Plasma Formed in Argon, Acid Nitric and Water Used in Industrial ICP Torches

Abstract

Inductively coupled plasmas (ICPs) are used in spectrochemical analyses. The introduction of the sample by means of an aerosol are widely used. The introduction and the total evaporation of the aerosol is required in order to obtain a good repeatability and reproducibility of analyses. To check whether the vaporization of the aerosol droplets inside the plasma is completed, a solution could be used to compare the experimental results of the emission spectral lines with theoretical results. An accurate calculation code to obtain monatomic spectral lines intensities is therefore required, which is the purpose of the present paper. The mixtures of argon, water and nitric acid are widely used in spectrochemical analyses with ICPs. With these mixtures, we calculate the composition, thermodynamic functions and monatomic spectral lines intensities of the plasma at thermodynamic equilibrium and at atmospheric pressure. To obtain a self sufficient paper and also to allow other researchers to compare their results, all required data and a robust accurate algorithm, which is simple and easy to compute, are given.

Study of the Composition of a Plasma of Dry Air Contaminated by Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, CO, Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> and SiO<sub>2</sub>

“…For electrons, atomic species and molecules, their chemical potential can be determined using specific enthalpy and specific entropy data tabulated by National Institute of Standards and Technology (NIST), Bonnie and Bendjebbar [20] [21] [22] [23]. We mainly use the thermodynamic data tabulated by Bonnie in the calculation of specific thermodynamic properties.…”

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“…Pour déterminer la composition à l'équilibre, il est au préalable nécessaire de connaitre les potentiels chimiques spécifiques de l'ensemble des espèces chimiques présentes dans le plasma [16]. Pour les électrons, les espèces atomiques et moléculaires, leur potentiel chimique peut être déterminé en utilisant les données de l'enthalpie spécifique et l'entropie spécifique tabulées par les tables de JANAF, NIST [17], McBride et al [18], Bendjebbar et al [4]. Nous utilisons essentiellement les données thermodynamiques lissées et tabulées par McBride et al [18] pour le calcul des propriétés thermodynamiques spécifiques.…”

“…où 𝑅 est la constante des gaz parfaits, 𝑇 la température en Kelvins. Les coefficients 𝑎 𝑖 et 𝑏 𝑖 pour chaque espèce chimique sont tirés des tables de la JANAF [4,17,18]. Les potentiels chimiques spécifiques de chaque espèce chimique sont directement obtenus, pour chaque température 𝑇 donnée par [3,4] :…”

“…En utilisant la méthode de Newton-Raphson, on obtient à l'équilibre thermique le système d'équation suivant [4,24] : Dans cette phase, les espèces neutres disparaissent progressivement ainsi que l'ion 𝑁𝑂 + . L'électroneutralité s'établit progressivement entre les électrons et les ions N + , O + .…”

Étude de la composition chimique des fluoroalkylamines utilisés en agriculture et en médecine dans le cadre de l’incinération par plasma entre 500 K et 20 000 K

“…L'utilisation des plasmas thermiques notamment au travers de torches à plasma spécifiques et dédiés à la destruction de déchet toxique est prometteuse [1]. De nombreuses études théoriques et expérimentales ont été menées afin de mieux comprendre ces milieux réactifs [2][3][4][5][6][7][8]. Ainsi, les torches à plasma ont montré un vaste champ d'applications dans lequel le traitement ou l'élimination des déchets toxiques occupent une place de choix.…”