Источник света для спектрального анализа

Изобретение относится к спектральному приборостроению. Источник света состоит из генератора, конденсатора, трансформатора, электрода-индуктора, центрального электрода с осевым отверстием, усилителя, который через согласующее устройство охватывается цепью отрицательной обратной связи по току, что позволяет задавать и стабилизировать необходимое значение величины тока, кроме того дуга и первичная обмотка трансформатора включены последовательно, а индуктор подключен к вторичной обмотке этого же трансформатора, что обеспечивает постоянный сдвиг фазы между током дуги и током индуктора. Технический результат - источник света позволяет повысить точность анализа. 2 ил.

 

Изобретение относится к спектральному приборостроению и может быть использовано для получения эмиссионных спектров.

Известен источник света для спектрального анализа [SU 134770, кл. G01J 3/10, 01.01.61], отличающийся тем, что с целью обеспечения высокой точности анализа он выполнен в виде питаемого постоянным током плазмотрона, анод которого имеет отверстие, в которое набивается порошкообразное анализируемое вещество, или изготовлен из анализируемого металла.

Недостатком описываемого аналога является то, что при анализе непроводящих веществ, из которых нельзя изготовить электрод, возникает большая ошибка измерения, т.к. в результате эрозии металлического электрода спектр содержит много линий, мешающих анализу. Эрозия электродов при питании дуги постоянным током превышает 10-9 кг/Кл. Это связано с тем, что электродное пятно, в котором выделяется до 30% энергии дуги, интенсивно разрушает поверхность электрода.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является источник света для спектрального анализа [SU 1654677, кл. G01J 3/10, 07.06.91]. Источник света содержит центральный электрод, который выполнен в виде охлаждаемого водой цилиндра, имеющего осевое отверстие, наполняемое анализируемым веществом, и внешний электрод, охлаждаемый водой. Внешний электрод выполнен в виде одновиткового индуктора и соединен с вторичной обмоткой понижающего трансформатора, первичная обмотка которого, выход усилителя и конденсатор соединены последовательно, а центральный электрод, выход другого усилителя, другой конденсатор и катушка индуктивности также соединены последовательно, причем вход одного усилителя соединен с выходом фазовращателя, вход которого соединен с выходом того же генератора.

Недостатком прототипа является наличие ошибки измерения, связанной с отсутствием стабилизации фазового сдвига на 180° между током дуги и током индуктора, а также отсутствием стабилизации величины тока дуги и тока индуктора.

Техническим результатом изобретения является повышение точности анализа за счет стабилизации фазового сдвига на 180° между током дуги и током индуктора и стабилизации величины тока дуги и тока индуктора.

Указанный технический результат достигается тем, что в схему источника света, состоящую из генератора, конденсатора, трансформатора, электрода-индуктора, центрального электрода с осевым отверстием, включен усилитель, который через согласующее устройство охватывается цепью отрицательной обратной связи по току, что позволяет задавать и стабилизировать необходимое значение величины тока, кроме того, дуга и первичная обмотка трансформатора включены последовательно, а индуктор подключен к вторичной обмотке этого же трансформатора, что обеспечивает постоянный сдвиг фазы между током дуги и током индуктора.

Принципиальная схема источника света представлена на фиг.1. Схема распределения электрического и магнитного полей в аналитическом промежутке представлена на фиг.2.

Источник света содержит генератор 1, усилитель 2, цепь отрицательной обратной связи по току 3, конденсатор 4, трансформатор 5, электрод-индуктор 6, центральный электрод с осевым отверстием 7 (фиг.1).

Источник работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает переменный ток. Усилитель 2 производит усиление переменного тока по мощности. Через согласующее устройство он охватывается цепью отрицательной обратной связи по току 3, что позволяет задавать коэффициент усиления усилителя и стабилизировать необходимое значение тока. Конденсатор 4 и индуктивность первичной обмотки трансформатора 5 образуют колебательный контур, причем параметры этого контура, т.е. величина емкости С и индуктивности L, выбираются соответствующими резонансной частоте, при которых частота колебательного контура совпадает с частотой переменного тока генератора. Трансформатор обеспечивает согласование параметров источника питания и нагрузки, т.е. генератора 1 и индуктора 6. Первичная обмотка трансформатора 5 последовательно соединена с дугой, а вторичная с индуктором 6, в результате ток дуги и ток индуктора сдвинуты по фазе на половину периода колебания.

Ток, протекая по индуктору 6, создает магнитное поле, имеющее осевую и радиальную составляющие (фиг.2, силовые линии 8 магнитного поля). В соответствии с электрическим полем 9, приложенным между центральным электродом 7 и внешним электродом 6, в аналитическом промежутке протекает электрический ток. Радиальная компонента тока разряда и осевая компонента магнитного поля взаимодействуют по закону Ампера. В результате на разряд действует сила Лоренца, приводящая к его вращению вокруг оси. Последовательное соединение первичной обмотки трансформатора 5 с дугой, а вторичной обмотки с индуктором 6 позволяет получить постоянный сдвиг фазы между током в индукторе и током дуги на 180°, что обеспечивает максимальную величину силы Лоренса, т.е. максимальную скорость вращения плазмы в аналитическом промежутке. Усилитель 2 согласующим устройством охватывается цепью отрицательной обратной связи по току 3, что приводит к стабилизации по времени тока дуги, а значит подводимой к разряду энергии, в результате стабилизируются интенсивности излучаемых спектральных линий.

Работа плазмотрона на переменном токе и соответственно наличие в схеме питания генератора 1 переменного тока и усилителя 2 обеспечивают малую эрозию внешнего электрода. В нашем случае переменного тока разряд каждые полпериода формируется заново, причем в нарастающем магнитном поле. Стадия формирования разряда на электроде индуктора не характеризуется наличием ярко выраженного электродного пятна, а имеет объемную природу, т.е. каждые полпериода разряд проходит все стадии своего формирования - стримерного, тлеющего, дугового. Интенсивное разрушение электрода происходит в дуговой фазе разряда. В результате использование переменного тока позволяет уменьшить эрозию электродов, что приводит к обеспечению высокой точности анализа.

Осевое отверстие центрального электрода 7 позволяет, используя устройство подачи пробы, равномерно вводить вдоль оси разряда анализируемую пробу в любом агрегатном состоянии с потоком плазмообразующего газа, что увеличивает продолжительность введения и количество подаваемого в разрядный промежуток вещества и позволяет исследовать его без дополнительной подготовки пробы, при этом повышаются точность анализа и воспроизводимость результатов.

Для количественной оценки стабильности излучения плазмы разряда был определен коэффициент вариации, являющийся стандартным в математической статистике. Для определения коэффициента вариации по линии меди на длине волны λ=2492,15 Å были обработаны 10 спектров излучения, полученные в течение одного эксперимента при идентичных условиях. Коэффициент вариации составил 1,7%.

Такая схема питания и конструкция плазмотрона позволяют возбуждать дуговой разряд переменного тока, который служит источником света для проведения атомно-эмиссионного спектрального анализа с высокой точностью и воспроизводимостью результатов.

Источник света для спектрального анализа, включающий генератор, усилитель, конденсатор, трансформатор, электрод-индуктор, центральный электрод с осевым отверстием, отличающийся тем, что усилитель через согласующее устройство охватывается цепью отрицательной обратной связи по току, кроме того, дуга и первичная обмотка трансформатора включены последовательно, а индуктор подключен к вторичной обмотке этого же трансформатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам, применяемым в спектрофотометрии в качестве излучателя на область спектра от 202 нм до 3500 нм, позволяющим получить интенсивный спектр излучения после монохроматора спектрофотометра.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к области спектрального приборостроения. .

Изобретение относится к калибровке светодиодов и их использованию, в частности, в неинвазивных оксигемометрах. .

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

Изобретение относится к области микроэлектронных и микромеханических устройств и может быть использовано в качестве нагревателя интегрального полупроводникового газового датчика, инфракрасного излучателя адсорбционного оптического газоанализатора, активатора печатающей головки струйного принтера.

Изобретение относится к спектральному анализу, в частности к распылителям порошковых проб, направляемых в источник возбуждения спектра и может быть использовано для спектрального анализа проб ограниченной навески, например, при озолении биологических объектов или в минералогии.

Изобретение относится к импульсным широкополосным источникам некогерентного оптического излучения высокой пиковой мощности и может быть использовано для проведения научно-исследовательских работ, в микроэлектронике, в медицине и других областях.

Изобретение относится к эмиссионному спектральному анализу и может быть применено при количественном спектральном анализе химического состава вещества. .

Изобретение относится к устройству для получения из многоволнового источника волны, имеющей выбранную длину

Изобретение относится к способам и устройствам для анализа флюида с использованием скважинной архитектуры спектрометра в оценке и испытании подземной формации для целей разведки и разработки углеводорододобывающих скважин, таких как нефтяные и газовые скважины

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и касается осветительного узла спектрофотометра. Осветительный узел содержит последовательно расположенные источник оптического излучения, полевую диафрагму и систему двух соосно расположенных зеркальных поверхностей вращения, представляющих собой гиперболоид и эллипсоид. Радиус при вершине гиперболоида близок к нулю. В предельном случае гиперболоид приближается к прямому круговому конусу. Полевая диафрагма и система соосно расположенных зеркальных поверхностей вращения расположены таким образом, что изображение диафрагмы после отражения пучков излучения от поверхностей гиперболоида и эллипсоида формируется в виде освещенной площадки, которая совмещена с поверхностью исследуемого объекта. Технический результат заключается в обеспечении возможности освещения без потерь на экранирование и повышении достоверности и оперативности проведения измерений. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается способа генерации широкополосного оптического излучения с высокой спектральной яркостью. Способ включает в себя создание начальной ионизации в камере, заполненной газовой смесью высокого давления, и освещение камеры сфокусированным лазерным лучом. Освещение проводят импульсно-периодическим лазерным излучением с длительностью отдельного импульса, превышающей D/v, где D - поперечный размер излучающего объема, а v - скорость звука в газе при температуре излучающего объема. Промежутки между последовательными импульсами не превышают D2/χ, где χ - температуропроводность газа в области излучающего объема. Технический результат заключается в повышении спектральной яркости источника излучения. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области спектрального анализа и касается спектрометра и способа управления спектрометром. Спектрометр включает в себя источник света, содержащий несколько светодиодов, спектры излучения которых охватывают в комбинации анализируемую полосу длин волн, датчик с фоточувствительными элементами, расположенными на пути светового пучка после его взаимодействия с анализируемым веществом, и устройство управления, предназначенное для регулирования заданных значений тока питания светодиодов источника света и времени интегрирования фоточувствительных элементов. Устройство управления выполнено с возможностью давать команду на подачу тока питания, по меньшей мере, на один из светодиодов для его включения и измерение силы света, излучаемого источником света. Сила света измеряется посредством измерения тока на контакте, по меньшей мере, одного из других светодиодов, которые остаются выключенными. В зависимости от каждого измерения силы света устройство управления определяет заданное значение силы тока каждого включенного светодиода и регулирует ток питания каждого включенного светодиода таким образом, чтобы он соответствовал заданному значению. Технический результат заключается в повышении точности и стабильности результатов измерений. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области оптических измерений. Дифференциальный измеритель оптической плотности жидкой среды включает светонепроницаемый корпус, излучатель света, две идентичные проточные измерительные кюветы с патрубками для ввода и вывода жидкости излучатель, оптические окна для ввода и вывода излучения, фотоприемники сигналов измерительных каналов, дифференциальный усилитель. Излучатель света изготовлен из кластера инфракрасных светодиодов, снабженного цепью автоматической регулировки уровня излучения, на основе последовательно соединенных фотодиодного приемника, усилителя импульсов, синхронного детектора и модулятора, подключенных к генератору импульсов. Технический результат - повышение эффективности работы измерителя. 2 ил.

Изобретение относится к области оптики и касается способа генерации непрерывного широкополосного инфракрасного излучения с регулируемым спектром. Способ включает в себя нагрев металлического тела, содержащего две смежные плоские грани, генерацию оптическими фононами тела на одной из граней широкополосных поверхностных плазмон-поляритонов (ППП), дифракцию ППП на ребре, сопрягающем грани, и преобразование ППП в результате дифракции в объемное излучение. Регулирование амплитудно-частотного спектра излучения осуществляют путем изменения температуры тела и размера части направляющей ППП грани, наблюдаемой с ребра в перпендикулярном к нему направлении. Технический результат заключается в обеспечении возможности оперативного управления амплитудно-частотным спектром ансамбля гармонических компонент генерируемого ИК излучения. 3 ил.

Изобретение относится к области оптики и касается способа генерации непрерывного широкополосного инфракрасного излучения с регулируемым спектром. Способ включает в себя нагрев металлического тела, содержащего две смежные плоские грани, генерацию оптическими фононами тела на одной из граней широкополосных поверхностных плазмон-поляритонов (ППП), дифракцию ППП на ребре, сопрягающем грани, и преобразование ППП в результате дифракции в объемное излучение. Регулирование амплитудно-частотного спектра излучения осуществляют путем изменения температуры тела и размера части направляющей ППП грани, наблюдаемой с ребра в перпендикулярном к нему направлении. Технический результат заключается в обеспечении возможности оперативного управления амплитудно-частотным спектром ансамбля гармонических компонент генерируемого ИК излучения. 3 ил.

Изобретение относится к спектральному приборостроению

Наверх