Устройство для эмиссионного спектрального анализа Советский патент 1991 года по МПК G01J3/443 

Изобретение относится к технике спектрального анализа и может быть использовано для контроля состава различных материалов.

Цель изобретения - повышение точности анализа.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит дуговой источник 1 возбуждения, входную щель 2, пару световодов 3 и 4, многоэлементный фотоприемник 5, диспергирующий элемент 6, блок 7 управления, блок 8 сопряжения и блок 9 сравнения.

Дуговой источник 1 возбуждения включает в себя дуговой генератор 10 и электроды 11 и 12.

Входная щель 2 расположена в фокусе диспергирующего элемента фокальной плоскости которого расположена первая группа 13 элементов фото- приемникч 5, регистрирующих спектр. Входные торцы световодов 3 и 4 размещены по обе стороны от входной ще- ли 2 на равных расстояниях от нее. Выходные торцы световодов 3 и 4 размещены над вторым и третьим элементами 14 и 15 фотоприемника.

Диспергирующий элемент 6 может быть выполнен в виде вогнутой дифракционной регаетки. Влок 7 управления может быть выполнен по известным схемам. Он предназначен для управления работой фотоприемника 5 и считыванием информации через блок 8 сопряжения. Последний также известен и представляет собой интерфейс для подключения к ЭВМ.

Устройство работает следующим образом.

о ел

В источнике 1 луговой генератор 10 побуждает дуговой шнур между -электродами 11 и 12, излучение от которого поступает на входную щель 2 г и входные торцы световодов 3 и 4. Излучение с выходных торцов световодов 3 и 4 поступает на второй и третий элементы 14 и 15 фотоприемника 5, а излучение, прошедшее через щель 2, JQ разлагается диспергирующим элементом 6 в спектр и падает на первую группу 13 элементов фотоприемника 5. Электрические сигналы с группы 13 элементов фотоприемника 5 считываются с по- 15 мощью блока 7 управления, поступают f в блок 8 сопряжения, а сигналы с второго и третьего элементов 14 и 15 сравниваются в блоке 9 сраннения между собой.20

Когда центр изображения дугового шнура совпадает с центром входной щели 2, световые сигналы, падающие на входные торцы световодов 3 и 4 будут равны, при считывании электрические 25 сигналы с элементов 14 и 15 фотоприемника 5, на которые направлены выходные торцы световодов, также будут равны. В этом случае блок 9 сравнения разрешает выдачу сигналов с первой 30 группы 13 элементов фотоприемника 5, на которые падает спектр исследуемого вещества. В случае смещения центра изображения от центра.входной щели .2 световые сигналы, падающие на 35 входные торцы световодов 3 и 4, будут различны5сигналы с элементов 14 и 15 фотоприемника 5 также будут различны. Блок 9 сравнения в случае выхода этих сигналов 43 заданного интервала до ормирует сигнал запрета на считывание с блока 8 сопряжения во внешние устройства для дальнейшего анализа.

Таким образом, информация, считанная с фотоприемника 5, используется в 45 случае, когда центр изображения дугового шнура располагается на определенном расстоянии от центра входной щели 2. Число таких считываний информации с фотоприемника 5 фиксируется JQ за время регистрации спектра пробы, после чего производится их усреднение.

Для оценки эффективности устройства примем, что выходной сигнал фотоприемника 5, флуктуирующий в результате смещения центра изображения дугового шнура от центра входной щели 2, петь случайная величина с равномерной плотностью распределения вероятностей.

Дисперсия выходного сигнала А, в результате того, что Фиксируются только те значения сигнала, когда центр изображения дугового шнура расположен на определенном расстоянии от центра входной щели 2, ограничивается значением Д., определяемым порогом срабатывания блока 9 сравнения. Таким образом, уменьшая порог срабатывания блока 9 сравнения, можно получить довольно малое значение дисперсии Д . Вероятность того, что выходной сигнал с фотоприемника 5 попадет в интервал, определяемый дисперсией Д , равна отношению Д к Л. Необходимым условием работы устройства является попадание хотя бы одного сигнала, считанного с фотоприемника 5, в интервал за время регистрации спектра пробы,равное 2 мин, в течение которого при времени накопления 250 мс можно произвести 480 считываний. Вероятность выполнения этого условия можно подсчитать по формуле

Р 1,- (1 - At/b,)H,

где п - число считываний с фотоприемника 5.

Уменьшение погрешности устройства происходит в соответствии с уменьшением дисперсии выходного сигнала фотоприемника 5 в &, /ф-4 раз.

Можно показать, что с надежностью р 0,997 устройство обеспечивает повышение точности в 95 раз.

Формула изобретения Устройство для эмиссионного спектрального анализа,содержащее дуговой источник возбуждения, входную щель, расположенную в фокусе диспергирующего элемента, многоэлементный фотоприемник, первая группа элементов которого установлена в фокальной плоскости диспергирующего элемента:, выходы первой группы элементов много элементного фотоприемника соединены с информационными входами блока сопряжения, блок управления, первый и вторые выяоды которого подключены к управляющим входам соответственно многоэлементного фотоприемника и блока сопряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения -точности анализа, устройство снабжено блоком сравнения, парой

световодов, входные торцы которых установлены на равных расстояниях по обеим сторонам от центра входйой щели, выходные торцы световодов подведены к второму и третьему элементам многоэлементного фотоприемника, выходы которых подключены к первому и вто рому входам блока сравнения, выход которого является выходом разрешения считывания устройства, выходы блока сопряжения являются информационными выходами устройства.