Спектрометрический анализатор

 

СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР химического состава поверхности металлических изделий, содержащий оптический спектрометр с системой отбора анализируемого излучения и электронно-регистрирующим устройством с самописцем, генератор микроискры , блок программного управления, и канеру-штатив с размещенным в ней держателем изделия с механизмом перемещения и узлом установки аналитического промежутка, отличавщ и и с я тем, что, с целью повышении точности и упрощения автогштизации линейного микроанализа методом скаипропания малых участков поверхностного слоя крупногабаритных изделий сложной формы, держатель изделия дополнительно снабжен неподвижной опорной стойкой, электрически соедиё ненной с генератором микроискры и установленной -с возможностью . (Л I механического контакта ио линии с поверхностью изделий в зоне микроискры перпендикулярно оптической оси системы отбора анализируемого излучения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (11) (51)4 G 01 J 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с с, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3604121/24-25 (22) 10.06.83 (46) 23.10.85. Г>юл. Р 39 (72) В.tl.l óäþêèí, Л,Ф.Эрнандес, 10.П.Иванов, В.А.Краснопрошин, Г.К.Лапенков, Л.А.Пастернак и Г.В.Артюхин (53) 535.8(088.8) (56) Патент США Р 4 289 402, кл. G 01 J 3/10, опублик. 1981.

Установка для микроспектрального анализа HCA-1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ЛОМО, 1969, с. 7-12. (54) (57) СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР химического состава поверхности металлических изделий, содержащий оптический спектрометр с системой отбора анализируемого излучения и электронно-регистрирующим устройством с самописцем, генератор микроискры, блок программного управления. и камеру-штатив с размещенным в ней держателем пзделия с механизмом перемещешш и узлом установки аналптическогo промежутка, о т л и ч à Iu шийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения автоматизации линейного микроанализа методом сканирования малых участков поверхностного слоя крупногабаритных изделий сложной формы, держатель изделия дополнительно снабжен неподвижной опорной стойкой, электрически соединенной с генератором микроискрь( и установленной с возможностью механического контакта по линии с поверхностью изделий в зоне микроискры перпендикулярно оптической оси системы отбора анализируемого излучения.

1186962

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в машиностроении, авиа- и автомобилестроении, металлургии для анализа распределения химического соста- 5 ва по глубине поверхностного слоя металлических изделий.

Цель изобретения — повышение точности и упрощение автоматизации линейного микроанализа методом скани-1О рования малых участков поверхностного слоя крупногабаритных изделий сложной формы.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый спектрометрический ана.пизатор; на фиг. 2 и 3 — узел установки аналитического промежутка.

Лнализатор содержит спектроиетр 1 с системой отбора анализируемого излучения, электронно-регистрирующее устрой< TDQ 2 cHHQIIHczTåì 3, соединенное с генератором 4 иикроискры и блоком 5 программного управления полным циклом анализа, и камеру-штатив 6 °

П камере-штативе 6 на рельсе 7 спс-,;троиетра 1 установлен стол"основание 8 и закреплен с помощью зажимМых винтoB 9, позволяющих регулировать установку всей камеры-штатива 6 поперек оптической оси системы отбо- 30 р;. излучения °

Па столе-основании 8 установлена плита l0. Узел установки аналитического промежутка содержит металлическую неподвижную опорную стойку 11, которая через изолятор 12 закреплена на плите 10. К скошенной поверхности стойки 11 я<естко с воэможностью рсгулпрогкп и разьеиа подсоединена иеталли-1ескал спорная пластина 13 40 с вырезом в ее верхней части. !

: 1;оверхпости стойки 11 обращенноЛ. в v I ñ, сну окна 1 t для отбора анелин;руеиого излучения прикреплена изоляционная пластина l5, являю- 45 щепал опорной и направляющей поверхностью для держателя 16 противоэлектюда 17. Перед стойкой 11. на плите 10 установлены две цилиндрические направляющие 18 для вертикального 5О переисщения дерясателя 16. Между направляющими 18 в кронштейне 19, установленном под плитой 10, закреплен микрометрический випт 20, резьбовой конец которого взаимодействует 55

r. резьбовыи отверстием держателя 16, обеспечивая ему вертикальное пере.мещение по направляющим 18. Лимб 21 винта 20 служит для установки и отсчета величины аналитического промежутка 22.

В верхней части держателя 16, выполненной в виде тонкой металлической пластины, закреплен металлический, круглого сечения, Г-образный стержень 23, отогнутый конец которого расположен перпендикулярно к пластине держателя 16 и обращен в сторону окна 14. Этот отогнутый конец стержня 23 служит опорой противоэлектрода 17, выполненного из гибкой металлической проволоки, Противоэлектрод 17 имеет форму полупетли, вершина которой является его рабочей зоной. Концы проволочной полупетли нал1отаны на катушки 24 и 25.

Для обеспечения заданного угла петли противоэлектрода 17 проволока протянута дополнительно через вспомогательные,стержни 26 и 27. Для предотвращения смещения проволочной петли со стержня 23 о»а прижата к пластине держателя 16 бобышкой 28 пружинной пластины 29.

Катушка 25 на изоляционной втулке 30 подвешена к плите l0 и с помощью пруяжны 31 и регулировочной гайки 32 находится в поджатом состоянии, что обеспечивает заданное усилие проворота катушки 25 на втулке 30 и натяжение противоэлектрода 17.

Катушка 24 жестко соединена с валом электродвигателя 33, установленного . на кронштейне 34, который также подвешен к плите 10.

Металлическая поверхность катушек 24 и 25 электроизолирована от остальных деталей камеры б. На направляющей 35, закрепленной на плите 10, установлен с возиожпостью перемещения вдоль оптической оси системы отбора анализируемого излучения ползун 36.

Ползуп 36 несет две подпружиненные, электроизолированные от него металлпческие плоские опоры 37, электроизолированный упор 38 и откидное на оси 39 устройство 40 пржкима с двумя прижимными винтал и 41 и фиксатором 42.

Опоры 37, упор 38 и устройство.40 приж1иа служат для установки в них и зажиме изделия, например шестерни 43. Для установки ее анализируемой поверхности 44, например косого среза зуба, служит пластина 13, образующая своей кромкой перпендику1186962 перемещения на цилиндрическом участке ходового винта 45 с помощью пружины 58.

Иа втулке 59 в кожухе 60 закреплен палец 61, который проходит через диск зубчатого колеса 57 и таким образом жестка связывает зубчатое колесо 57 с ходовым винтом 45. При осевом перемещении зубчатого колеса 57 палец 61 служит направляющим.

Для ручного перемещения ползуна 36 на диске зубчатого колеса 57 установлена рукоятка 62, свободно пропущенная через отверстие в диске кожуха 60.

Электродвигатели 50 и 53, стойка 11 с опорной пластиной 13 и держатель 16 имеют электрическпе выводы соответственно 63 и 64, 65 и 66 и 67 и 68. При этом выводы 63 и 64, 65 и 66 подключены к входам блока 5 программного управления, предназначенного для автоматического управления последовательностью и продолжительнастью включения электродвигателей 50 и 33, искрового разряда в ана35 лярно оптической аси линию опоры для анализируемой поверхности 44. Несущая поверхность опор 37 расположена ниже . уровня линии опоры для анализируемой поверхности 44. 5

Ползун 36 взаимодействует с ходовым винтом 45, установленным в стенке 46, которая закреплена на плите 10 перпендикулярно к направляющей 35. В отверстии стойки 46 ходовой винт 45 зафиксирован от осевого перемещения.

Величина перемещения палзуна 36 контролируется индикатором 47 перемещения и двумя концевыми выключателями 48, закрепленными на стенке 46. Регулировку величины перемещения осуществляют путем изменения вылета двух штоков 49, воздействующих на концевые выключатели 48 цепи 20 электродвигателя 50. Заданный вылет штоков 49 по отношению к кронштейну 51, закрепленному на ползупе 36, фиксируется винтами 52, а заданный вылст штока 53 индикатора 47 по отношению к степке 46 — винтом 54.

Электродвигатель 50 установлен на кронштейне 55 стенки 46. С валом электродвигателя 50 жестко соединена шестерня 56, с которой находится 10 в зацеплении зубчатое колесо 57, установленное с возможностью осевого литическом промежутке 22 от генератора 4 микроискры электронно-регистрирующего устройства 2 с самопис,ev. 3 и электродвигателя (не показан) подачи диаграммы самописца 3, а выводы 67 и 68 подключены к генератору 4 мпкроискры.

Аналитический промежуток 22 равен кратчайшему расстоянию между наивысшей точкой проволочной петли 17, протянутой через отогнутый конец стержня 23, и линией опоры анализируемой поверхности 44 на опорную пластину 13, причем обе крайние точки аналитического промежутка 22 расположены на перпендикуляре к анализируемой поверхности 44.

Камера-штатив 6 имеет откидную крьшпсу 69, закрывающую доступ к деталям, находящимся под напряжением.

В камеру-штатив 6 вмонтирована увеличительная система (не показана) для наб:псдепня за зоной аналитического промежутка 2".

Спектраметрическпй анализатор работает следующ1оч образом.

Б блоке 5 программного управления устанавпивают заданную последовательность и продолжительно"ть работы электродвигателей 50 и 33, генератора 4 микроискры и электродвигателя привода диаграммы самописца 3, электронно-регистрирующего устройства 2.

Откидыва1от крышку 69 камеры-штатива 6, Затем с помощью блока 5 программпога управления включают электродвигатель 50 и устанавливают ползун 36 на заданное расстояние от ,стойкй 11. Ползуп 36 на заданное расстояние можно установить и вручную, Для этого необходимо, нажав на рукоятку 62, вывести из зацепления зубчатую пару 56 и 57 и вращением рукоятки G2 передвинуть ползун 36.

При установке ползуна 36 винты 52 должны быть отпущены и после настройки штоков 49 и 53 — зажаты.

Освободив фиксатор 42, откидывают устройство 40 прижима.

Исследуемое иэделие, например шестерню 43, устанавливают в камеруштатив 6, для чего, например, два

его зуба, противоположных анализируемому, размеща|от соответственно на две опоры 37, прнжпмая шестерню 43 к упору 38, а анализируемую поверхность 44 зуба устанавливают на опор1186962 ную пластину 13 стойки 11, располагая границу косого среза на линии опоры. Для исключения экранирования излучения разряда шестерня 43 занимает наклонное положение к оптической оси системы отбора излучения.

При этом анализируемая зона поверхности 44 располагается на оси аналитического промежутка 22, что контролируется встроенной в камеру-штатив 6 лупой с окулярпой сеткой и перекрестием (не показаны).

Лналитический промежуток 22 устанавливают по величине и центрируют на оптической оси системы отбора излучения в спектрометр 1 с помощью винтов 9 (центрируют камеру-штатив 6 па рельсе 7). При этом регулируется расположегше опорной пластины 13.

Г помощью вппта 20, поворачивая .тпггl0 2 1, fI;. .J>E H lfiQ>o > Io ггаправляг гщим 18 держатель 16 с протпвоэлектродом 17 в вертикальном направлении, контролируя установку аналитического промежутка 22 с помощью системы отбора излучения в спектрометр 1 п ьстроепной в камеру-штатив 6 лупы.

Поворотом устройства прижима 40 опускают прижимные винты 41 на поверхность шестерни 43, фиксируют положение устройства 40 фиксатором 42 и винтами 41 и, наблюдая в лупу, добиваготся плотного прилегания анализируемой поверхности 44 к линии опоры а пластине 13 и к упору 38.

Винтами 52 и 54 фиксируют положение штоков 49 и 53, соответствуюшее заданному пределу перемещения ползуi,à 36 и положению штока 53 в инди-.

«аторе 47.

Закрг,гвагот крьпггку 69 и запускают блок 5 программного управления.

Сигнал управления с блока 5 запуска.ет генератор 4 микроискры и возбуждает микроискру в аналитическом про:.еж -тке 22, Зта микропскра используется для центровки спектрометрического анализатора при его монтаже.

При анализе необходимость всех опе раций центровки, кроме центровки Ь анализируемой зоны изделия и самого изделия, отпадает и дальнейшая работа анализатора происходит следующим образом.

По истечении времени "обжига" управляющий сигнал с генератора 4 ьключает электронно-регистрирующее

После продвижения шестерни 43 индикатор 47 измеряет величину ее перемещения. Это позволяет с учетом уклона косого среза и наклона шестерни 43 к оптической оси снять с индикатора 47 показание глубины последующей зоны анализа.

Временной импульс для включения электродвигателей 50 и 33 самописца 3, выработанный в блоке 5 управления,используется для повторения описанного цикла работы до включения концевых выключателей 48, ограничивающих заданный предел перемещения исследуемой шестерни 43 в камере-штативе 6, что возвращает спектрометрический анализатор в исходное состояние.

В результате автоматических циклов на диаграмме самописца будет г графически изображена гистограмма устройство 2 и спектрометр 1 для регистрации концентрации анализируемого химического элемента в аналпзируе5 мой зоне. По накоплении необходимой информации устройство 2, спектрометр 1 и генератор 4 отключаются.

Сигнал отключения из устройства 2 поступает в блок 5, что вырабатывает

10 в последнем сигнал подключения самописца 3 к устройству 2 на заданное время для измерения и графической регистрации анализируемой концентрации химического элемента, По окон15 чании заданного времени измерения блок 5 включает на одно и то же заданное время работы электродвигатель самописца 3, а также электродвигатели 33 и. 50. При этом приемная катушка 24, жестко связанная с валом электродвигателя 33, получает вращение, и оболокенггая зона поверхности противоэлектрода 17 заменяется на свежую, а ползун 36 с закрепленной на нем шестерней 43 при взаимодейст.вии с вращающимсл ходовым винтом 45 передвигается и, таким образом, передвигается на заданное расстояние исследуемая шестерня 43 и, следовательно, автоматически устанавливается новая заданная зона анализа; электродвигатель самописца 3 продвигает на заданное расстояние диаграммную ленту и графически регист35 рпрует величину глубины следующей анализируемой зоны поверхности.

1186962

79 бЗ БЧ распределения концентрации химического элемента, например углерода, по глубине поверхностного упрочнен ого слоя зуба шестерни.

19

Z3

26

29

1186962

118G9G2

Составитель А.Траут

Редактор Н.Пушненкова Техред О.Ващишина Корректор Т.Колб

Заказ 7185 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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