Способ определения элементного состава аэрозольных частиц

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ, включающий воздействие на аэрозольную среду импульсным лазерным излучением, инициирующим оптический пробой в среде , и регистрацию эмиссионного спектра излучения факела, образовавшегося при пробое, по -которому судят об элементном составе частиц, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона размеров анализируемых частиц в сторону меньших размеров, на аэрозольную среду вначале воздействуют излучением с интенсивностью в несколько раз меньшей порога оптического пробоя в течение 10 - 10 с, после чего интенсивность излучения увеличивают вьше порога оптического пробоя и дополнительно регистрируют адсорбционный спектр поглощения паров аэрозольных частиц,используя излучение факела, прошедшее через образованный лазерным пучком канал с парообразной фазой (Л аэрозоля, по которому судят об элес ментном составе частиц малых размеров, г сл о:) Т/ риг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(5r) G 01 и 15/00, 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCXOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.(21) 3457768/18-25 (22) 23,06,82 (46) 23.07.85. Бюл. 11 27 (72) О.А.Волковицкий, В.М.Гаврилов, С.Л.Голуб, С.В.Захарченко, Л.П.Семенов и А.М.Скрипкин (71) Институт экспериментальной метеорологии (53) 543.275(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 234733, кл. С 01 N 21/12,1967.

2. Патент США Р 3463591, кл. G 01 N 21/00, 1969 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ, включающий воздействие на аэроэольную сре- ду импульсным лазерным излучением, инициирующим оптический пробой в среде, и регистрацию эмиссионного спектра излучения факела, образовавшего"

„„Я0„„1111567 A ся при пробое, по .которому судят об элементном составе частиц, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона размеров анализируемых частиц в сторону меньших размеров, на аэрозольную среду вначале воздействуют излучением с интенсивностью в несколько раз меньшей порога оптического пробоя в те-3 "4f чение 10 — 10 с, после чего интенсивность излучения увеличивают выше порога оптического пробоя и дополнительно регистрируют адсорбционный спектр поглощения паров аэрозольных частиц, используя излучение факела, прошедшее через образованный лазерным пучком канал с парообразной фазой аэрозоля, по которому судят об элементном составе частиц малых размеров

fiff567

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может использоваться в метеорологии, в службе контроля загрязнения природной среды и контроле технологических процес- сов.

Известен способ определения элементного состава аэрозольных частиц, заключающийся в осаждении или фильтрации частиц, смешивании их с газообразной взрывчатой средой, проведении взрыва и исследовании элементного состава частиц спектральными метода (1 .

Недостатками являются необходимость1> длительной фильтрацииаэрозоля исложность приготовления пробы для анализа., Наиболее близким техническим решением к описываемому является способ определения элементного составааэро-. зольных частиц, включающий воздействие на аэрозольную среду импульсным лазерным излучением, инициирующим оптический пробой в среде, и регистрацию эмиссионного спектра излучения 2 факела, образовавшегося при пробое, по которому судят об элементном составе частиц (2) .

В результате воздействия интенсивного лазерного излучения аэрозоль- 3 ные частицы испаряются и их пары, нагреваясь до высокой температуры, служат источником эмисионного спектра, по которому судят о наличии тех или иных элементов, входящих в состав аэрозольных частиц.

Цель изобретения — расширение диапазона размеров анализируемых частиц в сторону меньших размеров.

Поставленная цель достигается 49 тем, что в способе определения элементного состава азрозольных частиц, включающем воздействие на аэрозольную среду импульсным лазерным излучением, инициирующим оптический про- <5 бой в среде, и регистрацию эмиссионного спектра излучения факела, образовавшегося при пробое, по которому судят об элементном составе частиц, на аэроэольную среду вначале воздейст- 50 вуют излучением с интенсивностью в несколько раз меньшей порога оптичес«8 -Ф кого пробоя в течение 10 — 10 с, после чего интенсивность излучения увеличивают выше порога оптическо- 55

ro пробоя и дополнительно регистрирунл. адсорбционный спектр поглощения паров аэрозольных частиц, используя излучение факела, прошедшее через образованный лазерным пучком канал с парообразной фазой аэрозоля, по которому судят об элементном составе частиц малых размеров, На фиг. 1 изображен лазерный импульс, воздействующий на аэрозольную среду; на фиг. 2 — схема реализации способа определения элементного состава аэрозольных частиц.

На фиг. 1 показано, что интенсивность лазерного излучения, в тел чение времени ., ниже оптического пробоя, а при g. -выше оптического пробоя. На фиг.2 показаны импульсный лазер 1, пучок лазерного излучения 2, аэрозольная среда 3, зона оптического пробоя 4, зеркало 5, регистрирующая спектральная аппарату-. ра 6.

Слабосфокусированное излучение импульсного лазера облучает аэрозольную среду, причем вначале интенсивность лазерного импульса в несколько раз меньше порога оптического пробоя в данной среде и составляет

5 — 50 Дж/см, а время облучения—

2 от 10 до 10 с, при этом частицы, меньшие 10 мкм, испаряются. Затем интенсивность лазерного импульса увеличивают выше порога оптического пробоя 10 Вт/см, что приводит а 2 к образованию плазмы оптического пробоя. Свечение плазмы оптического разряда собирается зеркалом таким об разом, чтобы оно при этом проходило через область испарения аэрозольных частиц, По резонансным линиям поглощения на фоне сплошного спектра излучения плазмы оптического пробоя, полученньач спектрорегистрирующей аппаратурой, определяют элементный состав частиц аэрозольной среды. Адсорбционный спектр позволяет определить элементный состав частиц и получить количественные оценки концентрации исследуемых элементов.

Описываемый способ чувствителен к веществу аэрозоля тонкодисперсных фракций и позволяет получать информацию о поступлении в атмосферу вредных веществ, загрязняющих окружающую среду.

1111567 .Составитель Л.Макальский

Редактор С.Титова ТехредТ.Фанта Корректор,О.Тигор

Заказ 4515/5 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, 113О35, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4