Устройство для анализа многокомпонентных систем Советский патент 1986 года по МПК G01J1/04 

f

Изобретение относится к устройствам для определения концентрации компонент раствора методами спектроскопии и может быть использовано в химической технологии, биохимических исследованиях, в частности при диагностике крови на содержание карбокси- гемоглобина, оксигемоглобина или мет- гемогло бина.

Цель изобретения - расширение числа анализируемых компонент. .

На чертеже изображена схема устройств. .

Устройство содержит источник 1 света (например, лампочка накаливания) , установленный в фокусе линзы 2, второй шаговый двигатель 3, интерференционные фильтры 4 и 5, первый шаговый двигатель 6, первую и вторую поворотные призмы 7 и 8, кюветы 9 сравнения и рабочую кювету 10, фотоприёмник 11, логарифмический усили- тель 12, аналого-цифровой преобразователь 13, реверсивный счетчик 14, блок 15 памяти, блок 16 автоматики, вычислительный блок 17 с табло 18 индикации.

Для анализа многокомпонентных сис- тем необходимо реализовать алгоритм, решающий систему линейных уравнений, коэффициенты которого определяются в процессе работы устройства. Использование нескольких фильтров, устанавливаемых в световой пучок, позволяет проводить анализ многокомпонентных систем, а использование двухка- нальной системы освещения и двух кювет одинаковой толщины исключает влияние растворителя и отличий в коэффициент х пропускдния фильтров. Оптическая плотность D на длине в системе, содержащей i компонент, определяется выражением

к; с; Dj ,

- коэффициент поглощения вещества i-й компоненты на длине волны А j ; С, - концентрация i-й компоненты.

Определив DJ и К- для ряди волн, можно построить систему линейных уравнений и решить ее относительно С . Необходимое количество уравнений составляет не менее п, которое и определяет минимально необходимое число фильтров. Уже в простейшем случае определения одной компоненты в присутствии второй при условии перегде К;.

39523I

крывания их полос поглощения необходимо измерять оптическую плотность на двух длинах волн.

Использование шаговых двигателей

5 для установки призм и фильтров, управляемых единым блоком автоматики, позволяет организовать необходимую последовательность измерения оптических плотностей, в результате исключает 0 ся влияние коэффициента погашения фильтров.

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника 1 через линзу 2 попадает на первый интерференционный фильтр 4, выделяющий аналитическую длину волны. Пройдя первую поворотную призму 7, свет попадает на рабочую кювету 10, а затем на фотоприемник 11 (ФЭУ) и лреобразуется в электрический сигнал.

Логарифмический усилитель 12 пре- образует фототок в напряжение, про- порциональное логарифму выходного тока ФЭУ. В свою очередь пропорционально выходному напряжению логарйфмичес- кого усили теля 12 аналого-цифровой. преобразователь 13 формирует последовательность импульсов, которые заполняют реверсивн й счетчик 14. Затем блок 16 автоматики устанавливает первый шаговый двигатель 6 в положение, когда свет проходит через кювету 9 сравнения (с растворителем) и вторую поворотную призму 8, а реверсивный счетчик переводится в режим вычитания. Свет, прошедший через кювету 9, также преобразуется в последовательность импульсов. В реверсивном счетчике происходит вычитание из предьщущего числа значения вновь полученного, и результат заносится в блок 15 памяти вычислительного блока 17.

Таким образом, за два цикла измерений в вычислительном блоке формируется число, равное разности логарифмов интенсивности света, прошедшего через кювету с растворителем и раствором исследуемого вещества, т.е. величина оптический плотности исследуемого вещества на длине волны пропускания светофильтра.

После окончания измерения оптичес кой плотности блок 16 автоматически установливает призму 7 в исходное положение и производит смену фильтра вторым шаговым двигателем 3, затем

Снова измеряется оптическая плотность и результат запоминается блоком 17. Этот процесс повторяется на всех аналитических длинах волн, затем вычисляется концентрация компо- нент раствора и осуществляется их вьщача на табло 18 индикации.

Фор м у ла изобретения

Устройство для анализа многокомпонентных систем с перекрывающимися полосами поглощения, содержащее последовательно установленные на оптичес- кой оси источник света, линзу, узко- полосный интерференционный фильтр и кювету сравнения, а также рабочую кювету, фотоприемник и регистрирующую систему, соединенную с фотоприем никрм, отличающееся тем, что, с цепью расширения числа анали- зируемьк компонент, оно дополнительно содержит первую и вторую поворотные призмы, первый и второй шаговый двигатели и (п-1) узкополосных интер ференционных фильтров, где п - число анализируемых компонент, первая поворотная призма установлена на валу первого шагового двигателя с возможностью пересечения оптической оси между интерференционным фильтром и кюветой сравнения, при этом первая

5

0

5 0 5

поворотная призма оптически связывает источник света и фотоприемник через рабочую кювету, вторая поворотная призма установлена на валу первого шагового двигателя с возможностью пересечения оптической оси по ходу излучения, при этом вторая поворотная призма оптически связьшает кювету сравнений с фотоприемником и установлена на валу таким образом, что пересекает оптическую ось поперемен- но с первой поворо-тной призмой, а второй шаговый двигатель снабжен ме- ханизмом попеременной установки на оптическую ось всех узкополосных интерференционных фильтров, причем период Tj вращения первого шагового двигателя и период Т вращения второго шагового двигателя связаны соотношением Т, пТ , при этом регистрирующая система вьтолнена в виде последовательно соединенных логарифмического усилителя, аналого-цифрового преобразователя, реверсивного счетчика, блока памяти и вычислительного блока с табло индикации, а также блока автоматики, причем логарифмический усилитель, аналого-цифровой преобразователь, реверсивный счетчик и блок памяти синхронно связаны через блок автоматики с шаговыми, двигателями и вычислительным блоком.

Устройство для анализа многокомпонентных систем с перекрывающимися полосами поглощения относится к об- ласти контрольно-измерительной техники и может быть использовано в химической технологии и биохимических исследованиях. С целью расширения числа анализируемых компонент устройство снабжено системой двух скрещенных призм, установленных на валу шагового двигателя, обеспечивающих попеременное прохождение света через кюветы. 1 ил.

Редактор Н.Тупица

Составитель В.Калечиц Техред И.Попович

Заказ 3386/40Тираж 778Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор М. Шарофи