Способ анализа газов, жидкостейи ТВЕРдыХ ТЕл Советский патент 1981 года по МПК G01J3/12 

Изобретение относится к абсорбцио ному анализу и может быть использовано в. спектрофотометрических или опт ческих абсорбционных анализаторах, дл определения состава среды. Известны способы абсорбционного ангшиза, в которых точность измерени зависит от стабильности источника из лучения, пропускания оптической системы и т .д. 1 . Наиболее близким техническим реше нием к предлагаемому является способ анализа газов, жидкостей и твердых тел путям измерения оптико-абсор ционных свойств Ъднолучевым фотометром с модуляцией поглощения измеряемой пробы 2 . Недостатком данного способа является малая точность измерений. Цель изобретения - повышение точности измерений. . . Она достигается тем, что электромагнитное излучение после прохождения через измеряемую пробу фильтруют по спектральным составляющим неизмер емых компонент и пропускают через эталонную пробу с модулируемым погло щением, причем модуляцию поглощения анализируемой пообы осуществляю гто закону ACyF(t), а модуляцию поглощеия эталонной:пробы - по закону CoF{t + Т/2), где А - амплитуда модуляции поглощенияанализируемой пробы; В - амплитуда модуляции поглощения эталонной пробы; концентрация измеряемого компонента в анализируемой пробе-;CQ- концентрация из5леряёмого компонента в этаионной пробе;Т - период модуляадчи, а периодическая функция ) удовлетворяет соотношение F(t) +F(t+X.) const (1) Затем,., изменяя амплитуду модуляции поглощения эталонной прОбы В, уравнива- ют амплитуды модуляции и при СдВ- RC по глубине модуляции поглощения эта- лонной пробы определяют концентрацию измеряемого компонента в анализируемой пробе в соответствии с зависимостью(2) На чертеже приведена c2ieMa устройства для осуществления предлагаемого способа. Устройство содержит источник 1 излучения, кювету с анализируе 4ой пробой 2, фильтр 3, кювету с эталонной пробой 4, приемник 5 излучения , усилитель б, элемент 7 изменения поглощения анализируемой пробы, элемент 8 .изменения поглощения эталонной пробы, генератор 9 для управления элементами изменения поглощения, испол.нительный механизм 10, заслонку ц.

Работа устройства происходит следующим образом.

. Элемент изменения поглощения периодически облучает анализируемую пробу. При облучении происходит периодическое изменение населенностей энергетических уровней молекул (или атомов) И, таким образом, осуществляется мо-. дуляция поглощения анализируемого образца. Интенсивность потока излучения прощедшего через анализируемую пробу Л ( -О ) равна

з,(,)f(t), ,,)

где ОдСл))- интенсивность потока излучения на входе н анализируемую пробу; У(л))- спектральный коэффициент

поглощения i-го компонента в анализируемой пробе; С - концентрация 1-го компонента в анализируемой пробе; 2 - длина хода лучей электромагнитного излучения в анализируемой пробе: А - амплитуда модуляции поглощения аг1ализирусмой пробы,F(t) - модуляции поглощения анализируемой пробы; п - число компонентов. В анализируемой пробе в качестве фильтра 3 может использоваться элемент, содержащий все нeизмepяe 1ыe компоненты, содержащиеся в анализируемой пробе.

Пусть измеряемым компонентом является 1л -и компонент в анализируемой пробе/ тогда интенсивность потока излученр я прошедшего через фильтр определится как

3,()-:i,a)).f(J (4)

Эталонная проба содержит измеряемый компонент с известной концентрацией С{,|, и интенсивность потока излучения 3jCi)) может быть определена ка

з()о/;.;)Г(т)2эт , (г где В - амплитуда модуляции прглощеиия эталонной пробы; 9д.-- длина хода лучей в эталонной пробе. В .ес.зе приемника излучения испольа/ет:я приемник, выходной сигнал которого пропорционален скорости изменения потока излучения на его входе

np PJIj PblVJSC- Jdi )

где КПР коэффициент определяемый

конструктивными параметрами приемника излучения; Дл) - рабочий спектральный диапазон;

S (-0 ) - спектральная чувствительность приемника излучения, т.е. приемник не реагирует на постоянную составляющую. 5потока излучения.

Из выражения (4) и (5) при выполнении условия (1) значение выходного сигнала приемника излучения имеет вид

3 (f)rVC-)eC DDH5t,

&V

4t rM 4 or0-Cx..I-)|s(,,( .

Выходной сигнал приемника- 5 излучения усиливается усилителем б и поступает на исполнительный механизм 10,

который перемещает заслонку 11 и,

таким образом, изменяет амплитуду модуляции поглощения эталонного образца до тех пор, пока выходной сигнал приемника излучения не станет

равным нулю.

Из выражения (7) видно, что равенство выходного сигнала приемника излучения нулю наступит при выполнении условия:

:8)

q,A О

GO, В

Тогда

В

(9)

При выполнении условия (8) по выражению (9) определяют концентрацию измеряемого компонента в анализируемом образце.

Условию (1) удовлетворяет большинство периодических функций, в том 0 числе и разрывные. Поэтому реализация модуляции поглощения по предлага.емому способу не может вызвать технических трудностей.

Предлагаемый способ используется для прецизионного анализа веществ и на его основе возможно создание оптических абсорбционных анализаторов на различные вещества в широком диапазоне концентраций. Формула изобретения Способ анализа газов, жидкостей и твердых тел путем измерения оптико65 абсорбционных свойств однолучевым фотометром состоящий в том, что излучение пропускают через измеряемую пробу с модулируемым поглощением отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений излучение, прошедшее через измеряемую пробу, фильтруют по спектральным составляющим неизмеряемых компонент и пропускают через эталонную пробу с модулируемым поглощением, причем модуляцию поглощения измеряемой пробы осуществляют по закону (t), а модуляцию поглощения эталонной пробы по закону BCoF(t + т/2),

где А - амплитуда модуляции поглощения анализируемой пробы; В - амплитуда модуляции поглощения этсшонной пробы; Cjj- концентрация измеряемого компонента в анализируемой пробе;

Ср- концентрация измеряемого компонента в эталонной пробе; Т - период модуляции,

.а периодическая функция удовлетворяет т;оотношенйю

F(t) + F(t + Т/2) const. 5 Затем, изменяя амплитуду модуляции поглощения эталонной лробы В, уравнивают амплитуды модуляции и по глубине модуляций поглощения эталонной пробы определяют концентрацию измеряемого 0 компонента в анализируемой пробе в соответствии с зависимостью

,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 5 1. Шишловский А.А.Прикладная физическая оптика.М., Физматгиз, с. 629-645, 1961.

2. Авторское свидетельство СССР 421888, кл. G 01 J 3/12, 1974.