Способ фотометрического анализа жидкостей,аэрозолей и газов Советский патент 1981 года по МПК G01J1/10 

(54) СПОСОБ ФОТОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ЖИДКОСТЕЙ,

1

Изобретение относится к оптике и может быть использовано в абсорбционной фотометрии при количественном анализе ослабляющих излучение жидкостей, газов, аэрозолей, при измерении малых усилений лазерных сред и при проведении других измерений, в процессе которых имеет место изменение оптической плотности прозрачных сред.

Известен способ фотометрического ансшиза, заключающийся в том, что свет от источника излучения пропускают через оптическую систему, предназначенную для разделения луча на два равных по интенсивности луча эталонный и измерительный, модулируют их по интенсивности на 100% по глубине и в противофазе, объединяют их и направляют на фбтоприемник, подключенный к электронной аппаратуре, регистрирукяцей действующее значение переменного электрического сигнала Этот способ относится к тому случаю, когда интенсивности разделенных лучей модулируют без темновых промежутков, т.е. так, что временные интервалы Д t уменьшения интенсивности одного луча и возрастания второго совпадают. АЭРОЗОЛЕЙ И ГАЗОВ

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ фотометрического анализа изменения оптической плотности D различных веществ, заключающийся в том, что путем просвечивания модулированных световых потоков через образец и эталон, определяется разностный сигнал двух световых потоков 2.

10

Недостатком известного способа является его низкая чувствительность к измерению D. Это связано с тем, что в известном способе при D О на выходе фотоприемника присутствует не15стабильный по амплитуде переменный фоновый электрический сигнал UA. Это приводит к непредсказуемым флуктуациям нулевых показаний регистрирующей схемы при D О и ограничивает

20 чувствительность способа. Происхождение сигнала Уф связано с тем,что в моменты At, когда на фотоприемник попадают световые потоки от обоих лучей, вследствие волновой природы

25 света .интенсивность объединенного луча ЗОЕ зависит от разности фаз f между световыми волнами складываемых лучей. В результате при тТс|2. временная зависимость UQK содержит периодические всплески или уменьшени:я в

моменты &t,4To приводит к появлению на выходе фотоприемника фонового переменного электрического сигнала иф.Вследствие флуктуации показателя преломления воздуха, заполняющего фотометр, изменений расстояний между оптическими элементами, вследствие температурного расширения и других факторов величина флуктуирует и вслед за ней флуктуирует непредсказуемым образом 1)0.

Целью изобретения является повышение чувствительности способа. ,

Цель достигается тем, что в способе фотометрического анализа жидкостей, аэрозолей и газов путем пропускания модулированных с частотой аи световых потоков через образец и эталон и определения разности оптических плотностей с помощь измерительной схемы, с помощью модулятора, установленного в одном из световых потоков, осуществляют модуляцию разности фаз световых волн с частотой ОУ такой, что (1 I U -Oul l(s}-2(Jul , где Т- время отклика измеритель.ной схемы на изменение действующего значения электрического переменного сигнала.

На фиг. 1 представлена схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - график зависимости нулевых показаний этого устройства в различных режимах его работы.

Луч от источника света 1 (фиг.1) пропускают через полупрозрачные зеркала 2 и полностью отражающие зеркала 3, модулируют интенсивности разделенных лучей с помощью модулятора 4, помещают на пути лучей измеряемый 5 и эталонный 6 объекты, направляют на фотоприемник 7, соединенный с регистрирующей электронной схемой переменного тока 8, модулируют разность фаз разделенных световых потоков с помощью модулятора 9, выполненного например, в виде двух взаимно скомпенсированных клиньев,один из которых закреплен неподвижно, а другой укреплен на вибраторе 10.

Модуляция разности фаз световых потоков с частотой (t)C я амплитудой kTt приводит к тому, что за время быстродействия электроизмерительного прибора величина V многократно принимает все возможные зиаченйя от О до 2Ek, вследза ней с периойом 1/С1 быстро осциллирует значегфе сигнала Цф. Электроизмерительный прибор не отслеживает этих осцилляции, а вместо этого регистрирует стабильное во времени среднее значение сигнала иф-Уф. Вследствии стабильности значения U достигается стабильность нулевых показаний электронной регистрирующей аппаратуры 7 и повышается чувствительность фотометра в целом. Анализ частотного спектра сигнала Уф показывает, что он состоит из гармоник с частотой Ct и 2wi Для того, чтобы исключить

возникновение медленных вариаций значения U7 на частотах биений/«/-о / и lua-Uvl выполняют приведенные ограничения на эти разности. На-фиг.2 приведены записи нулевых показаний элек5 тронной регистрирующей схемы 7 иА от времени в процентах к величине U показания при перекрытом одном из лучей. Запись 1 получена при выключенном вибраторе 10, т.е. без модуляции

0 f / что соответствует реализации способа прототипа. Запись П получена, когда модулируют величинуЦСмодулятор 9 включен). Из сравнения записей видно, что девиации нулевых показаний при наличии модуляции f в 10 раз

меньше, а, следовательно, чувствительность фотометра выше во столько же раз, чем в ее отсутствие.Таким образом, предложенный способ позволил в 10 раз поднять чувствительность фотсметра.

Формула изобретения

Способ фотометрического анализа жидкостей, аэрозолей и газов путем пропускания модулированных с частотой Ц) световых потоков через образец и эталон и определения разности

оптических плотностей с помощью

измерительной схемы, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности способа, с помощью модулятора, установленного в одном из световых потоков, осуществляют модуляцию разности фаз световых волн с частотой (1/ такой,что

ш / U -ш/Ju;-2a), где tr время отклика измерительной схемы на изменение действукицего значения электрического переменного сигнала. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР

542915, кл. G 01 J 1/04, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР

658409,кл. G 01 7 1/04, 1972

(прототип). % Vf/t/ ак/ t./vtf v..