АНАЛИЗАТОР СОСТАВА ВЕЩЕСТВА Российский патент 2015 года по МПК G01N21/73 

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.

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.

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.