Устройство для спектрального анализа состава вещества

Авторы патента:

Шаляпин Валерий Николаевич (RU)

Тютюнников Сергей Иванович (RU)

G01N21/67 - с использованием электрической дуги или разрядов (разрядники H01T)

Владельцы патента RU 2408871:

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ (RU)

Изобретение относится к устройствам для спектрального анализа элементного состава вещества. В устройстве применены два цилиндрических электрода для подвода ВЧ-мощности, совмещенные со штуцерами ввода-вывода рабочего газа. При этом вещество в твердом виде введено в полость второго электрода. Технический результат - упрощение конструкции, повышение надежности и чувствительности. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для анализа состава веществ и может быть использовано при анализе состава твердых и сыпучих образцов.

Известно устройство для спектрального анализа элементного состава вещества на основе индуктивно-связанной плазмы [1], содержащее плазменную горелку, индуктор, ВЧ-генератор, выход которого соединен с указанным индуктором, и анализатор спектров.

Недостатком указанного устройства является высокая мощность (не менее 1 кВт) и сложность применяемого ВЧ-генератора, высокий расход рабочего газа (не менее 10 л/мин) и (как следствие) высокая стоимость прибора и элементного анализа.

Известно также устройство для эмиссионного спектрального анализа элементного состава вещества [2], содержащее штуцер для подачи рабочего газа, электроды, ВЧ-генератор, выход которого соединен с указанными электродами, и анализатор спектров, в котором указанный электрод выполнен в виде электропроводящего заостренного стержня, а дополнительный электрод - в виде многовитковой металлической спирали.

Недостатком указанного устройства-прототипа является сложность узла, содержащего штуцер для подачи рабочего газа и заостренный электрод, наличие пробойных явлений в этом узле и узле дополнительного электрода, что приводит к нестабильности разряда и снижению предела обнаружения элементов примеси в веществе. В данном устройстве невозможно также проводить анализ твердых и сыпучих образцов напрямую, приходится их предварительно растворять.

Технической задачей данного изобретения является устранение указанных недостатков: упрощение конструкции, повышение надежности и чувствительности.

Указанная задача решается за счет того, что в известном устройстве для эмиссионного спектрального анализа, содержащем штуцер для подачи рабочего газа, плазменную горелку, плазмообразующий электрод, дополнительный электрод, ВЧ-генератор, выход которого соединен с указанными электродами и анализатор спектров излучения, указанный электрод выполнен в виде горизонтально расположенного металлического цилиндра, во внутреннюю полость которого введен керамический штуцер для подачи рабочего газа, а дополнительный электрод выполнен в виде вертикального цилиндра из композитного материала с полостью для ввода вещества и штуцером для вывода рабочего газа и излучения, при этом указанная горелка выполнена в виде цилидрической керамической трубки, соединяющей оба электрода.

На фиг.1 представлено схематическое изображение предлагаемого устройства, где

1 - вводной штуцер,

2 - первый электрод,

3 - керамическая трубка,

4 - второй электрод,

5 - выводной штуцер,

6 - образец для анализа,

7 - крышка,

8 - оптическое окно или диафрагма.

Предложенное устройство, изображенное на фиг.1, 2, реализовано следующим образом.

Рабочий газ (аргон) через вводной штуцер 1 из плавленого кварца и первый элетрод 2 из латуни поступает через кварцевую трубку 3 ко второму электроду 4 из нержавеющей стали и выводится через штуцер 5. Исследуемый образец 6 предварительно размещается через крышку 7 в полости электрода 4. При подаче ВЧ-напряжения с частотой 13,33 МГц и мощностью до 300 Вт между электродами зажигается разряд, второй электрод интенсивно разогревается, образец плавится и испаряется. Атомы вещества образца попадают в горячую разрядную плазму, где за счет столкновений с элетронами и атомами аргона периодически переводятся в возбужденное (ионизованное) состояние с последующей релаксацией в основное состояние. Испускаемое при этом оптическое (ионное) излучение выходит через окно (отверстие) выводного штуцера 8, собирается линзой и анализируется спектрометром.

По длинам волн (отношению заряда к массе) указанного излучения определяется элементный состав образца, а по интенсивности линий - количество данного элемента. На фиг.3 приведен спектр излучения образца из сплава свинец (Pb) - аллюминий (Al). Горизонтальная ось - длина волны оптического излучения в нанометрах, вертикальная ось - амплитуда сигнала с детектора. Температура образца 650°С, расход аргона 0,5 л/мин.

Источники информации

1. Томпсон М., Уолш Д.Н. Руководство по спектральному анализу с индуктивно-связанной плазмой. Л.: Недра, 1988 г., с.16.

2. Патент РФ № 2252412, Бюл. № 14 от 20.05.2005 г.

Устройство для эмиссионного спектрального анализа, содержащее штуцер для подачи рабочего газа, плазменную горелку, плазмообразующий электрод, дополнительный электрод, ВЧ-генератор, выход которого соединен с указанными электродами, и анализатор спектров излучения, отличающееся тем, что указанный электрод выполнен в виде горизонтально расположенного металлического цилиндра, во внутреннюю полость которого введен керамический штуцер для подачи рабочего газа, а дополнительный электрод выполнен в виде вертикального цилиндра из композитного материала с полостью для ввода вещества и штуцером для вывода рабочего газа и излучения, при этом указанная горелка выполнена в виде цилиндрической керамической трубки, соединяющей оба электрода.

Изобретение относится к спектральному анализу. .

Способ интегрально-сцинтилляционного эмиссионного анализа с испарением вещества из кратера электрода дугового разряда // 2368890

Изобретение относится к спектральному анализу. .

Способ измерения концентраций радикалов в потоке газа // 2363941

Изобретение относится к измерениям радикалов при исследовании фотохимических и плазмохимических процессов в лазерных системах, а также при использовании плазмохимических реакторов в технологии изготовления полупроводниковых приборов в микро- и наноэлектронике.

Способ фотоэлектрического спектрального определения растворенной и нерастворенной составляющих элемента в стали // 2351920

Изобретение относится к спектральному анализу. .

Способ создания дугового многополюсного источника возбуждения атомов // 2327973

Изобретение относится к геологическим, экологическим, технологическим и др. .

Генератор дуги // 2313079

Изобретение относится к области исследования химических и физических свойств вещества и может быть использовано при проведении эмиссионного спектрального анализа вещества.

Способ оценки степени выработки ресурса смазочного материала // 2305274

Изобретение относится к измерительной технике. .

Способ для анализа элементного состава поверхности диэлектриков // 2289122

Изобретение относится к способам для анализа элементного (атомного) состава поверхности твердых тел, в частности непроводящих материалов (диэлектриков). .

Способ оценки технического состояния двигателей, машин и механизмов // 2285907

Изобретение относится к способам определения технического состояния двигателей, машин и механизмов по параметрам металлических частиц износа, измеренных сцинтилляционным методом анализа.

Способ анализа жидкости // 2280855

Изобретение относится к исследованиям химических и физических свойств вещества, к способу анализа жидкости, который включает в себя взятие объема исследуемой жидкости, сушку этого объема и получение сухого остатка жидкости, определение содержаний химических элементов в сухом остатке с использованием физического метода анализа и оценку характеристик самой исследуемой жидкости.

Устройство для спектрального анализа состава вещества // 2408872

Изобретение относится к устройствам для спектрального анализа элементного состава вещества

Способ регистрации сцинтилляционного сигнала в спектральном анализе // 2412431

Изобретение относится к способам регистрации сцинтилляционного аналитического сигнала и может быть использовано в спектральных анализаторах материалов с дисперсно-распределенной примесью

Способ интегрально-сцинтилляционного атомного эмиссионного спектрального анализа вещества // 2424504

Изобретение относится к спектральному анализу

Способ построения устойчивой градуировочной зависимости при определении количественного состава элементов в цинковых сплавах // 2462701

Изобретение относится к атомному эмиссионному спектральному анализу материалов и сплавов

Способ интегрально-сцинтилляционного элементно-фазового исследования вещества с фракционным испарением его в плазму // 2467311

Изобретение относится к спектральному анализу

Способ эмиссионного анализа элементного состава жидких сред // 2487342

Изобретение относится к области технической физики, в частности к спектральным методам определения элементного состава жидких сред с использованием электрического разряда в жидкости в качестве источника спектров

Способ интегрально-сцинтилляционного исследования вещества с фракционным испарением его в плазму // 2515131

Использование: для интегрально-сцинтилляционного исследования вещества. Сущность: заключается в том, что в способе используют глубокий кратер в анодном электроде с конусным дном, большие 30 А токи дуги, обдув электродов и плазмы дуги потоком газа, измеряется температура вещества в кратере, оцениваются температура вещества, при которой впервые появляются в плазме матричные элементы, «летучесть химических элементов», температура кипения вещества, молекулярный состав испаряющихся в плазму из кратера молекулярных соединений. На основании полученных результатов производится диагностика исследуемых веществ (порошков и микрочастиц). Технический результат: обеспечение возможности определения, кроме элементного состава вещества, его фазовых характеристик для проведения идентификации и диагностики веществ и изучения физико-химических взаимодействий различных веществ при их совместном нагревании до высоких температур. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ определения состава электролитических жидкостей // 2518633

Изобретения относится к способам определения состава электролитических жидкостей. Способ заключается в создании электрического разряда в электролитической жидкости между электродами, разделенными в кювете диафрагмой из диэлектрического материала с отверстием, и измерении излучаемого спектра паров электролитической жидкости, возникших под действием электрического разряда в области отверстия. При определении состава электролитических жидкостей в кювету направляют световое излучение с линейчатым спектром от лампы с полым катодом, которое принимают после прохождения его через пары электролитической жидкости, возникшие под действием электрического разряда, и одновременно с измерением излучаемого спектра измеряют атомно-абсорбционный спектр этих паров, в сопоставлении и совокупности его с излучаемым спектром паров электролитической жидкости судят о составе электролитической жидкости. Технический результат - увеличение информативности определения состава электролитических жидкостей за счет дополнения, сопоставления и комбинаторности исследуемых спектров различного рода. 1 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ выявления примесей в работающем масле и определения степени его загрязненности для оценки технического состояния агрегатов машин // 2519520

Изобретение касается способа выявления примесей в работающем масле и определения степени его загрязненности. Пробы диагностируемого и эталонного масла идентичной марки, а также масла с предельно допустимым значением загрязнителя внедряют в носитель из капиллярно-пористого материала, который помещают в область поверхностного тлеющего высоковольтного разряда от пластинчатого электрода. Тлеющий разряд, скользящий по поверхности исследуемого масла, фотографируют и проводят алгоритмическую обработку. Степень загрязненности, вид загрязнителей и пригодность работающего масла к эксплуатации определяют путем сравнения интенсивности свечения диагностируемого работающего масла с эталонным маслом и маслом с предельно допустимым значением загрязнителя. Сравнение производят по условному коэффициенту интенсивности, который определяют по отношению длин корон тлеющего разряда образцов в зеленой составляющей спектра. Технический результат заключается в повышении точности анализа и обеспечении возможности выявления конкретных загрязняющих компонентов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ контроля структуры латуни // 2531339

Изобретение относится к области материаловедения. Способ контроля структурных изменений в латуни в процессе изменения структурной модификации включает измерение интенсивностей входящих в состав латуни химических элементов эмиссионно-спектральным методом на исходных и термообработанных образцах, что позволяет обеспечить высокую точность и информативность контроля элементного состава и структуры латуни. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.