Способ измерения концентраций примеси

 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам эмиссионного спектрального анализа. Целью является повышение точности измерений при одновременном сокращении времени измерений. Излучение образца, возбдуждаемое истбчником света, поступает на два фотоприемника, выходные сигналы которых измеряются. Концентрация объекта определяется по градуировочному графику на основании измеренного отношения сигналов обоих фотоприемников. Погрешность исключается за счет измерений параметров образца со временем, так как сравнение интенсивности излучения объекта и внутреннего стандарта проводят в один и тот же момент времени. Для устранения погрешности за счет изменений чувствительности отношение сигналов фотоприемников нормируется на отношение сигналов этих же фотоприемников. Концентрация измеряется по формуле: С C, /(Ш-и, ),-и„./(иг и,г) где Uo, и и - сигналы основного детектора при измерениях эталона; И(,г и| - сигнал дополнительного детектора при измерении эталона, U , Ui , Uo2, U - аналогичные величины для . измерения с образцом. 1 ил. i (Л со 4 О СП 3t

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4155 А1 (19) (11) (5D 4 G 01 N 21/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3904489/31-25 (22) 31.05.85 (46) 30.09.87. Бюл. Ф 36 (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. А.Н. Севченко (72) А.Н. Акимов, А.M. Акимова и П.А. Торпачев (53) 543.42(088.8) (56) Вайнфорднер Дж. Спектроскопические методы определения следов элементов. M. Мир, 1979, с. 49, 52-53.

Фадеев В.В., Чубаров В.В. Доклады

АН СССР, 1981, т. 251, У 2, с. 342.

Умутов К.В., Авгуль В.Т. Автоматические приборы в колоночном хроматографическом анализе. М.: Изд-во АН

СССР, 1961, с. 37. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ

ПРИМЕСИ (57) Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам эмиссионного спектрального анализа.

Целью является повышение точности измерений при одновременном сокращении времени измерений, Излучение образца, возбдуждаемое источником света, поступает на два фотоприемника, выходные сигналы которых измеряются. Концентрация объекта определяется по градуировочному графику на основании измеренного отношения сигналов обоих фотоприемников. Погрешность исключается за счет измерений параметров образца со временем, так как сравнение интенсивности излучения объекта и внутреннего стандарта проводят в один и тот же момент времени. Для устранения погрешности за счет изменений чувствительности отношение сигналов фотоприемников нормируется на отношение а

® сигналов этих же фотоприемников ° Концаятрация иамааяатся ца фортцла: С = (/)

= C,(и, V /(U, U„))/fU, U.,/(V, V„), где U, и U — сигналы основного детектора при измерениях эталона; Ц, э сигнал дополнительного детектора при измерении эталона; U<,, (02 ь Ug аналогичные величины для .измерения с образцом. 1 ил.

134155б

Изобретение относится к аналитической химии и эмиссионному спектральному анализу с измерением линий

КР излучения и может найти применение в химическом производстве при контроле состава получаемых продуктов, в частности соединений типа шеелита.

Целью изобретения является повышение точности измерений при одновре- 10 менном сокращении времени измерений.

На чертеже схематически изображено устройство для реализации предлагаемого способа.

Способ состоит в следующем. 15

Поскольку концентрация примеси С определяется по отношению максимальной интенсивности Х< линии KP приме— сн к максимальной интенсивности линии КР основного продукта, которое сравнивается с градуировочной зави— симостью, т.е.

С = К--" (1)

Iq в предлагаемом способе сканирование 25 всего спектра КР образца заменено измерением интенсивности KP на частоте <, соответствующей I и на частоте 4z, соответствующей I . В (1)

К-коэффициент. 30

Кроме того, для устранения погрешности, связанной с изменениями в образце и в окружающей среде за время между измерениями I < и Iz, измерения обоих сигналов проводят одновременно с помощью двух фотоприемников.

Для уменьшения погрешности, связанной с различиями в изменениях с течением времени условий в обоих каналах, включая изменения коэффициента 40 пропускания оптики, чувствительности и темнового тока фотоприемников (ФП) и т.п. введена калибровка по рассе— янному излучению источника возбуждения KP.

Пусть

K< <; U2 г(t) Гг,(2) где К,(t) и К (в) — зависящий от времени коэффициент чувствительности

50 соответственно ФП, измеряющего интенсивность линии КР примеси, и ФП, измеряющего пиковую интенсивность линии KP основного продукта, U (t,) и

U<(t) — напряжения на входах измери- . >5 телей соответствующих каналов. Обозначая зависящие от времени пропускания соответствующих каналов Т,(t) и Tz(t),получим

К<(t )Т,(t..)Ò, к,7 . )т.7 7т" " тз

x-II (4) Поскольку время между измерениями

N u N составляет 1-3 с, изменения

К,, К, Т, и Tz за это время незначительны, т.е. можно принять t

Заметим, что если в предлагаемом способе не совпадают на 1-3 с время измерения концентрации и время коррекции на медленный относительный дрейф характеристик каналов, то при одном

ФП на такое же время не совпадают моменты измерения I и I z, что вносит большую погрешность. Разделив (3) на (4), с учетом (1) получим

С = Ь,К < - ох (5) о< т т, где b = - вЂ,, — постоянная величина.

< 2

Поместив вместо образца эталон с известной концентрацией Сэ примеси и э измерив соответствующие сигналы U„ ,з э э

П 2 U0t> Уо„.находим окончательное выражение для измеряемой концентрации: э

/ 2 о< Т! U02

Сх э (б) Пример. Излучение источника 1 света с частотой о возбуждает КР в образце 2. Излучение КР разделяется на два канала детектирования, основной и дополнительный. Перед фотоприU< (t,) К„(t)", (t)Ò, I, U7t) к,(t Tz7t7i т ! где Т, и Т вЂ” пропускания нейтральных ослабителей, помещаемых перед соответствующим ФП для получения сигнала в диапазоне, в котором измеритель обеспечивает минимальную погрешность измерений. Пропускание нейтральных спектральных ослабителей меняется со

-з временем не более чем на 10, и Т, ! и Т можно считать не зависящими от времени.

Если на оба ФП подать рассеянное образцом по механизму Рэлея излучение источника возбуждения KP с интенсивностью 3 в максимуме линии возбуждения на частоте < и выбрать соот.— ветствующие значения пропускания ней<4 тральных ослабителей Т< и т, то вместо (3) получим

U„(t ) о g,, U., (t,) коррекция изменения чувствительностей каналов, устранено влияние дрейфа и нестабильностей.

Способ измерения концентраций примеси, включающий воздействие íа образец излучения источника возбуждения, регистрацию основным детектором интенсивности излучения примеси в спектральном интервале д,, регистрацию дополнительным детектором интенсивности излучения основного продукта в спектральном интервале 61 калибровку по концентрации эталонным образцом с известным содержанием примеси С, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений при одновременном сокращении времени измерений, после измерений с объектом и после измерений с эталоном не оба детектора подают излучение в спектральном интервале d 9, совпадающем с d4, или с а 2, сигналы детек— торов измеряют отдельно, а концентрацию примеси С находят из выражения э э

/ э 1 01 1 Ц11 U02

С х (С !

v и сигналы основного детектора при измерениях с эталоном соответственно в спектральном интервале 1 и ь < сигналы дополнительного детектора при измерениях с эталоном соответственно в спектральных интервалах а и Ь1„ аналогичные величины при измерениях с образцом.

3 1341556 емниками обоих каналов помещен селектор 3 частоты, имеющий два жестко фиксированных положения относительно обоих фотоприемников. В первом положении элемент 3 пропускает на основ- 5 Ф о р м ной фатоприемник толька излучение KP с частотой 1, на дополнительный фотоприемник — только излучение KP c частотой, где 1, и — частота максимальной интенсивности KP соответст- 10 венка примеси и основного продукта.

Элемент 3 представляет собой четыре расположенных последовательно интерференционных светофильтра, первый из которых имеет максимум пропускания 15 на частоте 1,, второй — на 1, третий и четвертый — на, . В первом положении селектора 3 первый фильтр расположен перед фотоприемникам 4, второй — перед фотоприемником 5, тре- 20 тий и четвертый расположены вне оптического пути излучения KP. Во втором положении элемента 3 первый и второй фильтры выведены из оптического пути измеряемого излучения, третий фильтр 25 расположен перед фотоприемником 4, четвертый — перед фотоприемником 5.

Поскольку интенсивности I, I и I и чувствительности фотоприемников 4 и 5 могут значительно различаться, 30 каждый из фильтров снабжен подобранэ ными ослабителем, с тем чтобы сигна- где U, лы обоих фотоприемников в обоих полоежниях элемента 3 были близки и „ имели величину, близкую к верхней границе выбранного диапазона входных сигналов измерителей 6 и 7. Этим обеспечиваются минимальные и примерно 1 ог равные относительные погрешности измерений выходных сигналов фотоприем- 40 ников 4 и 5. Весь набор интерференционных и нейтральных фиЛьтров закреплен на подвижной раме, которая фик-сируется. Поскольку сигнал примеси Ц, ° и основного продукта измеряют в один 45 и тот же момент времени и проводится у л а изобретения

1341556

Составитель L, Широков

Редактор Э. Слиган Техред И.Попович Корректор A.Èëüèí

Заказ 4430/48 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К--35, Ра тшская наб., д. 4/5

Производственно -полиграфическое предприятие, г „Ужгород, ул. Проектная, 4