werden kann, wurde etwas Kochsalz, Natrium - Chlorid (NaCl), auf einer feuerfesten Magnesia - Rinne platziert und in die Flamme eingeführt. Im "Amcap" - Fenster war wieder nur das Spektrum 0. Ordnung zu sehen. Die Spektrogramme ohne und mit NaCl - Einbringung in die Flamme erschienen fast gleich, Anzeichen für Spektrallinien von Natrium fehlten. Möglicherweise wurde das vom Na emittierte Lichts durch die falsch gehaltene Magnesia - Rinne abgeschattet und die Anregung der Salz - Körner durch ihre in der Rinne vor der Flamme geschützte Lage gehemmt.

Wurden die Salz - Körner direkt auf den Brenner - Docht abgelegt und die Magnesia - Rinne mit angeschmolzenem Salz so gehalten, dass das Licht des besonders heißen Zentrums der Flamme ungehindert zum Eingangsspalt des Spektrographen gelangen konnte, konnten folgende Spektren - Photos gewonnen werden:

 

 

Das Spektrogramm dazu zeigt einen schmalen Peak mit Maximum in der Pixel - Spalte 403:

 

 

Dass die Spektrallinie von Na verursacht wurde ist zwar wahrscheinlich, zur sicheren Bestätigung wäre allerdings eine Na - Spektrallampe nötig. Zumindest passt sich der Peak bei Annahme als von Na verursacht in ein Wellenlänge - Kalibrierdiagramm ein, das in einem anderen Kapitel beschrieben wird [2].

 

 

Spektrum - Anregung mit Gas - Flammen


 

 

Anregungstechnik

 

Zur Beschreibung der verschiedenen Gaskartuschen - Brenner - Modelle wird auf andere Veröffentlichungen verwiesen [3][4]. Bei Brennern mit einer kleinen Ablage beiderseits der vertikal ausgerichteten Brenndüse kann ein feuerfester Träger einer Analysenprobe auf dieses Tischchen (Topfträger) abgelegt werden. Die Flamme ist allerdings bei diesem Brenner - Typ ringförmig verteilt, was nachteilig für eine Probenanregung ist. Brenner mit einer horizontal ausgesandten Flamme sind geeignet zur Anregung flüssiger Proben, die von einem Probenbehälter aus Tropfen - weise durch die Flamme fallen, wobei allerdings die Anregungszeit pro Tropfen nur kurz ist. Bei Verwendung von Stechkartuschen als Gas - Behälter sollten nur Kartuschen mit Sicherheitsventil verwendet werden, die bei Entfernung des Brenner - Aufsatzes einen Gas - Austritt verhindern. Dennoch sollten teilentleerte Kartuschen dieser Art nach Entfernung des Brenner - Aufsatzes sicherheitshalber nur an gut belüfteten, witterungsgeschützten Plätzen außerhalb von Wohngebäuden gelagert werden, da im Einzelfall ein Sicherheitsventil auch einmal defekt sein kann.

Zum Anschluss an Gas - Flaschen konstruiert sind Bunsen - Brenner und Teklu - Brenner mit vertikaler Ausrichtung der Flamme.

 

 

Quellen und Anmerkungen


 

1. Siehe Kapitel: Spektrogramm - Erstellung und Selbstbau - Spektrographen
2. Siehe Kapitel: Wellenlänge - Kalibrierung im UV - VIS - NIR - Bereich
3. Weik, Thorsten: Gaskocher und Campingkocher. Veröffentlicht mit Datum 2018 im Web: http://gaskocher-campingkocher.de/gaskocher/gaskartusche-tipps
4. Kaufberatung Gaskartuschen. Im Web veröffentlicht von der Firma Naturzeit: http://www.naturzeit.com/ausruestung/outdoorkueche/brennstoffe-brennstoffflaschen/kaufberatung-gaskartuschen.html
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Zuletzt aktualisiert am 03.11.2018
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Die Realisierung von auf dieser Site dargestellten Experimenten und Untersuchungen kann Gesundheitsgefährdungen für die daran Beteiligten mit sich bringen. Diese sollten sich daher von Fachkundigen zur technischen Durchführung und zu Risiken beraten lassen. Kinder und Jugendliche werden dringend gebeten, praktische Unternehmungen auf Anregungen in dieser Site hin in eigenem Interesse nur zusammen mit fachkundigen Erwachsenen zu tätigen!

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