Способ измерения концентраций примеси Советский патент 1987 года по МПК G01N21/62 

11

Изобретение относится к аналитической химии и эмиccиoннo ry спектральному анализу с измерением линий КР излучения и может найти применени в химическом производстве при контроле состава получаемых продуктов, в частности соединений типа шеелита.

Целью изобретения является повышение точности измерений при одновременном сокращении времени измерений.

На чертеже схематически изображен устройство для реализации предлагаемого способа.

Способ состоит в следующем. : Поскольку концентрация примеси С определяется по отношению максимальной интенсивности I, линии КР примеси к максимальной интенсивности 1 линии КР основного продукта, которое сравнивается с градуировочной. зависимостью, т.е.

(1)

С К i

2.

в предлагаемом способе сканирование всего спектра КР образца заменено измерением интенсивности КР на частоте ,, соответствующей I, , и на частоте 2- соответствующей 1 . В (1 К-коэффициент.

Кроме того, для устранения погрешности, связанной с изменениями в образце и в окружающей среде за время между измерениями I, и I, измерения обоих сигналов проводят одновременно е помощью двух фотоприемников.

Для гменьшения погрешности, связанной с различиями в изменениях с течением времени условий в обоих каналах, включая изменения коэф13зициента пропускания оптики, чувствительности и темнового тока фотоприемников (ФП) и т.п. введена калибровка по рассеянному излучению источника возбуждения КР.

Пусть

U,{t)-K,(t)l, ; Ujt)Kjt)l,,(2)

где K,(t) и K(t) - зависящий от времени коэффициент чувствительности соответственно ФП, измеряющего интенсивность линии КР примеси, и ФП, из- мерянщего пиковую интенсивность линии КР основного продукта, U,(t) и Ujjlt) напряжения на входах измерн- телей соответствуюпдах каналов. Обозначая зависящие от времени пропускания соо тветствую цих каналов ) и Т(t),получим

u,(t) K,(t)T,(t )T;i, , .

DZJtT K JtjT JtTT; ;

где Т, и Т - пропускания нейтральных ослабителей, помещаемых перед соответствующим ФП для получения сигнала в диапазоне, в котором измеритель обеспечивает минимальную погрешность измерений. Пропускание нейтральных спектральных ослабителей меняется со временем не более чем на 10 , и

5

0

времени.

Если на оба ФП подать рассеянное образцом по механизму Рэлея излучение источника возбуждения КР с интенсивностью 3 в максимуме линии возбуждения на частоте 5 и выбрать соответствующие значения пропускания нейтральных ослабителей Т, и Т, то вместо (З) получим

Уо.,Й9.1 ,(

NO

Uo2(to)

к ft Тт ff Тт

г iv о М г о /

ТГ «

2

vb.

I

(4)

Поскольку время между измерениями N и NO составляет 1-3 с, изменения К,, Т и Т за это время незначительны, т.е. можно принять t t(,. Заметим, что если в предлагаемом способе не совпадают на 1-3 с время измерения концентрации и время коррекции на медленный относительный дрейф характеристик каналов, то при одном ФП на такое же время не совпадают моменты измерения 1 и 1 , что вносит большую погрешность. Разделив (3) на (4), с учетом () получим

и,.и„.

С Ъ-К

и,-и.

(3)

т т

где Ъ постоянная величина. Т, ij

Поместив вместо образца эталон с известной концентрацией Сд примеси и измерив соответствуюш е сигналы U, , и 2, UQ,, U(),, .находим окончательное выражение для измеряемой концентраЦ™:

х

и,. и,

и, Ц

I ) ог

, ь

и

,.

и„,

(6)

55

И р им е р. Излучение источника света с частотой возбуждает КР в образце 2. Излучение КР разделяется на два канала детектирования, основной и дополнительный. Перед фотоприемниками обоих каналов помещен селектор 3 частоты, имеющий два жестко фиксированных положения относительно обоих фотоприемников. В первом положении элемент 3 пропускает на основной фотоприемник только излучение КР с частотой V, J на дополнительный фотоприемник - только излучение КР с частотой , где-3, и -Oj - частота масимальной интенсивности КР соответст венно примеси и основного продукта. Элемент 3 представляет собой четыре расположенных последовательно интерференционных светофильтра, первый из которых имеет максимум пропускания на частоте , второй - на О , третий и четвертый - на о -В первом положении селектора 3 первый фильтр расположен перед фотоприемником 4, второй - перед фотоприемником 5, тре тий и четвертый расположены вне оптического пути излучения КР. Во втором положении элемента 3 первьш и второй фильтры выведены из оптического пути измеряемого излучения, третий фильтр расположен перед фотоприемником 4, четвертый - перед фотоприемником 5. Поскольку интенсивности 1 , 1 и I,j и чувствительности фотоприемников 4 и 5 могут значительно различаться, каждый из фильтров Снабжен подобранными ослабителем, с тем чтобы сигналы обоих фотоприемников в обоих поло ежниях элемента 3 были близки и имели величину, близкую к верхней границе выбранного диапазона входных сигналов измерителей 6 и 7. Этим обеспечиваются минимальные и примерн равные относительные погрешности измерений выходных сигналов фотоприем- НИКОВ 4 и 5. Весь набор интерферен- ;ционных и нейтральных фильтров закрелен на подвижной раме, котор.ая фик-- сируется. Поскольку сигнал примеси и основного продукта измеряют в один и тот же момент времени и проводится

коррекция изменения чувствительнос- тей каналов, устранено влияние дрейфа и нестабильностей.

Формула изобретения

Способ измерения концентраций примеси, включающий воздействие на образец излучения источника возбуждения, регистрацию основным детектором интенсивности излучения примеси в спектральном интервале д, , регистрацию дополнительным детектором интенсивности излучения основного продукта в спектральном интервале й , калибровку по концентрации эталонным

образцом с известным содержанием примеси С , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений при одновременном сокращении времени измерений, после измерений с объектом и после измерений с эталоном не оба детектора подают излучение в спектральном интервале й), совпадающем с й, или с сигналы детекторов измеряют отдельно, а концентрацию примеси GX находят из вьфажения

.„э и .,Uo , U,.Uo, С. - (С ) ц-7у-- ,

Uf

J02

де и

0(

и и, и

02.

И и.

и, и„,, и, сигналы основного детектора при измерениях с эталоном соответственно в спектральном интервале Л- и л-5, I сигналы дополнительного детектора при измерениях с эталоном соответственно в спектральных интервалах аналогичные величины при измеренияк с образцом.

гп

97

V

V2

yj

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам эмиссионного спектрального анализа. Целью является повышение точности измерений при одновременном сокращении времени измерений. Излучение образца, возбдуждаемое истбчником света, поступает на два фотоприемника, выходные сигналы которых измеряются. Концентрация объекта определяется по градуировочному графику на основании измеренного отношения сигналов обоих фотоприемников. Погрешность исключается за счет измерений параметров образца со временем, так как сравнение интенсивности излучения объекта и внутреннего стандарта проводят в один и тот же момент времени. Для устранения погрешности за счет изменений чувствительности отношение сигналов фото- приемников нормируется на отношение сигналов этих же фотоприемников. Концентрация измеряется по формуле: С C, /(Ш-и, ),-и„./(иг и,г) где Uo, и и - сигналы основного детектора при измерениях эталона; И(,г и| - сигнал дополнительного детектора при измерении эталона, U , Ui , Uo2, U - аналогичные величины для . измерения с образцом. 1 ил. i (Л со 4 О СП 3t