Спектральный способ определения концентрации веществ и атомно-абсорбционный анализатор Советский патент 1989 года по МПК G01J3/42 

1

(21)4378831/31-25; 4378847/31-25

(22)16.02.88

(46) 30.10.89. Бюл. Р 40

(71)Белорусский государственньй университет им. В.И.Ленина

(72)К.П.Курейчик, Г.В.Валеев и М.М.Мавлютов

(53) 535.853 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР

N 1068731, кл. G 01 J 3/42, 1983.

Авторское свидетельство СССР N 705266, кл. G 01 J 3/42, 1978.

Авторское свидетельство СССР N 71 1441 , кл. G 01 J 3/42, 1979.

Авторское свидетельство СССР N 700787, кл. G 01 J 3/42, 1978. .

(54) СПЕКТРАЛЬНЫЙ СПОСОБ ОПРЬДЕЛЕНИЯ КОПЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВ И АТО ШО-АБСОРБ- ПИОННЫЙ АНАЛИЗАТОР

(57) Изобретение предназначено для использования в атомно-абсорбциоином спектральном приборостроении. Цель изобретения - повышение точности измерений путем минимизации шумов фо- топриемникоБ. Способ состоит в том, что одновременно с рабочим сигналом регистрируется и дополиительньп1 сигнал, причем в процессе измерений разность между юс интенсивностями регулируют так,чтобы получить неизменную величину суммарно регистрируемого фотоприемником сигнала. Сигнал спектррльsi (Л

ной лампы 1 , поступает на вход iJ)oTo- приемника 5, на который также поступает сигнал корректирующего источника 11. Уровень сигнала источника 11 задается источником 9 опорного напряжения через усилитель 10 мощности. Цепь обратной связи, действующая с выхода буферного усилителя 6, ста- бшшзирует суммарный световой сигнал

на входе фотопрмемника 5. Сигнал, снимаемый с выхода разностного устройства 7, представляет собой регист

рируемый рабочий сигнал. За счет по- стоянного уровня светового сигнала на входе фотоприемника 5 при любых итменениях потока лампы 2 конечный вклад шумов в результат измеренш1

минимизирован, 1 ил.

Изобретение предназначено для использования в атомно-абсорбционном спектральном приборостроении. Цель изобретения - повышение точности измерений путем минимизации шумов фотоприемников. Способ состоит в том, что одновременно с рабочим сигналом регистрируется и дополнительный сигнал, причем в процессе измерений разность между их интенсивностями регулируют так, чтобы получить неизменную величину суммарно регистрируемого фотоприемником сигнала. Сигнал спектральной лампы 1, поступает на вход фотоприемника 5, на который также поступает сигнал корректирующего источника 11. Уровень сигнала источника 11 задается источником 9 опорного напряжения через усилитель 10 мощности. Цепь обратной связи, действующая с выхода буферного усилителя 6, стабилизирует суммарный световой сигнал на входе фотоприемника 5. Сигнал, снимаемый с выхода разностного устройства 7, представляет собой регистрируемый рабочий сигнал. За счет постоянного уровня светового сигнала на входе фотоприемника 5 при любых изменениях потока лампы 2 конечный вклад шумов в результат измерений минимизирован. 1 ил.

Изобретение относится к технической физике и предназначено для применения в атомно-абсорбционном спектральном приборостроении.

Цель изобретения - повышение точности измерений кондептрации вецеств путем уменьшения вклада шумов фото приемника.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства .

Для реализации способа определени концентрации веществ необходимо на источник излучения последовательно подавать два импулься тока меньшей и большей амплитуды. Световые потоки, прошедшие через аналитическую ячейку, обозначают через I, и 1 . Свето- вой поток дополнительного источника обозначают через IQ. Допустим, что 1 TO, и 1ог; 1о, 1ог световы потоки рабочего источника излучения, падающие на аналитическую ячейку.

Коэффициент атомного поглощения обозначают через (К , а концентрацию определяемого вещества - через С. Флуктуации, вносимые фотоумножителем обозначают через c,a,i и пер- него и второго случаев.

С учетом сказанного определяют концентрацию вещества для прототипа. Для этого записывают систему уравнений

I, Ч,-

-fu.c

Т

1 ог

-fU-zc

.

Цосле лог арифмирования - АУ +121

t W (i (v

(2)

ния одного уравнения из другого имеют

&D In-i - ln-|-22-; &|ц , -fU2

S ф1

S ф f

Видно, что член In-ь- -/&fu будет

Sf2 V

стремиться к нулю, если ftp,/ или t М - со. Цоследнее в силу физических ограничений неосуществимо. Следовательно, необходимо получить равенство

VIозначает, что при

первом и втором измерениях величины падающих на фотоприемник потоков , - должны быть равны. Это достигается следующим образом. Перед измерениями интенсивность „ посредством регулирования опорного напряжения устанавливают так, чтобы Ig 7 IQI ; la I. Тогда можно записать, что при суммарной регистрации

М, 1, - I, ; М I - 1 (3)

оо

Следовательно, для обеспечения минимизации действия флуктуации в выражении (2) необходимо поддерживать разность М I а - I.

Устройство содержит блок 1 питания спектральной лампы , оптическую систему 3, атомизатор 4, фотоприеМ- ник 5, буферный усилитель 6, разностный каскад,, систему 8 регистрации. Выход буферного усилителя 6 связан с одним из входов усилителя 10 мощности. В качестве последнего можно использовать дифференциальный усилитель fоперационный усилитель), дополненный умощняющим выходным каскадом на транзисторе- На второй вход усилителя мощности подключен источник 9 опорного напряжения. Выход усилителя мощности связан с источником 11 корректирующего излучения, световой поток которого через систему 3 попадает на фотоприемник. Система 8

515

регистрации содержит устройство 12 разделения 1 мпульсов. (на фиг. не даны сигналы синхронизации блока 12), Выход блока 12 связан с входами ло- гарифматоров 13 и 14. Их выходы подключены на вычитающее устройство 15, которое нагружено на цифровое табло 16 (например цифровой вольтметр).

Устройство работает следующим разом.

Блок 17 выполняет функции генератора импульсов и синхронизирует все блоки. Блок 17 может быть в простр й- шем случае выполнен на двух г енера- торах типа Г5-54, связанных по входа синхронизации. Блок 17 вырабатывает импульсы, приведенные на фиг.2 (эпюра а), которые управляют блоком 1. Последний вырабатывает импульсы типа приве/1енных на фиг.2 (эпюра а). В простейшем случае блок ) может быть выполнен на двух транзисторах, в коллекторы ко.торых подключена лампа 2, а базы подключены на выходы синхронизации блока 17. При этом изменение сигнала на базах транзисторов блока 1 приведено на фиг. 2 (эгпора а).

На фиг.2 (эпюра б) приведен примерный вид светового потока, излучаемого лампой 2. Можно показять, что концентрация определяемого элемента при длительностях с, и t2 существенно разных, причем t-, ) L ., определяется следующей формулой

1 Я.

г AD l2

bfU

где &D - оптическая плотность;

4(11 - разность коэффициентов атомного поглощения; Ьф|)ЬФг флуктуации фотоприемника

при освещении световыми потоками Ф, и Ф.

Видно, что для уменьшения погрещ- ности измерений, вызванных влиянием флуктуации cf, и (pj фотоприемника 5, необходимо выполнение равенства Ф( rfi- Это достигается следу ощим образом. При отсутствии пробы в атомизаторе интенсивность источника 1 1 посредством источника 9 опорного напряжения и усилителя 1 О мощности устанавливают так, что , и (фиг.2, эпюра Ь). Для этого обратную связь с выхода блока 6 на вход блока 10 временно отключают. После ее восстановления на вход блока 10 посту

4 6

суммарны сигн;эл о г JI;IMTI 2 и 11, Если, например, интеиси(И1ос-. ги лампы 2 увеличивается,то за счрт об ратной связи интенг.ивность источника 1 1 шается инаоборот (фиг.2).Ерезультате на входе фотоприемника 5 пс/ии-ржинае г- ся )1еизменный светопоп гюток, что приводит к равенству ., --- Г.-.

TaKia образом, при рьтулиронании

интенсивности блока I 1 , сигнал Л I, или i 12 всегда дополняет суммарны; световой сигнал до величины I,.

Одновременно на вход pa: ногтног С

каскада 7 поступает с:игиал с выхода блока 6 и выхода усилитгля 10 мощности. Поскольку iiocj e;i: Hii снгнги пропорционален Д, 1UIH ЛТл на разностного кагкала 7 1Я|.-тся исKOMV.m сигЕгап I, или ,, , iio икла;; ип. - моЕ фотоприемника и эти сигналы одинаков. После разделсни;: снгиллои блоком 12 они логарифмирую гг.я б шками 13 и 14, вычитаются блоком 15 н индицируются блоком 16.

Так им образом, п р с иму ш е (- т в о м п р о д- лагаемого ycTpoiicTRa ги ред ир 1тотц- ном является более ныспкаи тс-чность измерс} ий за счет ком;:(М1(:апни шумит,

вносимых фотоумножителем.

Формула и я о б D е i о н и я

снг налов падающих и про пг. ллих череч аналитит .ескую яче11ку и расчетным путем определяют нскоь ый . 1Ы ат , о т л и ч а ю щ и i; с я тем, то, с

целью повыигения точности ии-юреиин, рабочие сигналы измеряют одиш рсмснно с дополнительным светоЕ ым сигналом, интенсивность которого перед измерениями устанавливают не N HbL;e иятенсивности наибольщего рабочего сигнала, при этом в процессе измсфений интенсивность дополнительного сигнала устанавливают равной текущей разности между его первоначальной ннтенсивностью и интенсипност1зю регистрируемого рабочего сигнала.

сриг.г