Устройство для спектрального анализа электропроводных материалов

 

Изобретение относится к спектральному анализу и может быть использовано для проведения анализа электропроводных материалов без предварительной механической пробоподготовки. Устройство содержит корпус с разрядной камерой, в котором выполнены отверстия для подвода и отвода газов, приэлектродную диафрагму с отверстиями, на которой установлен электрод, являющийся контролируемым образцом, кольцевую газораспределительную камеру, коническое отверстие для подачи стабилизирующего газа, выполненное в виде кольцевой конической щели, расположенной между корпусом и диафрагмой, снабженной калиброванной прокладкой, и световод, размещенный в одном из окон корпуса, при этом верхняя секция приэлектродной диафрагмы выполнена электропроводной, а нижняя - диэлектрической. Нижняя секция корпуса выполнена электрогазоподающей, а в верхней секции корпуса угол наклона образующей при вершине конической поверхности выполнен выше 85^o относительно осевой линии устройства. Нижняя секция корпуса и противоэлектрод снабжены радиаторами воздушного охлаждения. Техническим результатом изобретения является снижение мощности дугового разряда без снижения аналитических возможностей устройства с переводом его на воздушное охлаждение. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к спектральному анализу и может быть использовано для проведения анализа электропроводных материалов без предварительной механической пробоподготовки.

Известно устройство для спектрального анализа, содержащее корпус с разрядной камерой, электрод, являющийся контролируемым образцом, газораспределительную камеру, диафрагму, между которой и корпусом выполнена кольцевая коническая щель, и прокладку, имеющую набор зубьев, с основаниями, опирающимися на наружнюю поверхность кольцевой газораспределительной камеры (1).

Недостатком известного устройства является то, что оно не рассчитано на работу со световодами на передвижных спектрометрах.

Известно также устройство для спектрального анализа, содержащее двухсекционный корпус с разрядной камерой, в которой выполнены отверстия для подвода и отвода газов, двухсекционную приэлектродную диафрагму с отверстиями, на которой установлен электрод, являющийся контролируемым образцом, кольцевую распределительную камеру, выполненную в корпусе, коническое отверстие для подачи стабилизирующего газа, выполненное в виде кольцевой конической щели, расположенной между корпусом и диафрагмой, при этом корпус и диафрагма изготовлены с разъемом по поверхности конической щели, снабженной по внешнему периметру разъема колиброванной прокладкой, имеющей набор клиновидных зубьев, а световод размещен в одном из окон корпуса (2).

Недостатком этого устройства является сравнительно большой межэлектродный промежуток, обуславливающий применение разряда повышенной мощности, вызывая необходимость применения водяного охлаждения.

Изобретение направлено на снижение мощности дугового разряда без снижения аналитических возможностей устройства с переводом его на воздушное охлаждение.

Для этого в известном устройстве для спектрального анализа электропроводных материалов, содержащем двухсекционный корпус с разрядной камерой, в которой выполнены отверстия для подвода и отвода газов, двухсекционную приэлектродную диафрагму с отверстиями, на которой установлен электрод, являющийся контролируемым образцом, кольцевую газораспределительную камеру, выполненную в корпусе, коническое отверстие для подачи стабилизирующего газа, выполненное в виде кольцевой конической щели, расположенной между корпусом и диафрагмой, при этом корпус и диафрагма изготовлены с разъемом по конической щели, снабженной калиброванной прокладкой, с набором клиновидных зубьев, а световод размещен в одном из окон корпуса, верхняя секция приэлектродной диафрагмы выполнена электропроводной, а нижняя - диэлектрической, нижняя секция корпуса выполнена электрогазоподающей, а в верхней секции угол наклона образующей при вершине конической поверхности, как и на конической поверхности нижней секции приэлектродной диафрагмы, ограничивающих кольцевую коническую щель, формирующую стабилизирующий вихревой поток, выполнен выше 85^o относительно осевой линии устройства, причем распределительные отверстия верхней секции камеры выполнены конгруэнтно с входной частью вихреобразующих каналов калиброванной прокладки, а нижняя секция корпуса и противоэлектрод снабжены радиаторами воздушного охлаждения, выполненными в виде радиально смонтированных пластин, при этом минимальные промежутки между радиаторами выполнены выше величин межэлектродного промежутка, а световод установлен на оптической оси, проходящий через один из промежутков, образованных между пластинами наружного радиатора корпуса.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство с разрезом по оси канала, формирующего стабилизирующий дугу вихревой поток, и биссектрисе зуба калиброванной прокладки.

На фиг. 2 изображен вид сверху калиброванной прокладки с частью верхней секции корпуса.

На фиг. 3 изображен вид снизу на систему воздушного охлаждения.

Устройство состоит из приэлектродной диафрагмы, состоящей из электропроводной верхней секции 1 и из диэлектрической нижней секции 2, выполненной разъемно с верхней 3 и нижней 4 секциями корпуса, в щель между которыми помещена калиброванная прокладка 5, служащая для формирования вихревого потока стабилизирующего газа через распределительные отверстия 6, выполненные в верхней секции 3 корпуса, кольцевую газораспределительную камеру 7, выполненную в нижней секции 4 корпуса, вихреформирующие каналы 8, зоны прианодного пятна 9 контролируемого образца 10. Вихреобразующие каналы 8 сходятся в отверстие 11 и ограничены внутренней конической поверхностью секции 2 диафрагмы, наружней поверхностью секции 3 корпуса и боковыми поверхностями 12 зубьев 13, выполненных на прокладке 5. Острия зубьев 13 касаются образующей отверстия 11. На оси корпуса размещен противоэлектрод 14 дугового разряда 15, установленного в верхней части газоразрядной камеры 16, расположенной в корпусе. Канал 17 выполнен для подвода стабилизирующего газа в кольцевую газораспределительную камеру 7 с отводом через промежутки между пластинами радиатора 18, расположенным с наружней стороны корпуса 4, и между пластинами радиатора 19, расположенными с внутренней стороны корпуса и охлаждающими противоэлектрод 14 посредством обоймы 20, в которой он установлен.

Световод 21 установлен на оптической оси 22, проходящей через окно 23, образованное одним из промежутков между пластинами радиатора 18.

Верхняя секция 1 приэлектродной диафрагмы выполнена электропроводной, а нижняя 2 - диэлектрической, нижняя секция корпуса 4 выполнена электрогазоподающей, а в верхней секции 3 угол наклона образующей при вершине конической поверхности, как и на конической поверхности нижней секции 2 приэлектродной диафрагмы, ограничивающих кольцевую коническую щель, формирующую стабилизирующий вихревой поток, выполнен выше 85^o относительно осевой линии устройства, причем распределительные отверстия 6 верхней секции камеры 3 выполнены конгруэнтно с входной частью вихреобразующих каналов 8 калиброванной прокладки 5, а нижняя секция 4 корпуса и противоэлектрод 14 снабжены радиаторами 18 и 19 воздушного охлаждения.

Радиаторы 18 и 19 выполнены в виде радиально смонтированных пластин, при этом минимальные промежутки между ними превышают величину межэлектродного промежутка.

Устройство работает следующим образом.

Подача напряжения к контролируемому образцу 10 осуществляется путем его контакта с электрозапитанной верхней секцией 1 приэлектродной диафрагмы. При зажигании дугового разряда постоянного тока, под воздействием вихревого потока газа стабилизирующего прианодный участок дуги 15 вихревого потока газа, формируемого прокладкой 5, происходит электродуговая локальная пробоподготовка разрядом повышенной мощности при токах 15-20 А, после которой осуществляется рабочий спектроаналитичеcкий режим при пониженной мощности разряда установлением тока дуги 10А.

Атомизация металла в зависимости от его марки устанавливается заданием определенного соотношения между нейтральным газом /аргоном/ и воздухом, которые подают в канал 17 при суммарном расходе 150 мл/мин, обеспечивая стабильность разряда, при которой колебания интенсивности аналитических линий оцениваются коэффициентом вариации на уровне 0,01.

Время реализации локальной электродуговой пробоподготовки составляет 5-10 с, время экспонирования 3-5 с для сталей и чугунов, 5-20 с для сплавов на медной и алюминиевой основах.

Пример использования устройства.

Приэлектродная диафрагма наружным диаметром 40 мм изготовлена из омедненного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Диаметр отверстия 4 мм. Толщина вихреобразующей прокладки 0,1 мм, число зубьев 8. Величина межэлектродного промежутка 2 мм. Пластины радиаторов изготовлены из листовой меди толщиной 2 мм. Каждый из радиаторов содержит по 16 пластин. Снижение толщины приэлектродной диафрагмы до 1,5 мм и доведение угла наклона образующей при вершине конических поверхностей, ограничивающих вихреобразующий поток стабилизирующего газа, до величины, превышающей 85^o, позволяет понизить напряжение на электродах укороченного дугового разряда, обеспечивая достаточность воздушного охлаждения.

Использование устройства на передвижном спектрометре, смонтированном на базе электрокара, повышает мобильность установки и ресурс питающих электрокар аккумуляторов; а при его использовании без световода на стационарных спектрометрах, квантометрах или спектроанализаторах докомпоновка их штативов осуществима силами персонала лаборатории.

Источники информации 1. Патент РФ N 1262297 М. Кл. БИ 37, 1986.

2. Патент РФ N 20885870 БИ 21, 1997.

Формула изобретения

Устройство для спектрального анализа электропроводных материалов, содержащее двухсекционный корпус с разрядной камерой, в которой выполнены отверстия для подвода и отвода газов, двухсекционную приэлектродную диафрагму с отверстиями, на которой установлен электрод, являющийся контролируемым образцом, кольцевую газораспределительную камеру, выполненную в корпусе, коническое отверстие для подачи стабилизирующего газа, выполненное в виде кольцевой конической щели, расположенной между корпусом и диафрагмой, при этом корпус и диафрагма изготовлены с разъемом по конической щели, снабженной колиброванной прокладкой, с набором клиновидных зубьев, и световод, размещенный в одним из окон корпуса, отличающееся тем, что верхняя секция приэлектродной диафрагмы выполнена электропроводной, а нижняя - диэлектрической, нижняя секция корпуса выполнена электрогазоподающей, в верхней секции угол наклона образующей при вершине конической поверхности, как и на конической поверхности нижней секции приэлектродной диафрагмы, ограничивающих кольцевую коническую щель, формирующую стабилизирующий вихревой поток, выполнен выше 85^o относительно осевой линии устройства, причем распределительные отверстия верхней секции камеры выполнены конгруэнтно с входной частью вихреобразующих каналов калиброванной прокладки, а нижняя секция корпуса и противоэлектрод снабжены радиаторами воздушного охлаждения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что радиаторы выполнены в виде радиально смонтированных пластин, при этом минимальные промежутки между радиаторами превышают величину межэлектродного промежутка.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что оптическая ось световода проходит через один из промежутков пластин радиатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3