Атомно-абсорбционный спектрометр Советский патент 1986 года по МПК G01J3/42 

I 1 Изобретение относится к атомно- абсорбционному спектральному анализу, а более конкретно к устройству атомно-абсорбционных спектрометров, и может быть использовано в химико- аналитических лабораториях различных отраслей народного хозяйства и в научных исследованиях.

Цель изобретения - повышение точ- rtocTH атомно-абсорбционных измерений и расширение диапазона измеряемых концентраций анализируемых атомов .

На фиг, 1 изображена, блок-схема атомно-абсорбционной спектрометрии| на фиг, 2 - осциллограммы электри- ческих сигналов в некоторых точках схемы.

Атомно-абсорбционный спектрометр содержит последовательно установленные источник 1 излучения, аналитическую ячейку 2 и электромагнит 3 переменного тока с датчиком 4 производной магнитной индукции, причем электромагнит 3 снабжен отверстиями для пропускания излучения, а аналитическая ячейка 2 располагается между его полюсами, так что линии магнитной инд,укции электромагнита 3 параллельны оптической оси, монохрома тор 5 и фотоумножитель 6f последовательно соединенные предварительный усилитель 7, первый усилитель 8 переменного напряжения и коммутатор 9, причем фотоумножитель 6 соединен с входом предварительного усилителя 7, датчик 4 производной магнитной индукции соединен с входом формирователя 10 cинxpoи myльcoв5 выход формирователя 10 синкроимпуль сов соединен с входом управления комутатора 9, последовательно соединенные второй усилитель 11 переменного направления и первый детектор 12, причем первый выход коммутатора 9 Соединен с входом второго усилителя 11 переменного напряжения, последовательно соединенные третий усилитель 13 переменного напряжения и второй детектор 14, причем второй выход коммутатора 9 соединен с входом третьего усилителя 13 переменного напряжения, последовательно содиненные устройство 15 деления и логарифмический усилитель 165 причем выход первого детектора 12 соединен с входом Делимое, а выход второго детектора 14 - с входом Делитель устройства 15 деления.

15

20

61 5

35 0 45 50 55

22

Атомно-абсорбционньм спектрометр работает следующим образо.

В переменном периодическом магнитном поле электромагнита 3 переменного тока происходит расщепление линий поглощения атомов пробы,присутствующих в а:чалитической ячейке 2, Каждая линия поглощения расщепляется на две компоненть, равноотстаю- щие от положения нерасщепленной линии поглощения, причем величина расщепления пропор)1иональна величине магнитной индукции.

Если магнитная индукция меняется по синусоидальному закону ., то коэффициент пеглошения света анализируемыми атомами является следующей функцией времени, а значит магнитной индукции

k°(t)-k:(l-r/sinat/), (1) где k - коэффициент поглощения света анализируемыми атомами при нулевом значении магнитной индукции, т.е. в мо

менты t -j, где ,1,..j

1 - коэффициент, определяющий степень расщепления С -ком- понент линии поглощения. Интвнсивност з света, прощедшего ерез аналитическую ячейку, опреде-, яется выражение м

-k Ji-jIsit.-Jtlbk

T(t) (-c()T

-k

,(2)

интенсивность света, падающего на аналитическую ячейку;

доля рассеянного света; коэффициент фонового поглощения ,

ой сигггал (оптическая плотизвестном устройстве опревыражением

N-db (1-Ы)(

(3)

Ы

Это выргшение не зависит от фонового поглощения k , а зависит от концентрации анализируемых атомов п-д (k.n) и доли рассеянного света Ы. При малых :значения ; Пд (соответственно малых значениях k), когда е °В1 и тем более е 1 влиянием рассеянного света можно пренебречь

и ,43i kJ . Однако с ростом п, относительный вклад ot в выражение (З)

- к -k flрастет и в пределе, когда е °и е стремятся к нулю, выражение (З) также стремится к нулю. Таким образом, наличие рассеянного света приводит к загибу градуировочной зависимости D(n ) к концентрационной оси, вплоть до появления отрицательного угла наклона, что сужает концентрационный диапазон и снижает точность измерений .

Рассмотрим прохождение сигналов (фиг. 1). Напряжение на входе первого усилителя 8 переменного напряжения пропорционально выражению (2). Коммутатор 9, управляемый формирователем 10 синхроимпульсов, формирует два сигнала (фиг. 2). Второй 11 и третий 13 усилители переменного напряжения выделяют переменные составляющие сигналов, поступающих на детекторы 12 и 14, На выходе первого детектора 12 напряжение пропорционально , а ,

, () (k:(i-3 |s;«oJci) -к; , и, ( 1-0)1 е-еЬ.(4)

На выходе второго детектора 14 напряжение пропорционально

«р . (5)

, V , .Л()-| -ц- и(1-ы)1Де Л l-e

На выходе устройства 15 деления напряжение пропорционально

Ci /Sihu))

(6)

и .

rrie - V/Smj i

Если к тому же |sinu t/ - ,

то выра- К„Ч|2

где 2Т - длительность паузы синхроимпульсов. ,

Выражение (б) является функцией k, т.е. п не зависит ни от фонового поглощения k , ни. от рассеянного света с в отличии от выходного сигнала (З) известного устройства

1 2

жение (6) принимает вид т.е. после логарифмирования выходной сигнал пропорционален концентрации анализируемых атомов.

Напряжение U подается на логарифмический усилитель 16, на выходе которого формируется уровень напряжения, пропорциональный концентрации ;анализируемых атомов.

Использование новых элементов - усилителей переменного напряжения, детекторов и устройства деления выгодно отличает предлагаемьш атомно- абсорбционный спектрометр от известного, так как исключается влияние фонового поглощения, а также фактора рассеянного света, т.е. излучения, поглощаемого только фоном, но не поглощаемого анализируемыми атомами. В результате улучшается правильность измерения концентраций анализируемых атомов.

15 Ф о ула изобретения

0

5

Атомно-абсорбционный спектрометр, содержаний оптически связанные и расположенные последовательно источник резонансного излучения, аналитическую ячейку, помещенную в магнитное поле электромагнита переменного тока, линии магнитной индукции которого параллельны оптической оси,мо- нохроматор и фотоумножитель, соединенный с входом предварительного усилителя, а также датчик производной магнитной индукции, соединенный с входом формирователя синхроимпульсов, и логарифмический усилитель, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности атомнв- абсор бционных измерений и расширения диапазона измеряемых концентраций анализируемых атомов, в него введены усилители переменного напряжения, коммутатор, детекторы и устройство деления, причем выход предварительного усилителя соединен с входом первого усилителя переменного напряжения, выход первого усилителя переменного напряжения соединен с входом коммутатора, выход формирователя синхроимпульсов соединен с управляющим входом коммутатора, выходы коммутатора соединены с входами усилителей переменного напряжения, выходы которых соединены с входами детекторов, выход первого детектора соединен с входом Делимое, выход второго детектора соединен с входом Делитель устройства деления, а выход устройства деления соединен -С входом логарифмического усилителя ,

0

5

0

5

0

Изобретение относится к атом- но-абсорбционному спектральному анализу. Цель - повышение точности атомно-абсорбционных измерений и расширение диапазона измеряемых кон- центраций анализируемых атомов.Это достигается тем, что в атомно-аб- сорбционный спектрометр, содержащий источник излучения, аналитическую ячейку, монохроматор,фотоумножитель, предварительный усилитель, формирователь синхроимпульсов, логарифмический усилитель, введены три усилителя переменного: напряжения, коммутатор, два детектора и устройство деления. Выход предварительного усилителя соединен с входом первого усилителя переменного напряжения. Выход первого усилителя переменного напряжения соединен с входом коммутатора. Выход формирователя синхроимпульсов соединен с входом управления коммутатором. Первый выход коммутатора соединен с входом второго усилителя переменного напряжения. Вьгкод второго усилителя переменного напряжения соединен с входом первого детектора, второй выход коммутатора - с входом третьего усилителя переменного напряжения, выход третьего усилителя переменного напряжения - с входом второго детектора, выход первого детектора - с входом Делимое, выход второго детектора - с входом Делитель устройства деления, а выход устройства деления соединен с входом логарифмического усилителя. 2 ил. § «Л ьо vj 00 Од Itc

л V гг-г t

Редактор О.Головач

9иг.2

Составитель Б,Р1ироков Техред Л.Сердюкова

2Г-Г t

Корректор С.Шекмар

Заказ 6821/35 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ 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