Двухлучевой пламенно-фотометрический прибор

 

Прибор содержит оптически связанные источник резонансного излучения 1; зеркальную прямоугольную призму 2, разделяющую свет от источника на два луча - рабочий и сравнительный; сферические зеркала 3 и 4, фокусирующие лучи в центре атомизаторов 5 и 6; трехлопастной модулятор 7 с углом между лопастями 120°, размещенный таким образом, что ось диска модулятора располагается в центре апертуры монохроматора; сферические зеркала 8 и 9, отражающие рабочий и сравнительный лучи на боковые грани соединительной призмы 10; монохроматор 11 и фотоизмерительную схему. Фотоизмерительная схема включает фотоэлектронный умножитель 12, усилитель импульсов 13 и измерительный прибор 14. Имеются также нагрузочное сопротивление 15 и конденсатор 16 для пропускания импульсов тока, величина которого пропорциональна оптическому разбалансу, вызванному процессами, происходящими в атомизаторах. 2 ил. СП С

СОК)3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (я>5 G 01 N 21/01

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4869187/25 (22) 25.09.90 (46) 30.12.92, Бюл. М 48 (71) Институт геологии АН ТаджССР (72) Б.А. Ревазов (56) Гедровиц Я.Я. Спектральные методы анализа (атомноабсорбционный анализ).

Обзор, Рига, ЛатНИИНТИ, 1984, с.20-24.

Приборы и системы управления, 1977, М 8, с.3-34. (54) ДВУХЛУЧЕВОЙ ПЛАМЕННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРИБОР (57) Прибор содержит оптически связанные источник резонансного излучения 1; зеркальную прямоугольную призму 2, разделяющую свет от источника на два луча— рабочий и сравнительный; сферические эерИзобретение относится к аналитической химии, в частности к атомно-абсорбционной аппаратуре, являющейся важной отраслью аналитического приборостроения, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для количественного определения химических элементов в различных веществах и материалах методом пламенной спектрофотометрии, Известны спектрофотометры (С-302, СА-2, С-112, "Сатурн" и др). Они могут работать как в абсорбционном, так и в эмиссионном варианте, а также по однолучевой или двухлучевой оптической системе. В основе . двухлучевой оптической схемы всех известных приборов лежит один главный принцип: свет от источника разделяется на два луча, один из которых направляется в рабочий кала 3 и 4, фокусирующие лучи в центре атомизаторов 5 и 6; трехлопастной модулятор 7 с углом между лопастями 1200, размещенный таким образом, что ось диска модулятора располагается в центре апертуры монохроматора; сферические зеркала 8 и 9, отражающие рабочий и сравнительный лучи на боковые грани соединительной призмы 10; монохроматор 11 и фотоизмерительную схему. Фотоизмерительная схема включает фотоэлектронный умножитель 12, усилитель импульсов 13 и измерительный прибор 14. Имеются также нагрузочное сопротивление 15 и конденсатор 16 для пропускания импульсов тока, величина которого пропорциональна оптическому разбалансу, вызванному процессами, происходящими в атомизаторах. 2 ил. измерительный канал, а другой — в канал сравнения.

Известен двухлучевой атомно-абсорбционный спектрофотометр, выбранный в качестве прототипа. Он содержит оптически связанные источник излучения, светоделитель для направления потока излучения в два упомянутых канала, систему сферических и плоских зеркал для фокусирования изображения источника излучения в центре атомизатора и на входной щели монохроматора, модулятор, полупрозрачное зеркало, совмещающее рабочий и сравнительные лучи в один световой поток, фотоэлектронный умножитель, электрически связанный с измерительной системой. В комплект прибора входит также блок пламенной атомизации, атомизатор которого расположен в рабочем

1784875 канале. Одно из сферических зеркал установлено в рабочем канале за атомизатором по ходу потока, другое — в канале сравнения. Недостатком известного устройства является усложненная оптико-электронная схема. Наличие большого числа отражающих оптических поверхностей вызывает существенные потери световой энергии.

Скважинйость импульсов (порядка 20 ) снйжает эффективность источника излучения. Конструкция прибора не позволяет использовать "сравйительный луч для аналитических целей. Разделение лучей осуществляется только после их преобразования в электрические импульсы, что усложняет электронную часть схемы прибора.

Целью изобретения является упрощение конструкции прибора и расширение его аналитических возможностей.

Положительный эффект от использования изобретения заключается в том, что за счет сокращения количества отражательных зеркал и использования прямоугольных призм для разделения и совмещения световых лучей значительно упрощается схема прибора. Одновременно снижаются и потери световой энергии от источника излучения. Потери снижаются также благодаря применению модулятора предлагаемой конструкции, обеспечивающего нулевую скважинность. Наличие двух атомизаторов позволяет осуществить замеры компенсационныгл способом, что до минимума сокращает затраты времени на расчетные операции. Кроме того, при атомно-эмиссионных замерах в случае, когда концентрация определяемого элемента в анализируемом веществе сравнительно мала, а фоновое излучение пламени имеет относительно большую величину, второй атомизатор автоматически компенсирует этот фон, При атомно-абсорбционйых замерах появляется возможность определять более высокие концентрации элементов путем увеличения световой энергии источника излучения, полагаясь на то, что балансировка лучей происходит оптически. Таким образо"м = "р аСш и ряются аналйтические возможности прибора. К тому же за счет сиМЪМрмчного расположения оптических элементов облегчается юстировка и настройка Ирибора, Предлагаемая схема создает возможность для оптического разделения "световых лучей и в результате отпадает необходимость в электрическом разделении сигнала и выработке сийхронизирующих импульсов, Несложная перестройка позволяет использовать прибор в качестве однолучевого, имбЪ@Ио повйшенную чувствительность.

30 На фиг.1 показан предлагаемый двухлучевой пламенно-фотометрический прибор;

55-деляется на два луча — рабочий и сравнительный. Оба луча посредством сферических зеркал 3 и 4 направляются в

Для достижения поставленной цели в известном двухлучевом пламеннофотометрическом приборе, содержащем оптически связанные источник излучения, светоделитель для направления потока излучения в канал сравнения и в рабочий канал, блок пламенной атомизации, атомизатор которого размещен в рабочем канале, два сферических зеркала, одно из которых установлено в рабочем канале за атомизатором по ходу потока, а другое — в канале сравнения, оптический элемент для совмещения рабочего потока и потока сравнения в один световой поток, монохроматор, фотоэлектронный умножитель, электрически связанный с измерительной системой, GBBтоделитель и оптический элемент выполнены в виде зеркальных прямоугольных призм, блок пламенной атомизации снабжен вторым атомизатором, размещенным в канале сравнения, дополнительно введены два сферических зеркала, одно из которых расположено в рабочем канале между светоделителем и атомизатором, а другое — в канале сравнения между вторым атомизатором и оптическим элементом для совмещения потоков, а модулятор выполнен в виде трехлопастного диска, угол между лопастями которого 120, на фиг.2 — модулятор в разрезе с проекциями апертуры монохроматора, Прибор содержит последовательно оптически связанные источник резонансного излучения 1, зеркальную прямоугольную разделительную призму 2, сферические зеркала 3 и 4, фокусирующие изображение источника излучения в центре атомизаторов 5 и 6, модулятор 7, сферические зеркала 8 и 9, фокусирующие иэображение источника излучения через соединительную зеркальную прямоугольную призму 10 на входной щели монохроматора 1"; и фотоизмерительную схему, которая состоит из фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) 12, усилителя импульсов 13 и измерительного прибора 14. Кроме того, фотоизмерительная схема содержит нагрузочное сопротивление 15 и конденсатор 16.

Пламенно-фотометрический прибор работает следующим образом. Свет от источника излучения 1, попадая на боковые грани зеркальной прямоугольной призмы 2, разблок пламенной атомизации, где фокусиру"ются" в центре пламен, На выходе из блока атомизации на пути рабочего и сравнитель1784875 ного лучей установлен модулятор 7. Он представляет собой трехлопастной диск 3 (фиг.2), ось которого расположена в центре апертуры монохроматора 11 (фиг,1), если мысленно убрать призму 10. Грани двух любых лопастей диска модулятора делят проекции апертуры лучей монохроматора 1 и 2 времени площадь освещения остается постоянной, т.е. когда один луч полностью закрывается, другой луч полностью открывается. Таким образом создается модуляция с нулевой скважинностью и при световом балансе световых лучей на ФЭУ отсутствует электрический импульс.

Рабочий и сравнительный лучи, прошедшие через модулятор, затем с помощью сферических зеркал 8 и 9 и соединительной зеркальной прямоугольной призмы 10 попеременно фокусируются на входной щели монохроматора. Пройдя через монохроматор 11, оба этих световых луча поступают на фотоэлектронный умножитель 12. На выходе последнего формируются два электрических сигнала, один из которых пропорционален потоку излучения в рабочем канале, второй — в канале сравнения.

Электрические сигналы после фотоумножителя 12 представляет собой последовательность чередующихся импульсов нулевой скважИнности. Импульсы, вызванные световым потоком рабочего луча, чередуются с импульсами сравнительного луча. Юстируя источник излучения оуносительно оптической оси монохроматора, добиваются равенства обоих импульсов. В этом случае на

ФЗУ будет наблюдаться постоянный потенциал и ток пойдет через нагрузочное сопротивление 15.

При введении исследуемого раствора в атомизатор 5 рабочего канала происходит поглощение света в рабочем луче. 8озникший световой разбаланс приводит к появлению на фотоэлектронном умножителе 12 электрического импульса, пропорционального величине поглощения, Ток в этом случае будет протекать через конденсатор 16 и после усилителя импульсов 13 будет регистрироваться измерительным прибором 14.

25. новлено в рабочем канале за атомизатором

40

5

Последовательно вводят стандартные растворы в атомизатор 6 сравнительного канала, добиваются полного или частичного баланса световых потоков, о чем будет свидетельствовать постоянный потенциал на выходе детектора излучения. Методом сравнения определяют концентрацию искомого элемента в анализируемом веществе.

Непременным условием замера компенсационным способом является предварительная балансировка атомизаторов, котсрая осуществляется распылением раствора однсй концентрации в обоих атомизаторах и регулировкой распылителей или

MMll 8 KTOP0 B.

Формула. изобретения

Двухлучевой пламенно-фотометрический прибор, содержащ;. оптически связанные источник излучения, светоделитель для направления потока излучения в канал сравнения и в рабочи . канал, блок пламенной атомизации, атсмизатор которого размещен в рабочем канале, модулятор, два сферических зеркала, одно из которых устапо ходу потока, а другое — в канале сравнения, оптический элемент для совмещения рабочего потока и потока сравнения в один световой поток, MoHoxpoMGTop, фотоэлектронный ум".:ожитель, электрически свяэанный с измери, :ельной системой, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения конструкции прйбора и расширения его аналитических возможностей, светоделитель и оптический элемент для совмещения рабочего потска и потока сравнения в один световой по-,ок выполнены в виде зеркальных прямоу;ольных призм, блок пламенной атомизац " - снабжен вторым атомизатаром, разме. енным в канале сравнения, дополнительноо введены два сферических зеркала, одно из которых размещено в рабочем канале между светоделителем и атомизатором, а вто зое — в канале сравнения между вторым ато лизатором и оптическим элементом для совмещения потоков, а модулятор выполнен в виде трехлопастного диска, угол между лопастями которого равен 120 .

1 784875

Составитель Н.Ярулина

Техред М,Моргентал Корректор О.Густи

Редактор Т.Горячева

Производс.ггюнно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4360 Тираж Подписное

БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5