Резонансный монохроматор Советский патент 1983 года по МПК G01J3/42 

Изобретение относится к устройствам для выделения узкой полосы спект ра источника излучения бездисперсионным способом и может быть использовано а атомно-абсорбционных и атомно- флуоресцентных спектрофотометрах.

Известны резонансные монохроматоры, основанные на резонансном поглощении фотонов в атомных парах и со- . держащие ячейку с атомными парами элемента 1.

Среди недостатков этих устройств. можно выделить наличие нежелательной фоновой эмиссии, которая дрстигает фотоумножителя и складывается из собственного излучения на резонансных частотах и присутствующих линий газанаполнителя, и ограниченный срок службы резонансного монохроматора, обусловленный прежде всего процессами диффузии атомов из источника атсялного пара во внутренний объем , монохроматора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является резонансный монохрсяматор, включающий корпус/ в котором расположен термический источник нейтральных атомов и ловушка с устройством для ее охлаж дения и выполнены спектральные окна

для входного светового излучения и переизлученного резонансного излучения. В этом монохроматоре фоновая эмиссия устранена за счет того, что в качестве источника атомов был использован термический эффузионный испаритель, расположенный в вакуумированном до давления не более х10 Па д)азборном корпусе, что позволяет формировать выходящий из сопла атомный пар в виде пучка нейтральных атомов. Свет с произвольньм спектральным составом через входное окно фокусируется на пучок атомов. В пуч5 ке происходит поглощение только фотонов резонансного излучения и спонтанное переизлучение во всех направлениях. Часть переизлученного фотопотока через выходное окно падает на

20 фотоумножитель. Окна и выходное Сопло эффузионного испарителя расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях ловушки.

Срок службы такого монохроматора

25 определяется временем полного испарения металла из испарителя. Для повторного использования сконденсировавшегося в ловушке металла монохрома тор нужно разгерметизировать,

30 разобрать, извлечь из ловушки металл, повторно загрузить его в испа ритель, собрать, откачать до рабочего давления. Затраченное на это время превышает время первоначальной наладки монохроматора. Практически металл из ловушки повторно не используется. Небольшой срок службы монохроматора является недостатком известных устройств.

цель изобретения - увеличениесрока ра-боты резонансного монохроматора за счет многократного использования Металла, загруженного в источник атоного пара, без его разборки.

Поставленная цель достигается тем что резонансный монохроматор, содержащий корпус монохроматора, в котором расположены термический источник нейтральных атомов, ловушка, устройство для охлаждения ловушки, при это в корпусе монохроматора выполнены спектральные окна для входного светового излучения и переизлученного резонансного излучения, снабжен нагревательным элементом, размещенным в ловушке, ловушка снабжена трубкой, соединяющей ловушку с термическим источником нейтральных атомов, а устройство для охлажденияловушки выполнено с возможностью возвратно-поступательного перемещения.

На чертеже изображен предлагаемый монохроматор.

Монохроматор состоит из герметичного корпуса монохроматора 1,внутри которого создают вакуум не менее 1,. Внутренний объем корпуса монохроматора перегородкой 2 с отверстием разделен на две секции: секцию ловушки 3 и секцию испарителя 4 В секции испарителя 4 размещен термический источник- нейтральных атомов 5, обогреваемый вольфрамовым нагревателем 6, расположенным в верхней камере термического источника нейтральных атомов , в нижнюю камеру термического источника нейтральных атомов загружается высокочистый металл 7 (например, цинк), спектр которого необходимо выделить. В секции ловушки 3 выполнены: окно 8 для входного светового излучения и ок-но 9 для переизлученного резонансного излучения, который детектируется фотоумножителем 10. В секции ловушки 3 размещена ловушка 11, в неф расположен нагревательный элемент 12 (например, вольфрамовая спираль), а за ней устройство 13 для охлаждения ловушки. Устройство 13 для охлаждения ловушки . имеет корпус устройства для охлаждения ловушки 14 в виде сильфона, связанный одним концом с центральным стрежнем 15 устройства 13 для охлаждения ловушки, примыкающим к ловушке 11, а другим - жестко закрепленный на стенке корпуса монохроматора 1. Охлаждение ловушки производят

проточным хладагентом или за счет (Теплопроводности центрального стержня 15 устройства для охлаждения ловущки. Ловушка 11 трубкой 16 соединяется с терьшческим источнике нейтральных атомов 5. На стаНках ловушки 11 конденсируется металл 17.

Устройство работает следующим образом.

Устройство 13 для.охлаждения ловушки прижато к ловушке 11, охлаждая ее при этом в верхней части- трубки 16, которая также охлаждается, образуется пробка, предотвращающая поступление атомного пара в ловушку через нее.

При включении термического источника нейтральных атомов 5 происходит обогрев загруженного в него определя.емого вещества, атомы которого через сопло источника попадают в секцию ловушки 3 в виде пучка нейтральных атомов, куда через окно 8 направляется входное световое излучение, содержащее резонансное излучение и сфокусированное на пучок нейтральных атомов. В зоне пересечения входного светового потока и пучка нейтральных атомов происходит селективное поглощение резонансного излучения атомами с последующим переизлучением во всех направлениях на резонансных частотах. Часть резонансного излучения, испущенного во всех направлениях, регистрируется фотоумножителем 10, расположенным под углом 90° к направлению падающего на пучок нейтральных атомов потока входного света. Пройдя зону взаимодействия с излучением, пучок нейтральных атомов попадает на охлаждаемую поверхность ловушки 11, где конденсируется в виде твердого металла 17.

Возврат сконденсировавшегося на стенках ловушки металла осуществляется следующим образом.

Устройство 13 для охлаждения ловушки путем сжатия корпуса устройства для охлаждения ловушки, вьшолненHde в виде сильфона 14, отводят от ловушки 11, тем самым устраняется отвод тепла от нее. После этого включают нагревательный элемен 12, нагревающий стенки ловушки до температуры, при которой металл, сконденсировавшийся на ее стенках переходит в жидкое состояние и по трубке 16 возвращается в разогретый термический источник нейтральных атомов 5. В процессе возврата металла давление в монохроматоре необходимо увеличить до 1,3x10 Па для предотв защения напыления металла в этот момент на спектральные окна 8 и 9.

Предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами.

Время, необходимое для возвргиаения сконденсировавшегося в ловушке

металла в испаритель, составляет не более 15 минвместо 6 ч, затрачиваемых ранее. При этом отпадает необходимость в разгерметизации монохроматора. В среднем при каждом возвращении в испаритель сливается до 90% сконденсировавшегося в ловушке металла. Это дает возможность использовать металл первой загрузки не менее десяти раз и увеличить время работы монохроматора до его разгерметизации и повторной загрузки испарителя не менее чем в восемь раз. В рззульт те многократного использования испаряемого металла испаритель можно изготовить меньших размеров и тем самым уменьшить мощность, подводимую к испарителю. При возвращении высокочистого металла лз ловушки в испаритель исключается возможность его загрязнения.

Формула изобретения

Резонансный монохроматор, содержащий корпус монохроматора, в котором

расположены термический источник нейтральных атомов, ловушка, устройство для охлаждения ловушки, при этом в корпусе монохроматора выполнены спектральные окна для входного светового излучения и переизлученного резонансного излучения, о т л и ч а ю-, щ и и с я тем, что, с целью увеличения срока работы резонансного монохроматора без его разборки он снабжен нагревательные элементом, размещенным в ловушке, ловушка снабжена трубкой, соединяющей ловушку с термическим источником нейтргшьных атомов, а устройство длч охлаждения ловушки

выполнено с возможностью возвратнопоступательного перемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Palermo Е. and all. Theoretir cal and experimental evolution of

Resonance monochromators Atomic Absorption Spectrometry. Anal. Chem, 1973,45, 1594.

2.Авторское свидетельство СССР . по заявке 2819591/25,

кл. G 01 J 3/42, 13.03.80.