АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ АНАЛИЗАТОР Российский патент 1995 года по МПК G01N23/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для рентгеноспектрального анализа в области геологии, химии и экологии.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является рентгеновский анализатор АР-104, содержащий блоки возбуждения и детектирования, электронного анализа импульсов, силовой блок питания, причем блок возбуждения содержит рентгеновскую трубку, расположенную вертикально и ориентированную относительно отверстия в верхней крышке анализатора, и устройство подачи пробы.

Недостатком данного анализатора является возможность подготавливать и устанавливать пробы вручную, что ведет к увеличению времени подготовки пробы для анализа и, следовательно, возможности использования его только в лабораторных условиях.

Целью изобретения является автоматизация процесса измерения.

Для этого в автоматический рентгеновский анализатор, содержащий блоки возбуждения и детектирования, электронного анализа импульсов, силовой блок питания, причем блок возбуждения содержит рентгеновскую трубку, расположенную вертикально и ориентированную относительно отверстия в верхней крышке анализатора, и устройство подачи пробы, дополнительно введены программируемый таймер, блок управления и питания электроприводов, причем программируемый таймер двухсторонней связью соединен с блоком управления электроприводами, который первыми выходами подключен к блоку питания электроприводов, а вторым выходом подключен к силовому блоку питания, устройство подачи пробы содержит транспортный диск с тремя симметрично расположенными на нем ячейками, магазин с кассетами, заполненными чистыми фильтрующими элементами, два патрубка прокачки воды, расположенных по обе стороны от транспортного диска, неподвижный верхний с вентилем подачи воды и вертикально перемещаемый нижний толкатель с электромагнитом на конце, размещенный над транспортным диском, и соосный с ним расположенный под транспортным диском рукав с электронагревателем, причем ячейки транспортного диска расположены соответственно под рабочей кассетой магазина, между патрубками подачи воды и под толкателем, транспортную систему, выполненную в виде двух платформ; нижней, неподвижно закрепленной на крышке анализатора и содержащей два отверстия, одно из которых расположено над рентгеновской трубкой анализатора, а другое над утилизатором, и верхней подвижной, с жестко закрепленными в ней эталонными и калибровочными образцами, и с отверстием, соосным с рукавом, для размещения в нем фильтрующего элемента с контролируемой пробой, причем транспортный диск, магазин, нижний патрубок, вентиль подачи воды, толкатель и подвижная платформа снабжены индивидуальными электроприводами.

Сравнение предлагаемого решения с другими техническими решениями показывает, что дополнительно введенные программируемый таймер, блок управления электроприводами и блок их питания широко известны.

Однако при их введении в указанной связи с остальными элементами устройства подачи пробы от магазина фильтрующих элементов до анализатора с попутным отбором пробы и ее сушкой у предлагаемого решения появляются новые свойства, которые приводят к возможности непрерывного контроля в технологическом процессе за счет автоматизации подачи пробы в анализатор, а также автономности процедуры измерения.

На фиг. 1 показана кинематическая схема автоматического анализатора; на фиг. 2 схема транспортирования фильтрующего элемента; на фиг.3 электронная блок-схема автоматического рентгеновского анализатора.

Автоматический рентгеновский анализатор состоит из магазина 1 с кассетами, заполненными чистыми фильтрующими элементами, смена которых осуществляется при повороте магазина 1 с помощью электропривода 2, транспортного диска 3 с электроприводом 4. Диск 3 имеет три симметрично расположенные по окружности ячейки 5-7, выполненные в виде одинаковых отверстий и подпружиненными фиксаторами (не показаны). В статическом положении ячейки 5-7 располагаются соответственно под рабочей кассетой магазина 1, между патрубками 8 и 9 прокачки воды и под толкателем 10. Верхний патрубок 8 снабжен вентилем 11 подачи воды с электроприводом 12 и предназначен для подключения к источнику контролируемой воды (жидкости). Нижний патрубок 9 соединен рычажным механизмом с электроприводом 13 и может перемещаться в вертикальном направлении. Толкатель 10, на конце которого закреплен электромагнит 14, совершает возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости с помощью электропривода 15. Рукав 16 с электронагревателем 17 закреплен на кронштейнах (не показаны). Под рукавом 16 смонтирована транспортная система, состоящая из двух платформ: верхней платформы 18, перемещаемой в горизонтальной плоскости электроприводом 19, и нижней неподвижной платформы 20, закрепленной на верхней крышке анализатора 21.

Платформа 18 имеет отверстия: одно сквозное 22 для размещения контролируемой пробы, остальные заполнены калибровочными и эталонными образцами, жестко закрепленными при настройке анализатора.

Платформа 20 служит опорной поверхностью для перемещения контролируемой пробы, установленной в отверстии 22 платформы 18, и содержит два отверстия, одно из которых (23) расположено над рентгеновской трубкой 34 анализатора 21 и имеет диаметр меньше чем диаметр фильтрующего элемента с контролируемой пробой, а второе отверстие 24 большего диаметра расположено над утилизатором 25.

Фильтрующие элементы, накопленные в кассетах магазина 1, предназначены для формирования и перемещения контролируемой пробы.

Электронная схема автоматического анализатора (фиг.3) содержит последовательно соединенные силовой блок 27 питания, блоки 28-30 возбуждения, детектирования и электронного анализа импульсов соответственно, а также блоки управления 31 и питания 32 электроприводов, программируемый таймер (ТП) 33, причем блок управления своими выходами соединен с силовым блоком питания и блоком питания электроприводов и двухсторонней связью с ТП. Конструктивно блоки электронной схемы размещены в анализаторе 21.

В исходном состоянии кассеты магазина 1 заполнены чистыми фильтрующими элементами. Одна из ячеек (например, 5) транспортного диска 3 расположена под одной из кассет, в дальнейшем именуемой рабочей. Тогда соответственно ячейка 6 располагается между патрубками 8 и 9. Патрубок 9 отведен от диска 3 в крайнее нижнее положение. Ячейка 7 находится под толкателем 10, который занимает крайнее верхнее положение. Сквозное отверстие 22 верхней платформы 18 расположено под рукавом 16. В это время первый калибровочный образец установлен над рентгеновской трубкой 34.

Автоматический рентгеновский анализатор работает следующим образом.

Чистый фильтрующий элемент из рабочей кассеты магазина 1 под действием собственного веса падает в пустую ячейку 5 и удерживается в ней фиксаторами (не показаны). Подается команда на электропривод 4, и диск 3 поворачивается на один шаг (120^о). Под рабочую кассету подводится пустая ячейка 7 транспортного диска 3, в которую падает очередной фильтрующий элемент. Ячейка 5 с чистым фильтрующим элементом занимает место между патрубками 8 и 9. По команде на электроприводе 3 приводится в движение рычажный механизм, который перемещает нижний патрубок 9 в верхнее положение и прижимает чистый фильтрующий элемент к верхнему патрубку 8. Очередная команда включает электропривод, который открывает вентиль подачи воды 11. Во время прокачки воды через фильтрующий элемент на последнем оседают содержащиеся в воде примеси проба. По истечении заданного времени перекрывается вентиль подачи воды 11. После прохождения оставшейся воды через фильтрующий элемент с соответствующей задержкой времени поступает команда на электропривод 13 для отвода нижнего патрубка 9. По команде на электроприводе 4 транспортный диск 3 отрабатывает следующий шаг. Ячейка 6 перемещается под рабочую кассету магазина 1 и заполняется чистым фильтрующим элементом, ячейка 7 с чистым фильтрующим элементом оказывается между патрубками 8 и 9, а ячейка 5 с контролируемой пробой, выделенной на фильтрующем элементе, под толкателем 10. С этого момента начинается нормальный цикл работы устройства. Одновременно с последним включением электропривода 4 поворотом диска 3 включается электронагреватель 17. Начинается цикл прокачки воды через фильтрующий элемент. По следующей команде с ТП 33 включается питание электромагнита 14 и электропривода 15 толкателя 10. Фильтрующий элемент с контролируемой пробой, удерживаемый электромагнитом 14, и толкателем 10 перемещается по рукаву 16 в сквозное отверстие 22 верхней платформы 18. Очередная команда снимает питание с электромагнита 14 и электронагревателя 17, а электропривод 15 переводится в реверсивный режим на время, необходимое для возвращения толкателя в исходное состояние.

По команде таймера 33 через блок управления 31 включается блок питания 27, обеспечивающий питание электронных узлов анализатора. Эта команда может подаваться с временным упреждением, необходимым для нагрева элементов схемы. Дальше начинается этап измерения, заключающийся в том, что по команде таймера 33 электропривод 19 обеспечивает дискретный поворот верхней платформы 18, и последовательное просвечивание калибровочных, эталонных образцов и контролируемой пробы рентгеновским сигналом блока 28 возбуждения В блоке 29 детектирования формируются импульсные сигналы, которые сравниваются и обрабатываются в блоке 30 электронного анализа импульсов. В процессе поворота верхней платформы 18 фильтрующий элемент с контрольной пробой скользит по поверхности нижней платформы 20. При очередном шаге фильтрующий элемент оказывается над отверстием 24 нижней платформы 20, через которое проваливается в утилизатор 25. Последний шаг поворота верхней платформы 18 возвращает ее в исходное положение, в котором она готова к приему очередной контролируемой пробы. Электропривод 19 и блок 27 отключаются. Работа всех электроприводов обеспечивается блоком питания 32, переключаемым блоком управления 31 по командам таймера 33. Начало следующего цикла определяется временем прокачки воды через фильтрующий элемент.

Использование предлагаемого устройства автоматического рентгеновского анализатора обеспечивает непрерывный контроль за счет автоматизации подачи пробы в анализатор и автономность процедуры измерения.

Использование: в аналитической химии при рентгеноспектральном анализе, в области геологии, экологии. Сущность изобретения: анализатор содержит блоки силового питания, электронного анализа импульсов, блоки возбуждения и детектирования, блоки управления и питания электроприводов, программируемый таймер 33. Устройство подачи пробы содержит транспортный диск 3, две платформы: неподвижную 20, закрепленную на крышке 21 анализатора 34 и подвижную 18, несущую эталонные элементы и контролируемую пробу. Диск и платформы сообщаются рукавом 16 с электронагревателем 17. 3 ил.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ АНАЛИЗАТОР, содержащий блоки возбуждения и детектирования, электронного анализа импульсов, силовой блок питания, причем блок возбуждения содержит рентгеновскую трубку, расположенную вертикально и ориентированную относительно отверстия в верхней крышке анализатора, и устройство подачи пробы, отличающийся тем, что в него дополнительно введены программируемый таймер, блоки управления и питания электроприводов, причем программируемый таймер двусторонней связью соединен с блоком управления электроприводами, который первыми выходами подключен к блоку питания электроприводами, а вторым выходом подключен к силовому блоку питания, устройство подачи пробы содержит транспортный диск с тремя симметрично расположенными по его окружности ячейками для размещения проб, магазин с кассетами, заполненными чистыми фильтрующими элементами, два патрубка прокачки воды, расположенных по обе стороны от транспортного диска соосно, верхний из которых установлен неподвижно и снабжен вентилем подачи воды, а нижний установлен с возможностью вертикального перемещения, толкатель с электромагнитом на конце, размещенный над транспортным диском и соосный с толкателем, расположенный под транспортным диском рукав с электронагревателем, утилизатор, транспортную систему, выполненную в виде двух платформ, нижняя из которых неподвижно закреплена на верхней крышке анализатора и снабжена двумя отверстиями, одно из которых расположено над рентгеновской трубкой, а другое - над утилизатором, верхняя платформа выполнена подвижной с посадочными местами для эталонных и калибровочных образцов и сквозным отверстием, соосным с рукавом, для размещения контролируемой пробы, причем ячейки транспортного диска расположены соответственно под рабочей кассетой магазина, между патрубками подачи воды и толкателем, а транспортный диск, магазин с кассетами, нижний патрубок, вентиль подачи воды, толкатель и верхняя платформа снабжены индивидуальными электроприводами.