Устройство для спектрального анализа Советский патент 1982 года по МПК G01J3/00 G06K9/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА

- изобретение относится к эмиссионном спектральному анализу, предназначено . для автоматизации анализа и может быть использовано при экспрессном массовом анализе геологических, геохимических, технологических проб и других образцов. При использовании метода теневого графика устройство может также использоваться для автоматизации рентгенди ьрактометрйческого, термического и других видов анализа, в которых используются непрерывные (не дискретные) спектры. Известны устройства для спектрального анализа с фоторегистрацией спектра, в которых влияние неравномерности подачи пробы на стабильность спектра исключено, так как интенсивность спектральных линий интегрируется во времени Известны также устройства для авто матической расшифровки спектров, зарегистрированных на фотопластинках С13 Однако время, необходимое на обработку фотопластинок, снижает зкспрессность анахгаза. Имеют место также ошибки анализа из-за неравномерности эмульсионного слоя: Кроме того, учитывая количество спектральных анализов (15млн. в год только по Министерству геологии СССР), стоимость потребных для регистрации этих анализов фотопластинок оказывается значительной. Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство для спектрального анализа, содержащее источник эмиссионного спектра, монохроматор с развертывакнцим устройством, фотопряемник с усилителем фототоков и визуальное устройство для отображения спектра. В этом Ариборе пуч света от источника воз ждения направляется в монрхромагор, где с помощью диспергирующей системы разлагается в спектр, который с определенной частотой сканируется относительно выходной шели монохроматора. Попадающие на выходную щель монохроматора линии преобразуются фотоумножителем в эпек39трические сигналы, усиливаются и подаются на электроннолучевую трубку, развертка которой синхронизирована с разверткой спектра. Таким образом, на экране электроннолучевой трубки наблюдается изображение определенного участ. ка спектра, прцчем высота ликов пропор циональна интенсивности соответствующих им спектральных линий, а следова тельно, и кйнцентраций химических элементов в анализируемой пробе 2 . Heдodтaткoм известного устройства являются невозможность автоматизации анализа и трудность проведения экспрес анализа. Цель изобретения - повышение экспрессности и автоматизации анализа. Цель достигается тем, что в устройстве для спектрального анализа, содержащем источник эмиссионного спектра, монохроматор с развертывакмцим уст ройством, фотоприемник с усилителем фототоков и визуальное устройство для отображения спектра, упомянутое визуальное устройство выполнено на запоми- накшей электроннолучевой трубке (ЭЛТ) и снабжено закрепляемыми около ЭЛТ фотопластинками с эталонными спектрами по числу одновременно определяемых элементов, системой механической развертки, зарегистрированного на ЭЛТ и эталонных спектров, фотоканалами, со.цержашими фогоприемники, схемы сравнен и регистрирующие ячейки для преобразов ния спектров ,в электрические сигналы, и регистраторами содержаний элементов анапизируемой пробы, причем фотоприемн ки фотоканалов соединены через схемы сравнения и интегрирующие ячейки с индикаторами (регистраторами) содержаний элементов в анализируемой пробе. При этом с целью автоматизации видов, анализа, результатами которых явля ются недискретные спектры, например рентгендифрактограммы, термограммы, кардиограммы, усилитель вертикального отклонения ЭЛТ снабжен генератором и модулятором высокочастот.ных колебаний для реализации метода теневого графика. Эталонные спектрограммы формируются путем контактного фотографировани изображения эталонных образцов с последукнцим ретушированием (удалением ли ний, не несущих информации). Сигнал, подаваемый на вертикальные отклоняющие пластины ЭЛТ, предвари-, тельно моаулируется высокой частотой, поэтому пики спектра оказываются внутри заполненными. Это позволяет про74водить на предлат аемом устройстве автоматический рентгенодифрактометричес- кий, термический и другие анализы, есии вместо сканирующего монохроматора установить дифрактометр, термоанализатор и т.п. На чертеже прецсгавлена функциональная схема устройства. Устройство содержит источник 1, ска- нирующий монохроматор 2, снабженный фотоприемником 3, соединенный через модулятор 4, снабженный высокочастотным генератором 5, с вертикальными отклоняющими пластинами 6, ЭЛТ 7, го- ризонтальные пластины 8 которой подключены к блоку 9 развертки, который синхронизирован от датчика 10 крайних положений развертывающего устройства монохроматора 2.. Окопо экрана ЭЛТ 7 неподвижно закреплены фотопластины 11 с, эталонными спектрами по числу анализируемых химических элементов. Над экраном ЭЛТ и фотопластинами расположена подвижная каретка 12 со щелями 13, над которыми на каретке укреплены фотоприемники 14 и 15. Под фотрпластинами находятся осветительные лампы 16 либо линейной (уц- линенной) конструкции и неподвижно закрепленные, либо точечные и укрепленные на каретке 12. Концы карет си 12 снабжены отверстиями с винтовой нарезкой и опираются на ходовые винты 17, механически связанные между собой и с электродвигателем 18, Фогоприемник 14 соединен либо через инвертор 19 (есяи отопластины 11 обычные, негативные), либо непосредственно (есгш фотоппастины 11 позитивные, т.е., чем ярче линия, тем прозрачнее ее изображение) с первым входом схем 20 сравнения. Фотоприемники 15 соединены со вторыми входами схем 20 сравнения, выходы которых через интегрирующие ячейкг 21 соеди-г иены с индикаторами (регистраторами) 22. Модулятор 23 ЭЛТ 7 соединен через дифференцирукнцую ячейку 24 с модулятором 4. Устройство работает следующим образом. . Включается источник 1, в нем сжигается проба, излучение которой раз пагается в спектр сканирующим монокроматором 2.Линии спектра поочередно попадают на фотоприемник 3. Электрический сигнал фотоприемника модулируется с помощью модулятора 4 и попадает на вертикатшные отклоняющие 11лас -ины

G ЭЛТ 7. Благодаря синхронной раз вертке луча ЭЛТ на накопительной сетке (маске) ЭЛТфрр мируется электроста гическое изображение эмиссионного спектра пробы. Благодаря тому, ,что-эа время сжигания пробы происходит несколько циклов сканирования спектра, ЭЛТ запоминает интегральный, усредненный спектр, в котором отсутствуют искажения из-за неравномерной скорости ежигания пробы.

После сжигания пробы включается электродвигатель 18, а ЭЛТ 7 переключается на режим считывания. Каретка

12 начинает перемешаться, благодаря чему фотоприемники 14 и 15 сканируют изображения исследуемого и эталонных спектров. В момент совпадения положени спектральных линий исследуемого и эталонного спектров на выходе соответству- ющей схемы 2О сравнения появляется сигнал, пропорциональный отношению интенсивностей анализируемой и эталонной, линии. Сигналы отдельных совпадений суммируются ячейкой 21 и отображают- ся (регистрируются) индикатором 22, шкала которого проградуирована в значениях концентрации химического элемента. В конце сканирования каретка 12 останавливается, заряд на маске ЭЛТ 7 стирается, и таким образом устройство подготавливается к новому анализу. Масштабы изображения спектра по горизонт,али и вертикали градуируются соответствуюшими регуляторами ЭЛТ. Сигнал модулятора 4 после дифференцирования ячейкой 24 поступает на электрод 23 ЭЛТ, так что яркость изображения становится независимой от скорости перемещения электронного луча по экрану ЭЛТ. Схе ма 2О сравнения калибруется по эталонным смесям.

При замене источника 1 -и моиохроматора 2 на автоматизированный рентгеновский дифрактометр, термоанализатор, ИК--спектрометр и т.п. возможно автоматическое проведение соответствующих анализов, вплоть до выдачи конечного результата анализа, напри мер, фазового анализа пробы или диагностики образца минерала или горной породы. Устройство может использоваться и в других

областях, например в медицине, дпя соацания авгоматического диагностирующего карциографа.

Использование устройства позволяет повысить экспрессность и автоматизацию анализа во всех указанных областях.

Формула изобретения

и эталонных спектров, фотоканапами, содержащими фотоприемники, схемы сравнения и интегрирую1цие ячейки дпя преобразования спектров в электрические сигналы, и регистраторами соцержаний элементов анализируемой пробы, причем фотоприемники фотоканалов соединены через Схемы сравнения и интегрирующие ячейки с регистраторами содержаний элементов анализируемой пробы.i

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Дубровин А. Н., Дийнова Г. А., Касаткин В. И. Использование временных разверток спектра в спектральном анализе.-; Журнал . прикладной спектроскопии, 18, № 2, 1973, с. 305г-308.