Атомно-абсорбционный анализатор ртути

 

Использование: в аналитическом приборостроении для анализа ртути и других легкоиспаряемых элементов. Сущность изобретения: анализатор содержит высокочастотную безэлектродную ртутную лампу, высокочастотный генератор, поглощающую ячейку, отражатель резонансного излучения ртути, прошедшего через поглощающую ячейку, на лампу, фотоприемник, индикатор. Наличие ртути в анализируемом воздухе регистрируется по изменению нерезонансного излучения лампы. Поглощающая ячейка может быть выполнена в виде тора, в качестве фотоприемника может быть применен кремниевый фотодиод. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для определения содержания паров ртути в загрязненном воздухе.

Известен анализатор для определения ртути, состоящий из источника излучения, абсорбционных светофильтров, люминофора, поглощающей ячейки и фотоумножителя [1] Наличие люминофора и необходимость применения фотоумножителя ограничивают надежность и определяют большие габариты анализатора.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является анализатор, реализующий способ атомно-абсорбционного анализа элемента [2] состоящий в просвечивании анализируемой пробы излучением соответствующей спектральной лампы, дополнительно пропущенным через насыщенные пары этого элемента, и регистрации поглощения пробой нерезонансной линии этого элемента с определенной длиной волны.

Описанный анализатор содержит спектральную лампу, генератор возбуждения разряда в лампе, ячейку с насыщенными парами определяемого элемента, поглощающую ячейку с анализируемой пробой и устройство выделения нерезонансной спектральной линии.

Наличие дополнительной ячейки с насыщенными парами и необходимость применения монохроматора для выделения определенной спектральной линии усложняют конструкцию и определяют большие габариты и ограниченную надежность анализатора.

В предложенном анализаторе, содержащем оптически сопряженные высокочастотную безэлектродную спектральную лампу, наполненную парами ртути, с подключенным к ней высокочастотным генератором, возбуждающим разряд в лампе, поглощающую ячейку с анализируемым воздухом, фотоприемник, выполненный с возможностью регистрации нерезонансного излучения спектральной лампы, и индикатор, по ходу излучения за поглощающей ячейкой установлена поверхность для отражения прошедшего через ячейку резонансного излучения на спектральную лампу, при этом фотоприемник оптически сопряжен непосредственно со спектральной лампой.

В предложенной конструкции анализатора поглощающая ячейка может быть выполнена в виде тора.

Кроме того, в предложенном анализаторе в качестве фотоприемника может быть применен кремниевый фотодиод.

Существенным отличием предложенного анализатора является то, что наличие ртути в анализируемом воздухе регистрируется по изменению интенсивности излучения лампы, а не поглощающей ячейки. Для этого по ходу излучения за поглощающей ячейкой установлен отражатель резонансного излучения ртути, обеспечивающий перенос информации о наличии ртути в анализируемом воздухе непосредственно в излучение лампы. В связи с этим изменено и традиционное положение фотоприемника он расположен по ходу лучей не за ячейкой, а оптически сопряжен непосредственно с лампой и расположен вблизи нее. Все это позволяет упростить конструкцию и повысить надежность анализатора.

Использование в аналитических целях излучения лампы снимает ограничения на взаимное расположение лампы, поглощающей ячейки и фотоприемника. В предложенной конструкции анализатора возможно использование ячейки тороидальной формы. Лампа в этом случае расположена в центре тора, форма отражателя соответствует форме внешней стороны ячейки, фотоприемник расположен над лампой. Таким образом снижаются потери излучения лампы, поскольку используется излучение в большем телесном угле.

В предложенном анализаторе на фотоприемник поступают более интенсивные световые потоки, поэтому возможна регистрация как определенной линии, так и полного нерезонансного излучения лампы. В этом случае в качестве фотоприемника возможно использование кремниевого фотодиода, чувствительного к излучению с длиной волны 4000-12000 , что уменьшает габариты анализатора и упрощает процесс его эксплуатации.

На чертеже изображена структурная схема анализатора.

Анализатор содержит высокочастотную безэлектродную спектральную лампу 1, наполненную парами ртути, высокочастотный генератор 2, возбуждающий разряд в лампе, поглощающую ячейку 3 с анализируемым воздухом, отражатель 4 резонансного излучения ртути, фотоприемник 5, регистрирующий нерезонансное излучение лампы, и индикатор 6.

Анализатор работает следующим образом. Высокочастотный генератор 2 возбуждает разряд в безэлектродной ртутной спектральной лампе 1, около 90% излучения которой приходится на резонансную линию Hg 2537 , соответствующую переходу между подуровнями основного состояния атома Hg. Остальное излучение соответствует атомным переходам из основного на более высокие энергетические уровни, а также комбинационным переходам. Резонансное излучение, отражаясь от отражателя 4, возвращается на лампу 1 и поглощается плазмой разряда. Населенность верхнего подуровня основного состояния атомов Hg в лампе и, следовательно, вероятность комбинационных переходов и их вклад в нерезонансное излучение увеличиваются (так называемый оптогальванический эффект). Установка поглощающей ячейки 3 с анализируемым воздухом между лампой и отражателем уменьшает это дополнительное нерезонансное излучение за счет поглощения резонансного излучения атомами ртути при их наличии в воздухе.

Использование изобретения особенно эффективно при массовом производстве анализаторов ртути в воздухе для бытовых и производственных целей. Изобретение может быть использовано для анализа других легкоиспаряемых элементов.

Формула изобретения

1. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ АНАЛИЗАТОР РТУТИ, содержащий оптически сопряженные высокочастотную безэлектродную спектральную лампу, наполненную парами ртути, с подключенным к ней высокочастотным генератором, возбуждающим разряд в лампе, поглощающую ячейку с анализируемым воздухом, фотоприемник, выполненный с возможностью регистрации нерезонансного излучения спектральной лампы, и индикатор, отличающийся тем, что по ходу излучения за поглощающей ячейкой установлена поверхность для отражения прошедшего через ячейку резонансного излучения на спектральную лампу, при этом фотоприемник оптически сопряжен непосредственно со спектральной лампой.

2. Анализатор по п.1, отличающийся тем, что поглощающая ячейка выполнена в виде тора.

3. Анализатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве фотоприемника применен кремниевый фотодиод.

РИСУНКИ

Рисунок 1