Устройство для атомно-абсорбционного анализа микропримесей

 

COKH СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК „ (19) (51)5 G 01 N 21/72

ГО УДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

BE ОМСТВО СССР (Г СПАТЕНТ СССР) К ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4829974/25.

29.05.90

07.02.93е Бюл. М 5

Творческое объединение "Драматургикая мастерская"

М.И. Файнгольд

Хавезов Н. и Цалев Д. Атомно-абсорбнный анализ, М.: Химия, 1983, с, 74.

Львов Ь. Атомно-абсорбционный спектьный анализ. М.: Наука, 1966, с. 150.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АТОМНО-АБСОРБОННОГО АНАЛИЗА МИКРОПРИМЕСЕЙ

Сущность изобретения; устройство для мно-абсорбционного анализа микроприей включает поглощающую ячейку, исник света, расположенный сбоку от ической оси поглощающей ячейки, при(21 (22 (4 (7:1 че (7 (5 ци ра. (5

Ц (5 ат ме то

3 е и с ч со со мо пр ни гй до пе

Изобретение относится к атомно-аббционной спектрометрии, .в частности онструкции устройства для атомно-аббционного анализа микропримесей, и ет быть йспольэоквано во всех отраслях мышленности, где требуется определеследовых количеств металлов или друвеществ в продуктах этих отраслей. ример в химической, пищевой, золотоывающей, нефтедобывающей и нефтеерабатывающей;

Известно устройство аналогичного начения, содержащее источник света, приник излучейия, две фокусирующие линзы езонатор s виде четырех вогнутых зеркал оглощающей ячейкой между ними, в катве которой используется щелевая гока. Система расположена в вертиьной плоскости таким образом, что ocy- . емник излучения и резонатор в виде системы оптически связанных" между собой вогнутых зеркал, между которыми помещейа поглощающая ячейка. Одно из зеркал выполнено полупрозрачхййм, отрааа ощие поверхности зеркал совпадают с поверхностями противолежащих вершинных частей вытянутого эллипсоида вращения, между источником света и йолупрозрачным зеркалом расположена длиннофокусная выпуклая линза в положении, при котором сает от источника собирается в ближнем к этому . зеркалу фокусе зллипсоида. Приемник излу-: чения расположен йа пфодолЬной оси эл- l липсоида эа полупрозрачным зеркалом; а ., оптическая ось поглощающей ячейки совпадает с большой Отсыл эллипсоида. 1 ил. ществляется пятикратное прохождение пуч- — а ка света через поглбщающую ячейку.

Такое устройство имеет следующие не- О) достатки: факел щелевой горелки значи- . тельно уже зондирующего луча, поэтому вклад в полезный сигнал дает лишь небольшая часть регистрйруемого световода потоска и кроме того,. поскольку в устройстве описанной конструкции пучок света при каждом новом прохождении смещается по );а высоте, число его полеэнйх прохождений а ограничено высотой аналитической зоны пламени. Оба эти фактора ограничивают увеличение полезного сигнала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому техническому решению является устройство для атомно-абсорбционного

1793339 анализа микропримесей, выбранное в качестве прототипа.

Устройство-прототип содержит источник света, поглощающую ячейку, приемник излучения, резонатор в виде системы оптически, связанных меж@у:собой и вогнутых зеркал, при этом оси источника и приемника совмещены под углом.

Недостатками устройства являются большие размеры резонатора и невозможность использования поглощавщих ячеек с . малой угловой апертурой, кроме того, невысокая величина полезного сигйала не позволяет снизить предел:обнаружения в тех . случаях, когда он определяется дробовыми шумами приемника.

Сущность изобретения заключается в т ом, что s устройстве для атомно-абсорбционного анализа микропримесей; содержащем источник света, приемник излучения, резонатор в виде системы оптически связанных между собой. вогнутых зеркал с расположенной между ними поглощающей ячейкой,. отражающие поверхности зеркал совпадают с поверхностями противолежащих вершинных частей вытянутого эллипсоида вращения, на большой оси которого рэсположейа поглощающая ячейка, при этом одно из зеркал выполйено полупрозрачным, между источником излучения и полупрозрачным зеркалом на оси источника расположена линза, фокус которой совмещен с фокусом эллйпсоида, э после полупрозрачного зеркала на продолжении большой оси эллипсоидэ установлена дополнительная собйрающая линза, в фокусе которой расположен приемник излучения.

На чертеже схематично изображено устройство для атомно-абсорбционного анализа микропримесей.

Устройство для атомно-абсорбционного эйализа микропримесей содержит источйик 1 света, в качестве которого может быть использована спектральная лампа, например с полым катодом, или лазер, приемник

2 излучения (монохроматор) и резонатор, выполненный в виде двух вогнутых зеркал 3 и 4: первого и второго от источника 1 света соответственно. Отражающие поверхности зеркал 3 и 4 составляют вершинные части вытянутого эллипсоида вращения с фокусами F1 и Fg, ближним и дальним от источнйкэ

1. света соответственно. Зеркала 3 и 4 расположены на большой оси эллипсоида. (Обозначенная штриховой линии ей часть поверхности эллипсоида отсутствует). Первое от источника 1 света зеркало 3 выполнено непрозрачным, а второе зеркало 4. выполнено полупрозрачным. Между зеркалами 3 и 4 на одной оси с ними расположена поглощающая ячейка 5, в качестве которой в описываемом варианте используется пламя щелевой или полутрубчатой горелки.

Кроме того, заявляемое устройство содержит две фокусирующие линзы 6 и 7. Нэ оптической оси линзы 6 установлен источник 1 света, фокус линзы 6 совмещен с фокусом эллипсоида Fz и она установлена под углом к большой оси зллипсоида, обеспечи1 вэющим попадание светового-потока на второе от источника 1 света зеркало 4.

Линза 7 также оптически связана с зеркалом 4 и, кроме того, с приемником 2 излучения.

Взаимное расположение источника 1 света, фокусирующей линзы 6 и резонатора позволяет вводить пучок света в резонатор, минуя первое зеркало 3, что позволяет избежать значительных потерь светового потока

20 при входе его в резонатор, имеющих место

s устройстве-.прототипе. Это также позволяет выполнить первое от источника света зеркало 3 непрозрачным, что дополнительно . уменьшает потери светового потока.

Выполнение зеркал вогнутыми в виде вершинных частей вытянутого эллипсоида вращения и совмещение фокуса первой линзы с дальним от источника света фокусом эллипсоида необходимо для обеспечения

3С многократного прохожденйя светового потока через поглощающую ячейку без его рассеяния и размывания.

Принцип действия. заявляемого устройства основан на том, что всякий луч, и рошед35 ший через один из фокусов вытянутого эллипсоида вращения после зеркального отражения от его поверхности проходит через второй фокус эллипсоида.

Заявляемое устройство работает следу4О ющим образом.

Включают источник 1 света. Пучок света попадает на линзу 6 и фокусируется в точке, совпадающейс.дальним от источника 1 света фокусом Fz эллипсоида, После прохожде45 ния через фокус Fg все лучи пучка света падают на полупрозрачное зеркало 4 с коэффициентОм отражения г "- 1. При этом небольшая часть пучка света, равная! — r «1, проходит сквозь зеркало 4 и о помощью5О линзы 7 фокусируется на входной щели приемника 2 излучения. Остальная, большая часть пучка света, равная r, отражается от зеркала 4, проходит через поглощающую ячейку 5 и собирается по указанному выше

55 свойству эллипсоида в ближнем от источника 1 света фокусе F< эллипсоида. Затем, пройдя через фокус Fi, пучок света попадает нэ зеркало 3, выполненное непрозрачным, отражается от него, проходит через поглощающую ячейку 5 и по тому же свойству

1793339 дений пучка света через поглощающую ячейку 5 и тем самым достигается максимально возможное отношение сигнал/фон.

Ф о р мул а из о бр е те н и я щиеповерхностизеркалСовпадаютсповерУстройство для атомно-абсорбционно- хностями противолежащих вершинных часг анализа микропримесей, включающее тей вытянутого эллипсоида вращения, на о тически связанные источник излучения, большой оси которого расположена поглои глощающую ячейку, резонатор и прием- щающая ячейка, при этом одно из зеркал н к излучения, при этом оси источника и выполнено полупрозрачным, между источиемника совмещены под углом, а резона- ником излучения и полупрозрачным, между рвыполненввидесистемыоптическисея-. ис-.очнйком излучения и полупрозрачным нных между собой вогнутых зеркал, зеркалом на оси источника расположена жду которыми размещена поглощающая линза, фокус которой совмещен с фокусом я ейка, о т л и ч а ю щ е.е с я тем, что, с целью эллипсоида, а после полупрозрачного зеру еличения отношения сигнал/шум, умеешь- кала на продолжении большой оси эллипения размеров резонатора и обеспечения соида установлена дополйительная зможности использования поглощающих . собирающая линза, в фокусе которой распоеек с малой угловой апертурой, отражаю-:: ложен приемник излучения. т э в я осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва. Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 зллипсоида, собирается в фокусе Fz эллипоида и затем попадает на:зеркало 4. При том опять небольшая часть пучка света, авная 1 — r «1, проходит через зеркало 4 линзу1, направляющую его на щель примника 2 иэлучейия, а большая часть пучка вета отражается от зеркала 4 и весь проесс повторяется.

При каждом очередном отражении пуча свега угол между ним и большой осью ллипсоида уменьшается, так что весь пучок овета остается в пределах резонатора и

0 имается к его оси. благодаря этому обесечивается неограниченное число прохож5 Таким образом описанная конструкция устройства для атомно-абсорбционного айализа микропримесей позволяет мйнимизировать потери светового потока; поступающего в резонатор, и увеличить тем самый

10 йо сравнению с прототипом йа два порядка и более величину полезного сигнала, что видно из йриведеннога ниже расчета величины полезного сигнала в заявляемом устройстве и устройстве-прототипе.

15