Анализатор состава вещества

Авторы патента:

Шаляпин Валерий Николаевич (RU)

Тютюнников Сергей Иванович (RU)

G01N21/73 - с использованием плазменных горелок

Владельцы патента RU 2571619:

Объединенный Институт Ядерных Исследований (RU)

Изобретение относится к спектральному анализу элементного состава вещества. В устройстве для спектрального анализа состава вещества на платформе на ВЧ генераторе расположены отдельно газовая, жидкостная и твердотельная горелки, которые подключены в порядке использования к штуцеру и к ВЧ генератору перемещением платформы. Изобретение позволяет проводить анализ атомного состава газовых, жидких и твердых веществ с помощью одного устройства. 5 ил.

Изобретение относится к устройствам для анализа состава веществ и может быть использовано при анализе состава газовых, жидких и твердых образцов.

Известно устройство для эмиссионного спектрального анализа [1], содержащее штуцер для подачи рабочего газа, плазменную горелку, плазмообразующий электрод, дополнительный электрод, ВЧ генератор, выход которого соединен с указанными электродами, оптическую линзу, детектор и анализатор спектров излучения, в котором указанный электрод выполнен в виде электропроводящего заостренного стержня, а указанная плазменная горелка выполнена в виде цилиндра, переходящего в сужающийся усеченный конус.

Недостаток указанного устройства состоит в том, что с его помощью можно анализировать состав только газов.

Известно также устройство для эмиссионного спектрального анализа [2], содержащее штуцер для подачи рабочего газа, плазменную горелку, плазмообразующий электрод, дополнительный электрод, ВЧ генератор, выход которого соединен с указанными электродами, и анализатор спектров излучения, в котором оба из указанных электрода выполнены в виде горизонтально расположенных металлических цилиндров, во внутреннюю полость которых введены штуцеры в виде керамических трубок для подачи и вывода смеси рабочего газа и вещества, а указанная горелка выполнена в виде керамической трубки, соединяющей оба электрода, в центре которой присоединен штуцер с оптическим окном или диафрагмой для вывода излучения, на котором расположен коаксиально третий заземленный кольцевой электрод.

Недостаток указанного устройства состоит в том, что с его помощью можно анализировать состав только жидких веществ.

Известно устройство для эмиссионного спектрального анализа [3], содержащее штуцер для подачи рабочего газа, плазменную горелку, плазмообразующий электрод, дополнительный электрод, ВЧ генератор, выход которого соединен с указанными электродами, и анализатор спектров излучения, в котором указанный электрод выполнен в виде горизонтально расположенного металлического цилиндра, во внутреннюю полость которого введен керамический штуцер для подачи рабочего газа, а дополнительный электрод выполнен в виде вертикального цилиндра из композитного материала с полостью для ввода вещества и штуцером для вывода рабочего газа и излучения, при этом указанная горелка выполнена в виде цилиндрической керамической трубки, соединяющей оба электрода.

Недостаток указанного устройства состоит в том, что с его помощью можно анализировать состав только твердых веществ.

Известен анализатор состава вещества на основе индуктивно-связанной плазмы [4], содержащий штуцер для подачи рабочего газа, плазменную горелку для жидкостей, ВЧ генератор, блок пробоподготовки, баллон с аргоном и анализатор спектров излучения.

Недостатком указанного анализатора-прототипа является высокая мощность (не менее 1 кВт) и сложность применяемого ВЧ генератора, высокий расход рабочего газа (не менее 10 л/мин) и, как следствие, высокая стоимость прибора и элементного анализа. Этот прибор используется для анализа жидких веществ.

Технической задачей данного изобретения является устранение указанных недостатков: создать возможность анализировать состав веществ в газовой, жидкой и твердой фазах с помощью одного устройства при минимальной стоимости анализа.

Указанная цель достигается тем, что в анализаторе для спектрального анализа состава вещества, содержащем штуцер для подачи рабочего газа, плазменную горелку для жидкостей, ВЧ генератор, блок пробоподготовки, баллон с аргоном и анализатор спектров излучения, указанный анализатор дополнительно содержит горелку для газов и горелку для твердых веществ, причем три горелки расположены на платформе на ВЧ генераторе и подключены в порядке использования к штуцеру и к ВЧ генератору перемещением платформы.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение общего вида предлагаемого устройства, где:

1 - анализатор спектров излучения,

2 - платформа горелок,

3 - ВЧ генератор,

4 - блок пробоподготовки,

5 - баллон с аргоном.

На фиг. 2 представлено схематическое изображение платформы горелок 2, фиг. 1 предлагаемого устройства, где:

6 - горелка для твердых веществ,

7- горелка для жидкостей,

8 - горелка для газов.

9 - штуцер.

Пример реализации изобретения.

Предложенное устройство, изображенное на фиг. 1, 2, работает следующим образом.

Платформа горелок 2 (фиг. 1) устанавливается в положение, соответствующее агрегатному состоянию анализируемого вещества, так что выбранная горелка 6, 7 или 8 (фиг. 2) подключается к штуцеру 9 (фиг. 2). Рабочий газ (аргон)из баллона 5 (фиг. 1) смешивается с исследуемым веществом (газ, жидкость) в блоке пробоподготовки 4 (фиг. 1). Твердая проба помещается непосредственно в горелку 6 (фиг. 2). При подаче ВЧ напряжения от ВЧ генератора 3 (фиг. 1) с частотой 13,56 МГц и мощностью до 200 Вт в горелке зажигается разряд. Атомы вещества образца попадают в горячую разрядную плазму, где за счет столкновений с электронами и атомами аргона периодически переводятся в возбужденное (ионизованное) состояние с последующей релаксацией в основное состояние. Испускаемое при этом оптическое (ионное) излучение попадает в анализатор спектров излучения 1 (фиг.1). По длинам волн (отношению заряда к массе) указанного излучения определяется элементный состав образца, а по интенсивности линий - количество данного элемента.

На фиг. 3 показан спектр смеси газов криптона Kr, аргона Ar и кислорода О.

На фиг. 4 показан спектр воды с примесью железа Fe и свинца Pb.

На фиг. 5 показан спектр латуни, состоящей из цинка Zn и меди Cu.

Литература

1.Патент РФ, №2252412, бюл.№14 от 20.05.2005 г.

2. Патент РФ №2408871, бюл.№1 от 10.01.2011 г.

3. Патент РФ №2408872, бюл.№1 от 10.01.2011 г.

4. Томпсон М., Уолш Д.Н. Руководство по спектральному анализу с индуктивно-связанной плазмой. - Л.: Недра, 1988 г., с. 16.

Анализатор состава вещества, содержащий штуцер для подачи рабочего газа, плазменную горелку для жидкостей, ВЧ генератор, блок пробоподготовки, баллон с аргоном и анализатор спектров излучения, отличающийся тем, что анализатор дополнительно содержит горелку для газов и горелку для твердых веществ, причем три горелки расположены на платформе на ВЧ генераторе и подключены в порядке использования к штуцеру и к ВЧ генератору перемещением платформы.

Изобретение относится к области медицины и предназначено для лечения язвенно-некротических поражений слизистой оболочки рта пациентов с множественной миеломой. .

Способ детектирования и идентификации химических соединений и устройство для его осуществления // 2414697

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано при решении задач органической и биоорганической химии, биотехнологии и экологии, в частности в системах для определения состава и количества химических соединений в виде газовой фазы, растворов и биологических жидкостей.

Способ одновременного определения распределения частиц по массе в дисперсной пробе и концентрации элементов в частице пробы // 2357233

Изобретение относится к атомно-эмиссионному спектральному анализу. .

Способ определения параметров простых и сложных частиц износа в маслосистеме двигателя // 2275618

Изобретение относится к способам определения параметров простых, состоящих из одного элемента, и сложных, состоящих из нескольких элементов, частиц износа в маслосистеме двигателя для возможности определения в ней типа развивающегося дефекта.

Способ эмиссионного спектрального анализа состава вещества и устройство для его осуществления // 2252412

Изобретение относится к методам анализа элементного состава веществ. .

Способ определения характеристик микропримесей металлов в смазочных маслах, топливах и специальных жидкостях // 2182330

Изобретение относится к области аналитической химии. .

Способ определения кремния // 2157523

Способ определения микропримесей металлов в смазочных маслах, топливах и специальных жидкостях и устройство для его осуществления // 2118815

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к исследованию и анализу материалов с помощью оптических методов анализа. .

Способ атомно-эмиссионного спектрального анализа твердых материалов и устройство для его осуществления // 2114416

Водоохлаждаемая плазменная горелка // 2072641

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано в различных источниках плазмы. .

Способ лазерного атомно-эмиссионного спектрального анализа волос // 2589960

Изобретение относится к области спектрального анализа и может быть использовано в биологических и клинико-диагностических лабораториях для контроля состояния здоровья пациентов. Способ лазерного атомно-эмиссионного спектрального анализа волос включает обработку исследуемой пробы на этапах промывки водой, осушение и термическую обработку при последующем инструментальном методе определения содержания металлов с применением пилотного лазера для точного выбора зоны облучения контролируемого образца. При этом на протяжении всего процесса обработки исследуемой пробы ее контролируемая часть постоянно находится в капсуле объемом менее 10 мкл, а этапы термообработки объединены и сокращены до нескольких минут при доведении состояния пробы до ее обугливания при температуре 285±5°С, в процессе которого осуществляют учет потерь летучих компонентов, находящихся в составе отходящих газов с углеводородной матрицей, применяя в качестве источника их возбуждения шестиструйный плазматрон, после чего осуществляют лазерное облучение обугленной пробы при последующей поэтапной обработке спектроаналитических сигналов, получаемых в процессе реализации обоих методов возбуждения спектров. Изобретение обеспечивает повышение точности анализа волос за счет контроля химического состава отходящих газов. 1 ил.

Способ мониторинга малых примесей ацетона в выдыхаемом воздухе пациента и устройство для его реализации // 2597943

Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской диагностике наличия ацетона в выдыхаемом воздухе пациента. Способ измерения концентрации ацетона в выдыхаемом воздухе основан на измерении уровня содержания ацетона по эмиссионным линиям разряда при пониженном давлении пробы выдыхаемого воздуха пациента с нормировкой на концентрацию паров воды, определенную по параметрам тлеющего разряда. Устройство для реализации способа состоит из разрядной трубки с разрядом в прокачиваемом через трубку выдыхаемого воздуха пациента в сочетании со спектрометром видимого диапазона волн и с возможностью расшифровки и интерпретации эмиссионных спектров. Использование изобретения обеспечивает возможность неинвазивного контроля содержания глюкозы в крови больного диабетом посредством измерения концентрации паров ацетона в выдыхаемом воздухе пациента в режиме реального времени. Изобретение позволяет повысить точность и чувствительность измерения концентрации примесей ацетона в выдыхаемом воздухе пациента, а также упростить конструкцию и расширить ассортимент устройств данного назначения. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.