Устройство для спектрального анализа

 

Использование: изобретение относится к эмиссионному спектральному анализу и может быть использовано для анализа различных материалов. Сущность: устройство содержит микрофотометр, механизм перемещения фотопластины, блок памяти спектра эталонов, блок управления, усилитель, фотоприемник, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти спектра пробы, блок вычисления концентрации и регистратор. Для достижения цели введены телевизионный индикатор, первый и второй цифроаналоговые преобразователи. Мультиплексор, формирователь адреса считывания, генератор импульсов, переключатель, датчик линейного перемещения, формирователь импульсов, счетчик, блок памяти длин волн и индикатор. В устройстве в ходе фотометрирования на экране электронно-лучевой трубки телевизионного индикатора отображаются кривые, пропорциональные степени интенсивности аналитических линий пробы и эталона. Оператор осуществляет визуальный контроль за местоположением максимумов этих линий и в случае их несовпадения - компенсацию погрешности. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к эмиссионному спектральному анализу и предназначено для автоматического анализа материалов и сплавов.

Известен фотоэлектрический спектроанализатор, содержащий оптическую систему, в которой установлен контрольный источник света, фотоприемник, регистрирующий основной поток, и фотоприемник, регистрирующий поток сравнения. Выход первого фотоприемника через первый усилитель подключен на вход первого ключа, а выход второго через второй усилитель - на вход второго ключа. Один выход первого ключа подключен к первому цифроаналоговому преобразователю (ЦАП), второй выход этого ключа соединен с первым выходом первого нуль-органа, второй вход которого соединен с выходом первого ЦАП. Один выход второго ключа соединен со вторым ЦАП, второй выход второго ключа - с третьим ЦАП, а выходы второго и третьего ЦАП подключены соответственно на первый и второй входы второго нуль-органа.

Недостатком спектроанализатора является невозможность оперативного измерения концентрации нескольких элементов, так как нет механизма сканирования спектра.

Известно устройство для спектрального анализа, содержащее источник эмиссионного спектра, монохроматор с развертывающим устройством, фотоприемник с усилителем фототоков и визуальное устройство для отображения спектра. Причем визуальное устройство выполнено на запоминающей электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) и снабжено закрепляемыми около ЭЛТ фотопластинками с эталонными спектрами по числу одновременно определяемых элементов, системой механической развертки, фотоканалами, содержащими фотоприемники, схемы сравнения и регистрирующие ячейки для преобразования спектров в электрические сигналы, и регистраторами содержаний элементов анализируемой пробы, а фотоприемники фотоканалов соединены через схемы сравнения и интегрирующие ячейки с индикаторами содержаний элементов в анализируемой пробе.

Недостатком устройства является низкая точность измерения концентрации элементов за счет ограниченной разрешающей способности ЭЛТ, нелинейности при отклонении электронного луча ЭЛТ. Трудоемким является процесс определения достоверности полученных результатов, так как нет механизма для измерения положения каретки относительно реперной точки, что позволило бы определить длины волн спектральных линий.

Наиболее близким к изобретению является устройство, которое осуществляет автоматическую обработку спектрограмм, полученных при эмиссионном спектральном анализе, и содержит механизм перемещения фотопластинки, расположенной на предметном столике, блок памяти спектра эталонов (область запоминающего устройства (ЗУ) ЭВМ), блок управления, первый выход которого соединен с входом блока памяти спектра эталонов, и связанные между собой фотоприемник (масштабирующий) усилитель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок памяти спектра пробы (область ЗУ ЭВМ), второй вход которого подключен к второму выходу блока управления, блок вычисления концентрации (процессор ЭВМ), второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом блока памяти спектра эталонов и третьим выходом блока управления, и регистратор.

Недостатком описанного устройства является низкая точность измерения параметров аналитических линий, т. е. оптической плотности (почернения) заданных спектральных линий химических элементов, максимальных и минимальных значений почернений в зоне фотометрируемой спектральной линии, длин волн, соответствующих максимумам значений почернений, что приводит к снижению точности вычисления концентраций в пробах; усложнению алгоритма вычисления концентрации (необходимость, например, корреляционных методов сравнения спектров эталонов и пробы); сложности анализа спектрограмм неизвестной пробы, так как неизвестно точное значение длин волн аналитических линий; резкому увеличению объема оперативной памяти ЭВМ при необходимости запоминания большого количества спектров проб; снижению точности при определении формы спектральной линии.

Цель изобретения - повышение точности спектрального анализа за счет компенсации погрешности определения максиму- мов аналитических линий в спектре пробы.

Это достигается тем, что в устройство для спектрального анализа, содержащее микрофотометр, механизм перемещения держателя фотопластины, связанный с микрофотометром, блок памяти спектра эталонов, блок управления, первый выход которого соединен с адресным входом блока памяти спектра эталонов, и связанные между собой, усилитель, связанный с фотоприемником микрофотометра, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок памяти спектра пробы, блок вычисления концентрации, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами блока памяти спектра эталонов и вторым входом блока управления, третий выход которого подключен к входу механизма перемещения держателя фотопластины, и регистратор, введены телевизионный индикатор, первый и второй цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), мультиплексор, формирователь адреса считывания, генератор импульсов, переключатель и цепь из последовательно соединенных датчика линейного перемещения, связанного с держателем фотопластины, формирователя импульсов, счетчика, блока памяти длин волн и индикатора, адресные входы блоков памяти длин волн и спектра пробы связаны между собой и подключены через мультиплексор к первому выходу блока управления, генератор импульсов связан через переключатель и формирователь адреса считывания с вторым входом мультиплексора, выход переключателя подключен также к входу блока управления и первому входу телевизионного индикатора, второй и третий входы которого связаны соответственно через первый и второй ЦАП с выходами блоков памяти спектра пробы и эталонов, выход формирователя импульсов подключен к входу счетчика, входу запуска АЦП и второму входу переключателя, а телевизионный индикатор содержит электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), блок горизонтальной шаговой развертки, связанный с первым входом ЭЛТ, генератор коммутирующих импульсов, первый и второй усилители вертикального отклонения, подключенные соответственно с первым, вторым и третьим входами коммутатора, который связан с вторым входом ЭЛТ, первым, вторым и третьим входами телевизионного индикатора являются соответственно входы блока горизонтальной шаговой развертки, первого и второго усилителей вертикального отклонения.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для спектрального анализа; на фиг. 2 - блок горизонтальной шаговой развертки; на фиг. 3 - формирователь адреса считывания; на фиг. 4 - блок управления.

Устройство для спектрального анализа содержит микрофотометр 1, механизма 2 перемещения держателя фотопластины, связанный с микрофотометром, блок 3 памяти спектра эталонов, блок 4 управления, первый выход которого соединен с адресным входом блока 3 памяти спектра эталонов, и связанные между собой усилитель 5, связанный с фотоприемником 6 микрофотометра 1, АЦП 7, блок 8 памяти спектра пробы, блок 9 вычисления концентрации, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами блока 3 памяти спектра эталонов и вторым входом блока 4 управления, третий выход которого подключен к входу механизма 2 перемещения держателя фотопластины, регистратор 10, телевизионный индикатор 11, первый и второй ЦАП 12 и 13, мультиплексор 14, формирователь 15 адреса считывания, генератор 16 импульсов, переключатель 17 и цепь из последовательно соединенных датчика 18 линейного перемещения, связанного с держателем фотопластины, формирователя 19 импульсов, счетчика 20, блока 21 памяти длин волн и индикатора 22. Адресные входы блоков памяти длин волн и спектра пробы связаны между собой и подключены через мультиплексор 14 к первому выходу блока 4 управления, генератор 16 импульсов связан через переключатель 17 и формирователь 15 адреса считывания с вторым входом мультиплексора 14, выход переключателя 17 подключен также к входу блока 4 управления и первому входу телевизионного индикатора 11, второй и третий входы которого связаны соответственно через первый и второй ЦАП 12 и 13 с выходами блоков памяти спектра пробы и эталонов, а выход формирователя 19 импульсов подключен к входу счетчика 20, входу запуска АЦП 7 и второму входу переключателя 17.

Телевизионный индикатор 11 содержит ЭЛТ 23, блок 24 горизонтальной шаговой развертки, связанный с первым входом ЭЛТ 23, генератор 25 коммутирующих импульсов, первый и второй усилители 26 и 27 вертикального отклонения, подключенные соответственно с первым, вторым и третьим входами коммутатора 28, который связан со вторым входом ЭЛТ 23, а первым, вторым и третьим входами телевизионного индикатора 11 являются соответственно входы блока 24 горизонтальной шаговой развертки, первого и второго усилителей 26 и 27 вертикального отклонения.

Блок 24 горизонтальной шаговой развертки содержит последовательно соединенные второй переключатель 29, первый реверсивный счетчик 30, ЦАП 31 и согласующий усилитель 32, причем второй выход второго переключателя 29 связан со вторым входом первого реверсивного счетчика 30, входом блока 24 горизонтальной шаговой развертки является вход второго переключателя 29, а выходом - выход согласующего усилителя 32.

Формирователь 15 адреса считывания содержит последовательно соединенные второй генератор 33 импульсов, третий переключатель 34, четвертый переключатель 35 и второй реверсивный счетчик 36, причем второй выход четвертого переключателя 35 связан со вторым входом реверсивного счетчика 36, входом формирователя 15 адреса считывания является второй вход третьего переключателя 34, а выходом - выход второго реверсивного счетчика 36.

Блок 4 управления содержит третий генератор 37 импульсов, пятый переключатель 38, третий реверсивный счетчик 39, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 40 с тремя выходами и второй мультиплексор 41, три входа которого связаны соответственно с выходами ПЗУ 40, второй и третий входы третьего реверсивного счетчика 39 подключены к соответствующим выходам пятого переключателя 38, входом блока 4 управления, а также его первым, вторым и третьим выходами являются соответственно вход пятого переключателя 38 и выходы третьего реверсивного счетчика 39, мультиплексора 41 и третьего генератора 37 импульсов.

Датчик 18 линейного перемещения содержит кодированный диск 42, который посредством червячной передачи 43 связан с механизмом 2 держателя фотопластины и с держателем 44 фотопластины, блок 45 облучения и фотоприемник (фотодиод) 46, выход которого является выходом датчика 18 линейного перемещения.

Микрофотометр 1 содержит источник 47 света, оптическую систему 48, держатель 44 фотопластины, связанный посредством червячной передачи 43 с механизмом 2 перемещения держателя фотопластины, фотопластину 49 и фотоприемник 6, выход которого является выходом микрофотометра.

Узлы устройства для спектрального анализа выполнены следующим образом.

Микрофотометр 1 - прибор МФ-2; блок 3 памяти спектра эталонов построен на базе репрограммируемых ПЗУ К 573 РФЗ, информационная емкость одной микросхемы 64 Кбит, организация слов 4096х16; блок 4 управления реализован на микро-ЭВМ "Электроника-60М"; аналого-цифровой преобразователь 7 - АЦП исследовательного приближения К 1108 ПВ1 (число разрядов - 10, время преобразования - 1 мкс); датчик 18 линейного перемещения - фотоэлектрический преобразователь считывания, в состав которого входят кодированный диск 42, блок 45 облучения и фотодиод 46 типа Фд-3. Формирователь 19 импульсов выполнен по типовой схеме.

Фотоэлектрический преобразователь работает следующим образом.

На червячной передаче 43 жестко закреплен кодированный диод 42, который представляет из себя стеклянное основание с нанесенной маской - кодовой дорожкой с равномерно расположенными прозрачными и непрозрачными для лучистого потока сегментами. В процессе вращения червячной передачи 43 луч света, проходя от блока 45 облучения через прозрачные сегменты кодовой дорожки диска 42, освещает фотодиод 46, связанный с формирователем 19 импульсов, на выходе которого формируются синхроимпульсы частотой F_ф. Эти импульсы поступают на счетный вход счетчика 20, построенного на базе микросхем 564 ИЕ 16.

Основой механизма 2 является шаговый двигатель, связанный через червячную передачу 43 с держателем 44 фотопластины. Включение механизма 2 осуществляется блоком 4 управления. В зависимости от параметров импульсов, поступающих на механизм 2 перемещения держателя фотопластины, фотопластина 49 перемещается с различными скоростями как в одну, так и в другую стороны (при этом меняется направление и скорость вращения шагового двигателя). Этот режим работы механизма 2 обеспечивает "СКАНИРОВАНИЕ" выбранных аналитических линий.

Усилитель 5 - прецизионный усилитель постоянного тока, выполненный на базе операционных усилителей (ОУ) по схеме.

Блоки памяти длин волн 21 и спектра пробы выполнены на базе микросхем ОЗУ КР 537 РУ 3 А информационная емкость одной микросхемы 4096 бит, организация 4096 слов х 1 разряд, время выборки адреса не более 320 нс. В блок памяти спектра эталонов 3 занесена информация о интенсивности аналитических линий эталонов, использующихся в спектральной лаборатории предприятия.

Генератор импульсов 16 содержит мультивибратор на микросхемах К 1555 АГ3, связанный со счетчиком-делителем с программируемым коэффициентом деления на основе микросхемы К 155 ИЕ 9. В зависимости от подаваемого на информационные входы микросхем К 155 ИЕ 9 кодов меняется частота следования импульсов с выхода генератора импульсов. Это позволяет менять скорость считывания информации с блоков памяти 8 и 21 и скорость развертки электронного луча ЭЛТ 23. Мультиплексор 14 коммутирует информацию, поступающую по двум входным шинам на одну выходную. Мультиплексор 14 выполнен на базе логических элементов ТТЛ.

В качестве ЦАП 12 и 13 использованы микросхемы К 572 ПА 1А, предназначенные для преобразования 10-разрядного прямого параллельного двоичного кода на цифровых входах в ток на аналоговом выходе.

Усилители 26 и 27 вертикального отклонения построены по типовым схемам видеоусилителей, а блок 24 горизонтальной шаговой развертки функционирует как цифровой генератор ступенчатого линейно изменяющегося напряжения (ЛИН) и выполнен по схеме.

В состав блока 24 входят последовательно соединенные второй переключатель 29, реверсивный счетчик 30 (К 155 ИЕ 7), ЦАП 31 К 572 ПА 1А и согласующий усилитель 32. Ступенчатое ЛИН формируется при помощи ЦАП 31, на вход которого поступает с выхода счетчика 30 линейно изменяющееся во времени число. Для получения такого числа на вход "Суммирование" счетчика 30 поступают импульсы с генератора 16 импульсов или формирователя 19 импульсов. В другом положении второго переключателя 29 блока 24 входные импульсы поступают на вход "Вычитание" первого реверсивного счетчика 30. Это обеспечивает работу устройства в режиме СКАНИРОВАНИЕ, при котором электронный луч перемещается по экрану ЭЛТ 23 в заданных пределах.

Формирователь 15 адреса считывания содержит два переключателя 34 и 35, второй генератор 33 импульсов, выполненный по схеме автоколебательного мультивибратора и второй реверсивный счетчик 36 на микросхемах К 155 ИЕ7. В зависимости от положения четвертого переключателя 35 увеличивается или уменьшается адрес считывания. Если на один из входов второго реверсивного счетчика 36 поступают сигналы с выхода второго генератора 33 импульсов, то изменяется адрес считывания блоков памяти спектра.

Мультиплексор 14 коммутирует информацию, поступающую по двум входным шинам на одну выходную. Мультиплексор 14 выполнен на базе логических элементов ТТЛ.

В качестве ЦАП 12 и 13 использованы микросхемы К 572 ПА 1А, предназначенные для преобразования 10-разрядного прямого параллельного двоичного кода на цифровых входах в ток на аналоговом выходе. Каждая микросхема ЦАП включена по схеме.

Усилители 26 и 27 вертикального отклонения построены по типовым схемам видео- усилителей, а блок 24 горизонтальной шаговой развертки функционирует как цифровой генератор ступенчатого линейно изменяющегося напряжения (ЛИН) и выполнен по схеме.

В состав блока 24 входят последовательно соединенные второй переключатель 29, реверсивный счетчик 30 (К 155 ИЕ 7), ЦАП 31 К 572 ПА 1А и согласующий усилитель 32. Ступенчатое ЛИН формируется при помощи ЦАП 31, на вход которого поступает с выхода счетчика 30 линейно изменяющееся число. Для получения такого числа на вход "Суммирование" счетчика 30 поступают импульсы с генератора 16 импульсов или формирователя 19 импульсов. В другом положении второго переключателя 29 блока 24 входные импульсы поступают на вход "Вычитание" первого реверсивного счетчика 30. Это обеспечивает работу устройства в режиме СКАНИРОВАНИЕ, при котором электронный луч перемещается по экрану ЭЛТ 23 в заданных пределах.

Формирователь 15 адреса считывания содержит два переключателя 34 и 35, второй генератор 33 импульсов, выполненный по схеме автоколебательного мультивибратора и второй реверсивный счетчик 36 на микросхемах К155ИЕ7. В зависимости от положения четвертого переключателя 35 увеличивается или уменьшается адрес считывания. Если на один из входов второго реверсивного счетчика 36 поступают сигналы с выхода второго генератора 33 импульсов, то изменяется адрес считывания блоков памяти спектра пробы и длин волн относительно адреса считывания, поступающего с выхода блока 4 управления по шине Р.

В результате на экране ЭЛТ 23 кривые, соответствующие интенсивности спектральных линий пробы и эталона, будут смещаться одна относительно другой. При компенсации погрешностей максимумы кривых совместятся. По коду В с выхода блока 4 управления значения почернений основной линии элемента в спектре излучения исследуемой пробы и эталона поступают с выходов блоков памяти спектра пробы 8 и эталонов 3 и запоминаются в блоке 9 вычисления концентрации. Аналогично осуществляется поиск кривых, соответствующих почернению линий сравнения элементов пробы и эталона, совмещение экстремумов кривых и запоминание значений в блоке 9 вычисления концентрации. Заключительным эталоном является вычисление блоком 9 концентрации элемента неизвестной пробы.

Блок управления формирует: импульсную последовательность, которая поступает на шаговый двигатель механизма 2 перемещения держателя фотопластины; последовательность из трех кодов В1, В2 и В3: код В1 разрешает запись информации блоком 9 вычисления концентрации с выхода блока 8 памяти спектра пробы; код В2 разрешает запись информации блоком 9 вычисления концентрации с выхода блока 3 памяти спектра эталонов; код В3 разрешает вычисление блоком 9 концентрации элемента неизвестной пробы.

Последовательность кодов с выходов блока управления: В1, В2, В1, В2, В3. Запись кодов в блок 9, а также результат вычисления концентрации отображается регистратором 10.

- код Р, который синхронизирован с сигналом F и является адресом записи или считывания для блоков памяти длин волн 21 и спектра пробы 8.

В состав телевизионного индикатора 11 входит однолучевая ЭЛТ 23. Однако использование коммутатора 28 и двух усилителей вертикального отклонения 26 и 27 позволяет отображать на ЭЛТ 23 информацию по двум каналам. Частота коммутации выбрана достаточно высокой, так что оператору представлены на экране ЭЛТ 23 две кривые, которые он может смещать по вертикали, по горизонтали и изменять их масштаб. Смещение по вертикали достигается суммированием с сигналом выхода ЦАП в усилителях вертикального отклонения постоянной составляющей, изменение масштаба обеспечивается изменением коэффициентов усиления усилителей вертикального отклонения. Смещение по горизонтали достигается изменением адресов считывания, поступающих на адресные входы блоков памяти спектра пробы 8 и эталонов 3. Генератор 25 коммутирующих импульсов - автоколебательный мультивибратор, построенный на микросхемах К 155 АГ 3, а коммутатор 28 - микросхема КР 590 КН 4.

Работа устройства заключается в следующем.

Спектральный анализ с фотографической регистрацией находит широкое применение при исследовании многокомпо- нентных и разнообразных по составу проб. Фотометрирование и обработка данных измерений является трудоемким этапом анализа и сопровождается наличием субъек- тивных ошибок. Замена большей части ручных операций при обработке спектрограмм на автоматическую приводит к повышению достоверности получаемой информации, улучшению условий труда в спектральной лаборатории.

В предлагаемом устройстве обеспечивается контролируемое перемещение держателя 44 фотопластины (предметного столика) микрофотометра 1 с закрепленной на нем фотопластиной 49. В процессе перемещения фотопластины 49 аналоговый сигнал на выходе усилителя 5, несущий информацию о оптической плотности (почернении) аналитических линий всего спектра или заданных его участков, преобразуется АЦП 7 в цифровой код и запоминается блоком 8 памяти спектра пробы.

Одновременно в блоке 21 памяти длин волн запоминается информация о положении измеренной аналитической линии относительно выбранной реперной линии. Известно, что при применении определенного типа спектрографа расстояние между линиями элементов в различных спектрах всегда одинаково. Это означает, что расстояние между максимумами почернения одной предварительно выбранной (реперной) линии и максимумами почернения аналитических линий во всех спектрах будет постоянным. Поэтому при измерении почернений этих линий в различных спектрах держатель фотопластины 44 необходимо передвигать на одно и то же расстояние относительно реперной линии.

В предлагаемом устройстве для вычисления концентрации элемента неизвестной пробы осуществляют сравнение максимумов аналитических линий, соответствующих почернению основной линии элемента и линии сравнения в спектре излучения исследуемой пробы и эталона. Однако за счет погрешностей механизма 2 перемещения фотопластины 49, нелинейной зависимости расстояния от реперной точки до аналитических линий и длины волны λэтих линий, отсутствию повторяемости этой зависимости для различных фотопластин и т. п. максимумы интенсивности аналитических линий пробы и эталона смещены на случайную величину Δ λ= λ_э-λ_п. Эту величину невозможно вычислить для каждой фотопластины: поиску спектральных линий, вычислению их длин волн, сравнению полученных значений с эталонными и т. д.

В предлагаемом устройстве в ходе фотометрирования на экране ЭЛТ 23 телевизионного индикатора 11 отображаются кривые, пропорциональные степени аналитических линий пробы и эталона. Оператор осуществляет визуальный контроль за местоположением максимумов аналитических линий и в случае их несовпадения (Δ λ≠0) осуществляет компенсацию погрешности.

Установка исходного состояния.

Оператор устанавливает держатель 44 фотопластины на считывание с фотопластины 49 реперной линии, счетчик 20 сбрасывается на ноль, первый переключатель 17 устанавливают в положение, когда F = F_ф. Второй, третий, четвертый и пятый переключатели 29, 34 и 35 устанавливают в положение, при котором на входы "+1" первого, второго и третьего реверсивных счетчиков 30, 36 и 39 поступают импульсы F. Первый, второй и третий реверсивные счетчики 30, 36 и 39 устанавливают в нулевое состояние. Первый вход мультиплексора 14, связанный со вторым выходом блока 4 управления, подключен к выходу мультиплексора 14.

Запись информации.

В ходе фотометрирования блок 4 управления формирует на третьем выходе последовательность импульсов, которая поступает на механизм 2 перемещения держателя 44 фотопластины. Формирователь 19 импульсов при перемещении держателя 44 фотопластины формирует сигнал с частотой F_ф, которые поступают на счетный вход счетчика 20 импульсов, входы "+1" первого, второго и третьего реверсивных счетчиков 30, 36 и 39, а также на вход запуска АЦП 7.

Счетчик 20 осуществляет счет числа этих импульсов, число которых зависит от величины перемещения держателя 44 фотопластины и соответствует определенным значениям длин λволн аналитических линий. Код D с выхода счетчика 20 поступает на информационный вход блока 21 памяти длин волн, где осуществляется его запоминание для выбранных оператором аналитических линий.

Сигнал с выхода фотоприемника 6 микрофотометра 1 усиливается (масштабирующим) усилителем 5 и поступает на вход АЦП 7. Цифровой код 1 с приходом каждого импульса на вход запуска АЦП 7 поступает с выхода АЦП 7 на информационный вход блока 8 памяти спектра пробы, где осуществляется его запоминание.

Блок 4 управления формирует на первом выходе (выходной шине Р) адрес записи, поступающий через мультиплексор 14 на адресные входы блоков памяти длин волн 21 и спектра пробы. Адрес записи изменяется с приходом каждого импульса с выхода формирователя 19 импульсов.

С приходом сигналов с выхода формирователя 19 импульсов на вход блока 24 горизонтальной шаговой развертки на его выходе формируется линейно изменяющееся напряжение, которое поступает на схему горизонтального отклонения электронного луча ЭЛТ 23.

Информация с выходов блоков памяти спектров пробы и эталонов преобразуется первым и вторым ЦАП 12 и 13 в аналоговую форму, усиливается первым 26 и вторым 27 усилителями вертикального отклонения и поступает через коммутатор 28 на схему вертикального отклонения электронного луча ЭЛТ.

В ходе перемещения держателя 44 фотопластины оператор имеет возможность наблюдать на экране ЭЛТ 23 информацию о интенсивности аналитических линий спектров пробы и эталона, оценивать степень смещения максимумов почернений, наблюдать на индикаторе 22 соответствующее значение длин волн аналитических линий пробы.

После записи информации о интенсивности и длинах волн всех аналитических линий пробы переходят к следующему режиму.

Поиск аналитических линий.

Переключатель 17 устанавливают в такое положение, при котором выходной сигнал F = F_о. Переключают мультиплексор 14, информация с его второго входа поступает на выход.

Первый реверсивный счетчик 30 блока 24 горизонтальной шаговой развертки и третий реверсивный счетчик 39 блока 4 управления устанавливают в исходное (нулевое) состояние.

Включают генератор 16 импульсов, сигналы с выхода которого поступают: на вход "+1" третьего реверсивного счетчика 39 блока 4 управления, который формирует адрес считывания, поступающий на вход блока 3 памяти спектра эталонов; на вход "+1" второго реверсивного счетчика 36 формирователя 15 адреса считывания, который формирует адреса считывания информации в блоках памяти длин волн 21 и спектра пробы 8; на вход "+1" первого реверсивного счетчика 30 блока 24 горизонтальной шаговой развертки; каждый сигнал с выхода генератора 17 импульсов приводит к перемещению электронного луча ЭЛТ 23.

Оператор, учитывая информацию о длине волн аналитических линий, которая отображается с помощью индикатора 22, и осуществляя контроль за информацией на экране ЭЛТ 23 выводит на экран ЭЛТ 23 кривые, соответствующие выбранным аналитическим линиям пробы и эталона, например основную линию элемента в спектре излучения исследуемой пробы и основную линию эталона. Генератор 16 импульсов выключают.

Оценивают степень совмещения максимумов аналитических линий пробы и эталона. Если максимумы не совпадают, переходят к следующему этапу. Предварительно, синхронно переключая второй 29 и пятый переключатель 38 устанавливают такой адрес Р считывания с выхода блока 4 управления, чтобы он соответствовал максимуму аналитической линии эталона.

Совмещение максимумов аналитических линий пробы и эталона.

С помощью третьего переключателя 34 подают сигналы с выхода второго генератора 33 импульсов на один из входов второго реверсивного счетчика 36 формирователя 15 адреса считывания.

Периодически изменяя положение четвертого переключателя 35, осуществляют СКАНИРОВАНИЕ аналитической линии спектра пробы. При этом адрес считывания на выходе формирователя 15 периодически меняется. Информация о интенсивности аналитической линии пробы поступает с выхода блока 8 памяти спектра пробы через первый ЦАП 12, первый усилитель 26 вертикального отклонения и коммутатор 28 на вход ЭЛТ 23, где отображается в виде кривой. Эта кривая смещается относительно точки, соответствующей максимуму аналитической линии элемента эталона. Оператор устанавливает адрес считывания на выходе формирователя 15 таким, чтобы максимумы аналитических линий спектров пробы и эталона совместились. Второй генератор 33 импульсов выключают.

Запоминание интенсивности аналитических линий.

Второй мультиплексор 41 подключает на выходную шину В код В1, а затем В2, которые поступают на вход блока 9 вычисления концентрации. Информация с выходов блоков памяти спектра пробы 8 и эталонов 3, соответствующая максимумам интенсивности аналитических линий, запоминается в блоке 9 вычисления концентрации.

Поиск аналитической линии.

Совмещение аналитических линий пробы и эталона.

Запоминание интенсивности аналитических линий.

Вычисление концентрации.

Блок 4 управления формирует на втором выходе (шине В) код В3, который поступает на вход блока 9 вычисления концентрации элемента неизвестной пробы. В блоке 9 информация о интенсивности основной линии и линии сравнения элемента пробы сравнивается с соответствующими значениями эталона. Результат вычисления концентрации передается на регистратор 10.

Возможна другая последовательность выполнения операций при вычислении концентрации элемента неизвестной пробы, а также использование отдельных операций при анализе спектрограмм.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в повышении точности спектрального анализа. Повышается точность измерения параметров аналитических линий спектрограмм. Становится возможным определение формы спектральной линии и разделение двух наложенных спектральных линий. Это приводит в конечном итоге к повышению точности измерения концентрации элементов неизвестной пробы.

Предлагаемое устройство обеспечивает перемещение держателя фотопластины на заданное расстояние, считывание информации об интенсивности аналитических линий, определение длин волн каждой из линий, отображение информации о интенсивности спектральных линий пробы и эталона на экране ЭЛТ, информации о длинах волн на индикаторе, преобразование (смещение, масштабирование) информации, представленной на экране ЭЛТ, запоминание параметров аналитических линий и вычисление концентрации элемента неизвестной пробы.

При этом повышается экономичность, экспрессивность и качество проводимых анализов. Устройство обеспечивает необходимые точность и достоверность получаемых результатов в соответствии с требованиями ГОСТ, так как становится возможным сравнение спектра неизвестной пробы с данными атласа дисперсионных линий, а также компенсации случайных погрешностей, имеющих место в ходе измерения концентрации элемента неизвестной пробы.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА, включающее микрофотометр, снабженный фотоприемником и держателем фотопластины, механизм перемещения держателя фотопластины, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти спектра эталонов, блок памяти спектра пробы, блок управления, блок вычисления концентрации и регистратор, при этом фотоприемник через усилитель подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом блока памяти спектра пробы, адресный вход блока памяти спектра эталонов соединен с первым выходом блока управления, первый, второй и третий входы блока вычисления концентрации соединены соответственно с выходом блока памяти спектра пробы, с выходом блока памяти спектра эталонов и с вторым выходом блока управления, выход блока вычисления концентрации подключен к регистратору, а третий выход блока управления присоединен к входу механизма перемещения держателя фотопластины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа за счет компенсации погрешности определения максимумов аналитических линий в спектре пробы, в устройство введены телевизионный индикатор, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, мультиплексор, формирователь адреса считывания, генератор импульсов, переключатель и последовательно соединенные датчик линейного перемещения, формирователь импульсов, счетчик, блок памяти длин волн и индикатор, при этом датчик линейного перемещения связан с держателем фотопластины, адресный вход блока памяти длин волн и второй вход блока памяти спектра пробы связаны между собой и подключены через мультиплексор к первому выходу блока управления, генератор импульсов связан через переключатель и формирователь адреса считывания с вторым входом мультиплексора, выход переключателя подключен также к входу блока управления и к первому входу телевизионного индикатора, второй и третий входы которого связаны соответственно через первый и второй цифроаналоговые преобразователи с выходом блока памяти спектра пробы и с выходом блока памяти спектра эталонов, а выход формирователя импульсов подключен к второму входу аналого-цифрового преобразователя и к второму входу переключателя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что телевизионный индикатор содержит электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), блок горизонтальной шаговой развертки, генератор коммутирующих импульсов, коммутатор, первый и второй усилители вертикального отклонения, при этом блок горизонтальной шаговой развертки связан с первым входом ЭЛТ, генератор подключен к первому входу коммутатора, первый и второй усилители связаны соответственно с вторым и третьим входами коммутатора, выход которого подключен к второму входу ЭЛТ, при этом первым, вторым и третьим входами телевизионного индикатора являются соответственно вход блока горизонтальной шаговой развертки, вход первого и вход второго усилителей вертикального отклонения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4