Устройство для спектрального анализа

 

Союз Советсиик

Социалистических

Рес ублми

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ >911177 (6l ) Дополнительное к ввт. свид-ву (53 ) N. Кл

Q 01Х Э/34

G06 К 900 (22)Заявлено 19.06.80 (21) 2944422/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано07.08.82. Бюллетень ЭЙ 9

Веударствакны11 квинтет

СССР ва делам иаебретеннй н аткрыткй (53) УД,К 585 858.

° 673 (088.8) Дата опубликования описания 10.03.82 (72) Авторы изобретения

О.. В. Эстерпе и А. С. Бажо (71) Заявитель

Казахский научно-исследоватеньский инст (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА

Изобретение относится к эмиссионному спектральному анализу, предназначено . для автоматизации анализа и может быть использовано при экспрессном массовом анализе геологических, геохимических, технологических проб и других образцов.

При использовании метода теневого графика устройство может также использоваться для автоматизации рентгендифрактометрического, термического и других видов анализа, в которых использу10 ются непрерывные (не дискретные) спектры.

Известны устройства для спектрального анапиза с фоторегистрацией спект15 ра, в которых влияние неравномерности подачи пробы на стабипь спектра исключено, так как интенсивность спектральных линий интегрируется во времени.

Известны также устройства дня авто матической расшифровки спектров, зарегистрированных на фотопластинках 313

Однако время, необходимое на обработку фотопластинок, снижает экспрессность анализа. Имеют место также ошибки анализа из-еа неравномерности эмульсионного слоя. .Кроме того, учитывая ко личество спектральных анализов (15млн. в год только по Министерству геологии

СССР), стоимость потребных дпя регист рации этих анализов фотопластинок оказывается значительной.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство для спектрального анализа, содержащее источник эмиссионного спектра, монохроматор с развертывакяцим устройством, фотоприемник с усилителем фототоков и визуальное устройство для отображения спектра. В этом приборе луч света от источника возбуждения направляется в монохромагор, гпе с помощью диспергирующей системы раапагается в спектр, который с определенной частотой сканируется относительно выходной щели монохроматора. Попадающие на выходную щель монохроматора пинии преобразуются фотоумножителем в янек10

Около экрана ЭЛТ 7 неподвижно закреплены фотоппастины 11 с эталонными спектрами по числу анализируемых химических элементов. Над экраном ЭЛТ 5 и фотопластинами расположена подвижная каретка 12 со щелями 13, над которыми на каретке укреплены фотоприемники

14 и 15. Под фотопластинами находятся осветительные лампы 16 либо линейной (уп

30 линенной) конструкции и неподвижно закрепленные, либо точечные и укрепленные на каретке 12. Концы каретки 12 снабжены отверстиями с винтовой нарезкой и опираются на ходовые винты 17, механически связанные между собой и с элек35 тродвигателем 18, Фотоприемник 14 соединен либо через инвертор 19 (если фотопластины 11 обычные, негативные), либо непосредственно (если фотопластины

11 позитивные, т.е., чем ярче линия, 40 тем прозрачнее ее иэображение) с первым входом схем 20 сравнения . Фотоприемники 15 соединены со вторыми входами схем 20 сравнения, выходы которых через интегрируюшие ячейки 21 соеди45 иены с индикаторами (регистраторами)

22. Модулятор 23 ЭЛТ 7 соединен через дифференцируюшую ячейку 24 с модулятором 4.

Устройство работает следующим обра50 зом.

Включается источник 1, в нем, сжигается проба, излучение которой разлагается в спектр сканируюшим монохроматором 2.Линии спектра поочередно попадают на фотоприемник 3. Электрический сигнал фотоприемника модупируется с помошью модулятора 4 и попадает на вертикальные отклоняющие пластины

3 9ii трические сигналы, усиливаются и подаются. на электроннолучевую трубку, развертка которой синхронизирована с разверткой спектра. Таким образом, на экране электроннолучевой трубки наблюда. ется изображение определенного учасг, ка спектра, прцчем высота пиков пропорциональна интенсивности соответствующих им спектральных линий, а следова тельно, и кбнцентраций химических элементов в анализируемой пробе (23

Недостатком известного устройства являются невозможность автоматизации анализа и трудность проведения экспрессанализа.

Бель изобретения - повышение экспрессности и автоматизации анализа.

Бель достигается тем, что в устройстве для спектрального анализа, содержашем источник эмиссионного спектра, монохроматор с развертываюшим устройств0м, фотоприемник с усилителем фототоков и визуальное устройство для отображения спектра, упомянутое визуальное устройство выполнено на запоминающей электроннолучевой трубке (ЭЛТ) и снабжено закрепляемыми около ЭЛТ фотопластинками с эталонными спектрами по числу одновременно определяемых элементов, системой механической развертки, зарегистрированного на ЭЛТ и эталонных спектров, фотоканалами, со,держашими фотоприемники, схемы сравнения и регистрирующие ячейки для преобразова ния спектров;и электрические сигналы, и регистраторами содержаний элементов анализируемой пробы, причем фотоприемники фотоканалов соединены через схемы сравнения и интегрирующие ячейки с индикаторами (регистраторами) содержаний элементов в анализируемой пробе.

При этом с целью автоматизации видов.анализа,-результатами которых являются.недискретные спектры, например рентгендифрактограммы, термограммы, кардиограммы, усилитель вертикального отклонения ЭЛТ снабжен генератором и модулятором высокочастот:ных колебаний для реализации .метода теневого графика. Эталонные спектрограммы формируются путем контактного фотографирования изображения эталонных образцов с последуюшим ретушированием (удалением линий, не несущих информации).

Сигнал, подаваемый на вертикальные отклоняюшие пластины ЭЛТ, предвари-, тельно модулируется высокой частотой, поэтому пики спектра оказываются внутри заполненными . Это позволяет про177 4 водить на предлагаемом устройстве автоматический рентгенодифрактометрический, термический и другие анализы, если вместо сканнруюшего монохроматора ус5 . тановить дифрактометр, термоанализатор и т,п.

На чертеже преиставлена функциональная схема устройства, Устройство содержит источник 1, сканирующий монохроматор 2, снабженный фотоприемником 3, соединенный через модулятор 4, снабженный высокочастотным генератором 5, с вертикальными отклоняюшими пластинами 6, ЭЛТ 7, горизонтальные пластины 8 которой подключены к блоку 9 развертки, который синхронизирован от датчика 10 крайних положений развертывающего устройства монохроматора 2..

9i.1 17

Формула изобретения

6 ЭЛТ 7. Благодаря синхронной раз вертке луча ЭЛТ на накопительной сетке (маске ) ЭЛТ формируется электроста тическое "изображение" эмиссионного спектра пробы. Благодаря тому,,что .за 5 время сжигания пробы происходит несколько циклов сканирования спектра, ЭЛТ запоминает интегральный, усредненный спектр, в котором отсутствуют искажения из-аа неравномерной скорости сжигания пробы.

После сжигания пробы включается электродвигатель 18, а ЭЛТ 7 переключается на режим считывания, Каретка

12 начинает перемешаться, благодаря чему фотоприемники 14 и 15 сканируют изображения исследуемого и эталонных . спектров. В момент совпадения положений спектральных линий. исследуемого и эталонного спектров на выходе соответству- о . ющей схемы 20 сравнения появляется сигнал, пропорциональный отношению интенсивностей анализируемой и эталонной. о линии.,Сигналы отдельных совпадений суммируются ячейкой 21 и отображаются (регистрируются) индикатором 22, шкала которого проградуирована в значениях концентрации химического элемента. В конце сканирования каретка 12 останавливается, заряд на маске ЭЛТ 7 ЗО стирается, и таким образом устройство подготавливается к новому анализу. Масштабы изображения спектра по горизонтали и вертикали градуируются соответствующими регуляторами ЭЛТ. Сигнал моду- з5 лятора 4 после дифференцирования ячей-. кой 24 поступает на электрод 23 ЭЛТ, так что яркость изображения становится независимой от скорости перемещения электронного пуча по экрану ЭЛТ. Схе-40 ма 20 сравнения калибруется по эталонным смесям.

При замене источника 1 и монохроматора 2 на автоматизированный рентге- новский дифрактометр, термоанализатор, 45

ИК--спектрометр и т.п. возможно автоматическое проведение соответств;юших анализов, вплоть до выдачи конечного результата анализа, например, фазового анализа пробы или диагностики образца минерала или горной породы. Устройство может использоваться и в других

7 6 областях, например в медицине, для создания автоматического диагностирующего .кардиографа .

Использование устройства позволяет повысить экспрессность и автоматизацию анализа во всех указанных областях.

1. Устройство для спектрального ана лиза, содержащее установленные по ходу пуча источник эмиссионного спектра, монохроматор с развертывающим устройством, фотоприемник с усилителем фотото- ков и визуальное устройство для отображения спектра, о т л и ч а ю щ е е с я . тем, что, . с цепью повышения экспрессности и полной автоматизации анализами визуальное устройство выполнено на запоминающей электроннолучевой трубке (ЭЛТ) и снабжено закрепленными около

ЭЛТ фотопластинками с эталонными спек» трами по числу одновременно определяемых элементов, системой механической развертки зарегистрированного на ЭЛТ и эталонных спектров, фотоканалами, СО» держащими фотоприемники, . схемы сравнения и интегрирующие ячейки для преобразования спектров в электрические сигналы, и регистраторами содержаний элементов аналйзируемой пробы, причем фотоприемники фотоканалов соединены через схемы сравнения и интегрирующие ячейки с регистраторами содержаний элементов анализируемой пробы.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а— ю ш е е с я тем, что, с цепью автомати зации видов анализа, результатами которых являются недискретные спектры, усилитель вертикального отклонения ЭЛТ снабжен генератором и модулятором высокочастотных колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 333414, кл. С 01 1/04, 1969.

2, Дубровин А. Н., Дийнова -Г. А., Касаткин В. И. Использование временных разверток спектра в спектральном анализе.-. Журнал . прикладной спектроскопии, 18, ¹ 22, . 11997733, . с . 305 08.

911177

Составитель А. Качанов

Редактор Н. Егорова TexpeA E.Õaðèòîí÷èê Корректор А. Ферени

Заказ 1101/23 Тираж 883 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113036, Москва, Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4