一种多参数液体推进剂成分模拟标准物质

摘要

本发明属于测试技术领域，通过设计参考基片及标准基片的吸光度值，模拟液氧中乙炔、绿色四氧化二氮中一氧化氮、铁离子、氯离子及无水肼中铁离子、氯离子含量。本发明涉及的多参数液体推进剂成分模拟标准物质，由一片参考基片和10片～15片标准基片组成，参考基片与标准基片均为光学玻璃片，标准基片540nm处吸光度值介于0.1～0.85、且510nm处与参考基片的吸光度差介于0～0.13间不少于5片、介于0.13～0.49间不少于2片、460nm处介于0～0.15、0.15～0.32间均不少于2片。该标准物质量值稳定、准确、使用方便，消除了标准溶液的量值偏差，有效降低测试成本，节省测试时间5倍以上。

说明书

技术领域

本发明属于测试技术领域，涉及光谱法液体推进剂的测试技术，进一步涉及分光光度法 液氧中乙炔、绿色四氧化二氮中一氧化氮、铁离子、氯离子及无水肼中铁离子、氯离子测试 技术。

背景技术

液体推进剂在制备、运输、转注、贮存等过程中，因本身的物理化学性质、或因制备、 贮存工艺等外界因素影响，导致推进剂组分发生变化或杂质超标，从而影响推进剂的正常性 能。

根据GJB2040-94液氧、MIL-PRF-26539F四氧化二氮、GJB1964-94绿色四氧化二氮、 GJB98-86无水肼等规范，首先配制系列浓度的液氧中乙炔、绿色四氧化二氮中一氧化氮、铁 离子、氯离子及无水肼中铁离子、氯离子标准溶液，建立对应组分/杂质的标准曲线，通过测 试各组分/杂质的特征吸光度值，分别对照各组分/杂质标准曲线，确定液氧中乙炔、绿色四 氧化二氮中一氧化氮、铁离子、氯离子、无水肼中铁离子、氯离子的含量。

由于标准溶液配制步骤极其繁琐，配制过程中的微小偏差直接影响各组分/杂质的标准曲 线，导致液体推进剂微量组分/杂质含量的测试结果产生偏差。

发明内容

本发明针对液氧中乙炔等液体推进剂标准溶液配制过程的繁琐性及对测试结果的影响， 通过模拟液氧中乙炔、绿色四氧化二氮中一氧化氮、铁离子、氯离子及无水肼中铁离子、氯 离子的特征吸光度值，用一套标准物质同时模拟6种标准溶液的量值，分别用于液氧、绿色 四氧化二氮及无水肼中对应组分/杂质含量的测试。

本发明是这样实现的：通过设计标准基片及参考基片的吸光度值，以空白或参考基片为 参比，实现与液氧中乙炔、绿色四氧化二氮中一氧化氮、铁离子、氯离子及无水肼中铁离子、 氯离子标准溶液特征吸光度范围相当的量值，根据上述组分/杂质含量与其特征吸光度值成线 性关系，模拟对应的液体推进剂组分/杂质含量。

首先，按照GJB2040-94、MIL-PRF-26539F、GJB1964-94、GJB98-86等规范，分别配制液 氧中乙炔、绿色四氧化二氮中一氧化氮、铁离子、氯离子、无水肼中铁离子、氯离子标准溶 液，并测试各组分/杂质对应的特征吸光度值A_λi，建立各组分/杂质含量与特征吸光度值的对 应关系，如公式(1)所示。

c＝k·A_λ+b(1)

式中：A_λ--液体推进剂标准溶液的特征吸光度值；

c--液体推进剂标准溶液的成分(组分/杂质)含量。

本发明涉及的多参数液体推进剂组分/杂质模拟标准物质，由一片参考基片和10片～15 片标准基片组成；参考基片为1.2mm～2.0mm的ZAB70、ZAB50光学玻璃片，标准基片为1.2mm～ 3.5mm的ZAB70、ZAB50、ZAB25、ZAB10光学玻璃片，540nm处吸光度值介于0.1～0.85之间； 510nm处标准基片与参考基片的吸光度值之差介于0～0.13之间的数量不少于5片、介于 0.13～0.49之间的数量不少于2片，梯度分布；460nm处，标准基片与参考基片的吸光度差 介于0～0.15之间的数量不少于2片、介于0.15～0.32之间的数量不少于2片，梯度分布。

本发明涉及的多参数液体推进剂成分模拟标准物质，其特征在于：510nm处标准基片与 参考基片的吸光度值之差介于0～0.13之间，最小值不大于0.02，梯度不小于0.005。

本发明涉及的多参数液体推进剂成分模拟标准物质，其特征在于：510nm处标准基片与 参考基片的吸光度值之差介于0.13～0.49之间，梯度不小于0.05。

本发明涉及的多参数液体推进剂成分模拟标准物质，其特征在于：460nm处标准基片与 参考基片的吸光度值之差介于0～0.15之间，最小值不大于0.02，梯度不小于0.005。

本发明涉及的多参数液体推进剂成分模拟标准物质，其特征在于：460nm处标准基片与 参考基片的吸光度值之差介于0.15～0.32之间，梯度不小于0.05。

本发明涉及的多参数液体推进剂成分模拟标准物质，其特征在于：标准基片及参考基片 嵌入定位架中，定位架具有与分光光度计样品池匹配的外形，以保证标准物质基片的平行透 光面与入射光方向垂直。

以空白为参比，在液氧中乙炔的特征波长λ_e、绿色四氧化二氮中一氧化氮的特征波长λ_NO处测量模拟标准物质的吸光度值，根据液氧中乙炔、绿色四氧化二氮中一氧化氮与特征吸光 度值的对应关系分别确定液氧中乙炔、绿色四氧化二氮中一氧化氮含量。

以参考基片为参比，在铁离子特征波长λ_Fe、氯离子特征波长λ_Cl处测量模拟标准物质的 吸光度值，根据绿色四氧化二氮中铁离子、氯离子及无水肼氮中铁离子、氯离子与特征吸光 度值的对应关系分别确定绿色四氧化二氮中铁离子、氯离子及无水肼氮中铁离子、氯离子含 量。

分别以模拟标准物质与标准溶液为标准建立标准曲线，测试液氧、绿色四氧化二氮及无 水肼的组分/杂质含量，液氧中乙炔的最大偏差0.0000ml/L、绿色四氧化二氮中一氧化氮、 铁离子、氯离子的最大偏差分别为0.0002％(m/m)、0.0001mg/L、0.0000％(m/m)，无水肼中 铁离子、氯离子的最大偏差为0.0008μg/ml、0.0008μg/ml，均小于各组分/杂质平行测量 结果间的最大允差。

本发明具有以下优点及突出效果：采用一套标准物质同时模拟液氧中乙炔、绿色四氧化 二氮中一氧化氮、绿色四氧化二氮中铁离子、绿色四氧化二氮中氯离子、无水肼中铁离子、 无水肼中氯离子的含量，实现了模拟标准物质的多用途性。模拟标准物质量值稳定、准确、 使用方便，消除了液体推进剂标准溶液配制过程中的量值偏差，有效降低测试成本，节省测 试时间5倍以上。

具体实施方式

下面结合实施例对发明内容进行进一步说明，但不作为对发明内容的限制。

实施例一

根据GJB2040-94液氧规范、MIL-PRF-26539F四氧化二氮规范、GJB1964-94绿色四氧化 二氮规范、GJB98-86无水肼规范配制液氧中乙炔、绿色四氧化二氮中一氧化氮、铁离子、氯 离子及无水肼中铁离子、氯离子标准溶液，测量标准溶液的特征吸光度值(表1)，并确定各 组分/杂质含量与特征吸光度值的对应关系，如公式(2)～(7)所示。

表1液体推进剂组分/杂质对应的特征吸光度值

液氧中乙炔：

c_i＝1.4526·A_λi+0.0288(2)

绿色四氧化二氮中一氧化氮：

c_i＝1.177·A_λi-0.0041(3)

绿色四氧化二氮中铁离子：

m_i＝76.34·A_λi+0.0759(4)

绿色四氧化二氮中氯离子：

m_i＝0.3005·A_λi-0.0061(5)

无水肼中铁离子：

c_i＝10.319·A_λi-0.1534(6)

无水肼中氯离子：

c_i＝15.632·A_λi-0.0647(7)

采用切割、研磨、抛光等光学工艺制作几何厚度L_i＝1.7mm的ZAB50基片，经测试，其 在铁离子特征波长(510.0nm)的吸光度值A₅₁₀≈0.2427、氯离子特征波长(460.0nm)的吸 光度值A₄₆₀≈0.2382，以此作为参考基片。

分别以ZAB70、ZAB50、ZAB25、ZAB10等中性暗色玻璃为基片材料，采用切割、研磨、 抛光等光学工艺制作几何厚度L_i介于1.2mm～3.5mm之间、540.0nm处吸光度值介于0.1～ 0.85、且510.0nm处吸光度值介于0.2427～0.3727之间8个量值、0.3727～0.7327之间4 个量值的标准基片，该标准基片460.0nm处吸光度值介于0.2382～0.3882之间8个量值、 0.3882～0.5582之间3个量值，如表2所示。

表2光学基片的吸光度值

以空白为参比，用分光光度计标准装置测试540.0nm、700.0nm处的吸光度值，分别按 照公式(2)(3)确定液氧中乙炔及绿色四氧化二氮中一氧化氮含量；以参考基片为参比， 用分光光度计标准装置在510.0nm、460.0nm波长处测试模拟标准物质的吸光度值，分别按 照公式(4)(5)(6)(7)确定绿色四氧化二氮中铁离子、氯离子、无水肼中铁离子、氯离 子含量，如表3所示。

表3液体推进剂模拟标准物质对应的组分/杂质量值

注：舍去偏离标准溶液量值较大的数据。

分别以液体推进剂模拟标准物质及标准溶液建立标准曲线，根据GJB2040-94、 GJB1964-94、MIL-PRF-26539F、GJB98-86测试液氧中乙炔、绿色四氧化二氮中一氧化氮、铁 离子、氯离子及无水肼中铁离子、氯离子含量，如表4～表9所示。

表4液氧中乙炔测试结果比较

样品编号 A₅₄₀c_标准溶液,ml/L c_{模拟标准物质},ml/L Δc,ml/L 1# 0.2816 0.0175 0.0175 0.0000 2# 0.2977 0.0184 0.0184 0.0000

注：乙炔浓度c＝c_i·V_g/V,V_g--吸收液的体积(＝10ml)；V--液氧取样体积(＝250ml)。

表5绿色四氧化二氮中一氧化氮测试结果比较

样品编号 A₇₀₀c_标准溶液％,m/m c_{模拟标准物质}％，m/m Δc％,m/m 1# 0.5597 0.6547 0.6548 0.0001 2# 0.7682 0.9001 0.8998 -0.0002

表6绿色四氧化二氮中铁离子测试结果比较

样品编号 A₅₁₀c_标准溶液,mg/L c_{模拟标准物质},mg/L Δc,mg/L 1# 0.0143 0.0467 0.0467 0.0000 2# 0.0473 0.1475 0.1475 0.0000 3# 0.1206 0.3713 0.3714 0.0001

注：铁离子浓度c＝m/V；V--待测试样的体积(＝25ml)。

表7绿色四氧化二氮中氯离子测试结果比较

样品编号 A₄₆₀c_标准溶液,％(m/m) c_{模拟标准物质},％(m/m) Δc％,m/m 1# 0.0641 0.0001 0.0001 0.0000 2# 0.0826 0.0002 0.0002 0.0000 3# 0.1365 0.0003 0.0003 0.0000

注：氯离子的浓度c＝m/M；M--待测试样的质量(＝10g)。

表8无水肼中铁离子测试结果比较

样品编号 A₅₁₀c_标准溶液,μg/ml c_{模拟标准物质},μg/ml Δc,μg/ml 1# 0.239 1.1564 1.1561 -0.0003 2# 0.371 1.8375 1.8367 -0.0008

注：铁离子浓度c＝c_i·V₁/V₂；V₁--配制的试样体积(50ml)；V₂--肼样体积(＝100ml)。

表9无水肼中氯离子测试结果比较

样品编号 A₄₆₀c_标准溶液,μg/ml c_{模拟标准物质},μg/ml Δc,μg/ml 1# 0.1407 1.3342 1.3348 0.0006 2# 0.2251 2.1588 2.1596 0.0008

注：氯离子的浓度c＝c_i·V₁/V₂；V₁--配制的试样体积；V₂--肼样体积；V₁/V₂＝0.625。

实施例二

采用切割、研磨、抛光等光学工艺制作几何厚度L_i＝1.5mm的ZAB70基片，经测试，其 在铁离子特征波长(510.0nm)的吸光度值A₅₁₀≈0.1128、氯离子特征波长(460.0nm)的吸 光度值A₄₆₀≈0.1115，以此作为参考基片。

分别以ZAB70、ZAB50、ZAB25、ZAB10等中性暗色玻璃为基片材料，采用切割、研磨、 抛光等光学工艺制作几何厚度L_i介于1.2mm～3.5mm、540.0nm处吸光度值约为0.1～0.85、 且510.0nm处吸光度值介于0.1128～0.2428之间5个量值、0.2428～0.6028之间3个量值 的标准基片，对应460.0nm处吸光度值介于0.1115～0.2615之间5个量值、0.2615～0.4328 之间2个量值，如表10所示。

表10光学基片的吸光度值

以空白为参比，用分光光度计标准装置测试540.0nm、700.0nm处的吸光度值，分别按 照公式(2)(3)确定液氧中乙炔及绿色四氧化二氮中一氧化氮含量；以参考基片为参比， 用分光光度计标准装置在510.0nm、460.0nm波长处测试模拟标准物质的吸光度值，分别按 照公式(4)(5)(6)(7)确定绿色四氧化二氮中铁离子、氯离子、无水肼中铁离子、氯离 子含量，如表11示。

表11液体推进剂模拟标准物质对应的组分/杂质量值

其他与实施例一相同。