УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СПЕКТРА Российский патент 1995 года по МПК G01J3/10 

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано при атомно-эмиссионном спектральном анализе металлов и сплавов в качестве источника возбуждения спектра.

Известно устройство для возбуждения спектров [1] в котором по крайней мере, один из переключателей параметров разряда, например, индуктивности, выполнен периодическим, что обеспечивает варьирование параметров в течение всего времени работы высоковольтного разряда. Недостатком известного устройства является громоздкость конструкции механизма переключения даже при варьировании одного параметра. Кроме того, конструкция механизма жестко связана с конкретным источником возбуждения спектров типа ИГ-3.

Известно устройство для возбуждения спектров, наиболее близкое по технической сущности к предлагаемому, содержащее зарядную цепь емкостного накопителя энергии и разрядный контур с аналитическим промежутком, блоком высоковольтного поджига и дополнительной цепочкой из резистора и параллельно ему включенного диода [2]
Недостатком известного устройства является ограниченность спектроаналитических возможностей. Это выражается, прежде всего, в отсутствии возможности независимого варьирования мощности дуговой и "жесткой" искровой составляющих разряда, что необходимо для оптимизации условий возбуждения дуговых и искровых линий элементов, отсутствии концентрационной чувствительности при определении углерода в отбеленном и сером чугунах. Кроме того, наличие омического сопротивления в разрядном контуре приводит к потере части энергии, запасенной на конденсаторе, и как следствие этого, отсутствие в спектре линий фосфора Р 1 214,9 нм, Р 1 213,6 нм, обычно используемых при анализе в атмосфере воздуха.

Целью изобретения является расширение спектроаналитических возможностей за счет одновременного возбуждения на воздухе линий фосфора, углерода и других элементов.

Сущность изобретения заключается в том, что введение в схему дополнительного конденсатора, дополнительного зарядного резистора в цепи заряда дополнительного конденсатора и дополнительного диода в цепи разряда дополнительного конденсатора позволяет осуществлять раздельный подбор мощности "мягкой" и "жесткой" составляющих разряда и, в результате оптимизации энергетических условий, обеспечить одновременное появление в спектре линий с существенно различными потенциалами ионизации и возбуждения.

Введение в схему устройства индуктивности, включенной в разрядный контур параллельно основному диоду, приводит к уменьшению потерь энергии, запасенной на конденсаторах, в сравнении с ее потерями на омическом сопротивлении в устройстве-прототипе, а это приводит к увеличению чувствительности определения дуговых спектральных линий, в частности линий фосфора Р1 214,9 нм и Р1 213,6 нм.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2, 3 кривые обыскривания для углерода в комбинированном разряде с повышенной и одинаковой мощностью "мягкой" и "жесткой" составляющих соответственно.

Устройство содержит зарядную и разрядную цепи, обеспечивающие получение низковольтного колебательного разряда с чередованием "мягкой" фазы разряда повышенной мощности и "жесткой" фазы меньшей мощности соответственно в положительный и отрицательный полупериоды сетевого напряжения.

Зарядная цепь устройства включает два зарядных резистора 1 и 2, выключатель 3 последовательно с резистором 2, основной конденсатор 4 и подключенный параллельно ему через дополнительный, второй, диод 5 дополнительный конденсатор 6.

В разрядную цепь включены основной диод 7, дополнительный диод 5, индуктивность 8 и выключатель 9, параллельные основному диоду 7, а также аналитический промежуток 10. Для пробоя аналитического промежутка 10 предусмотрена система высоковольтного поджига 11.

Выключатели 3 и 9 соответственно в зарядном и разрядном контурах предусмотрены для получения традиционного низковольтного разряда. Исходное положение выключателей для получения предлагаемого типа разряда: выключатель 3 замкнут, выключатель 9 разомкнут.

На фиг. 2, 3 кривая обыскривания 12 в белом чугуне в комбинированном разряде с повышенной мощностью "мягкой" и "жесткой" составляющих, кривая обыскривания 13 в сером чугуне, кривая обыскривания 14 в комбинированном разряде с одинаковой мощностью составляющих в белом чугуне, кривая 15 в сером чугуне.

Устройство работает следующим образом.

Заряд основного 4 и дополнительного 6 конденсаторов происходит одновременно через зарядные резисторы 1 и 2 соответственно. После окончания заряда конденсаторов 4 и 6 поджигающий импульс от системы высоковольтного поджига 11 индуцирует в аналитическом промежутке 10 высокочастотную искру, которая образует токопроводящий канал для разрядки основного и дополнительного конденсаторов. Разряд конденсаторов 4 и 6 в положительный полупериод сетевого напряжения происходит одновременно через индуктивность 8 и аналитический промежуток 10. В отрицательный полупериод происходит разряд только основного конденсатора 4 через диод 7 и аналитический промежуток 10, минуя индуктивность 8.

В результате в аналитическом промежутке 10 происходит чередование "мягкого" разряда повышенной мощности и "жесткого" разряда меньшей мощности соответственно в положительный и отрицательный полупериод сетевого напряжения.

Экспериментальные исследования опытного образца предложенного устройства, реализованного на базе источника возбуждения спектра ИВС-28, показали следующее.

При замене омического сопротивления на индуктивность и введении дополнительной емкости в "мягкую" составляющую комбинированного разряда наряду с другими элементами получены градуировочные графики для фосфора и углерода как в отбеленном, так и в сером чугунах. Оптимальные электрические параметры разрядной цепочки: емкость основного конденсатора 40 мкФ, емкость дополнительного конденсатора 40 мкФ, индуктивность 450 мкГн.

Регистрация спектров проводилась как фотографическим, так и фотоэлектрическим способами. В первом случае использовался кварцевый спектрограф ИСП-30 с однолинзовой системой освещения входной щели шириной 0,012 мм и регистрацией спектров на фотопластинки типа УФШ-3 (УФШ-3М) чувствительностью 16 ед. отн. для области спектра с длинами волн меньше 250 нм и на фотопластинки типа 1 чувствительностью 6 ед. отн. для области спектра с длинами волн больше 250 нм. В качестве аналитических использовались пары линий: С 229,69 нм Fe 231,1 нм, Р 214,9 нм Fe 215,0 нм, Si 288,1 нм Fе 288,0 нм, Mn 293,3 нм Fe 293,6 нм, Cr 267,7 нм Fe 268,9 нм, Y 311,0 нм Fe 308,8 нм, Ti 334,9 нм Fе 325,5 нм. Во втором случае использовали фотоэлектрическую установку МФС-6. Аналитические линии использовались те же, что и при спектрографическом контроле; в качестве линии сравнения линия Fe 259,9 нм. Для построения градуировочных графиков использовались: комплект ГСО ЧГ1 ЧГ11 литейного и передельного чугунов, а также СОП чугунов марки СЧ10-СЧ35 с отбеленной структурой и серых.

Средние значения сходимости результатов измерений, выполненных с использованием предлагаемого устройства, приведены в таблице.

Применение комбинированного разряда с повышенной мощностью "мягкой" фазы, кроме возможности одновременного определения наряду с другими элементами углерода и фосфора, позволяет снизить влияние структуры на результаты анализа углерода. На кривых обыскривания (фиг. 2, 3) видно существенное (в 2-3 раза) уменьшение расхождений при переходе от разряда с одинаковой мощностью "жесткой" и "мягкой" фаз к разряду с повышенной мощностью "мягкой" фазы.

Кроме того, при использовании комбинированного разряда повышенной мощности возрастают в 1,3-3,9 раза относительные и абсолютные интенсивности как дуговых, так и искровых спектральных линий, что позволяет существенно сократить продолжительность анализа.

Область применения: изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано при атомно-эмиссионном спектральном анализе металлов и сплавов. Сущность: устройство содержит зарядную цепь, содержащую два зарядных резистора 1, 2, выключатель 3, последовательно включенный со вторым резистором, основной конденсатор 4 и подключенный параллельно ему через диод 5 второй конденсатор 6, и разрядную цепь, содержащую основной диод 7 и второй диод 5 в цепи разряда второго конденсатора 6, индуктивность 8, включенную в разрядную цепь параллельно основному диоду 7, выключатель 9, параллельный основному диоду 7, и аналитический промежуток 10, для пробоя которого введена схема высоковольтного поджига 11. При изменении сетевого напряжения в его положительный полупериод происходит разряд одновременно двух конденсаторов через индуктивность и аналитический промежуток ("мягкий" разряд повышенной мощности), а в отрицательный полупериод происходит разряд только основного конденсатора через основной диод и аналитический промежуток ("жесткий" разряд меньшей мощности). В режиме "мягкой" фазы разряда возрастает яркость спектра основных элементов за счет снижения омических потерь в устройстве возрастает чувствительность в определении дуговых спектральных линий. 3 ил., 1 табл.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СПЕКТРА, содержащее зарядно-разрядный контур, состоящий из последовательно подключенных зарядного резистора и конденсатора, а также двух электродов, образующих аналитический промежуток и подключенных к системе высоковольтного поджига, и диода, отличающееся тем, что, с целью расширения спектрального диапазона путем одновременного возбуждения на воздухе линий углерода и фосфора, введены дополнительные зарядный резистор, конденсатор, диод, а также индуктивность, электроды, образующие аналитический промежуток, подключены параллельно основному конденсатору, основной диод подключен между одним из электродов и основным конденсатором, параллельно основному конденсатору подключена цепочка из последовательно включенных дополнительных конденсатора и диода, дополнительный зарядный резистор подключен параллельно основному зарядному резистору и последовательно с дополнительным конденсатором, индуктивность подключена параллельно основному диоду.