Способ регистрации резонансного излучения химических элементов

 

СПОСОВ РЕГИСТРАЦИИ РЕЗОНАНСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕЩНТОВ, при котором исследуемое излучениенаправляют на ячейку с атомным паром данного элемента и регистрируют факт поглощения в ячейке исследуемого резонансного излучения .отличающийся тем, что, с целью , увеличения отношения сигнал/шум, ячейку облучают отфильтрованным от квантов резонансного излучения светом дополнительного источника, с энергией квантов менее потенциапа ионизации атомов в ячейке, и регистрируют заряженные частицы, образовавшиеся внутри ячейки.

ув нФдФ gv 45 WAS нч t:Ë".1ÁÀ

ОВ (lj) СОЮЗ СОВЕТ

РЕСПУБЛИН

45! зсмкGOI N 21 31

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОГ)ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2172304/18-25 (22) 16.09.75 (46) 15.10.84 . Бюл. Ф 38 (72) О.И.Матвеев (53) 535.853(088.8) (56) 1. Шишловский А.А. Прикладная физическая оптика, Физматгиз. Москва, 1961, с. 448-450.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 363902, кл. С 01 N 2/34, 1970. (54)(57) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ РЕЗОНАНСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ, при котором исследуемое излучение направляют на ячейку с атомным паром данного элемента и регистрируют факт поглощения в ячейке исследуемого резонансного излучения, о т л и ч ающи и с я тем, что, с целью увеличения отношения сигнал/шум, ячейку облучают отфильтрованным от квантов резонансного излучения светом дополнительного источника, с энергией квантов менее потенциала ионизации атомов в ячейке, и регистрируют заряженные частицы, образовавшиеся внутри ячейки.

67ч5! 5

Изобретение относится к способам регистрации светового излучения химических элементов и может найти применение в атомно-флуоресцентном и эмиссионном спектральном анализе, а также для анализа молекулярных спектров комбинационного рассения света.

Известен способ регистрации ветового резонансного излучения хими- 10 ческих элементов с применением "пектрометров (1), Наиболее близким техническим решением является способ регистрации с применением резонансного моно- 15 хроматора )2) .

В этом случае излучение исследуемого источника направляют на ячейку с атомными парами элемента, интенсивность резонансного излучения ко- 2б торого определяется в источнике.

Затем регистрируется факт поглощения в ячейке исследуемого резонансного излучения, которое определяется по наличию резонансно-рассеянно- 25 го излучения, детектируемого фото, умножителем.

Этот способ имеет низкое соотношение сигнал/шум, так как одновременно с резонансно †рассеянн излучением регистрируется и остanьное излучение источника, рассеянное на атомных и молекулярных парах в ячейке., на оптических и других деталях резонансного монохроматора.

Мероприятия по уменьшению этого не35 резонансно-рассеянного излучения значительно уменьшают входную угловую апертуру резонансного монохроматора.

Целью изобретения является увеличение отношения сигнал/шум при регистрации светового. резонансного излучения химических элементов.

Указанная цель. достигается тем, что ячейку облучают светом дополнительного источника с энергией квантов менее потенциала ионизации атомов в ячейке, и регистрируют заряженные частицы, образовавшиеся внутри ячейки.

Способ поясняется чертежом.

От источника 1 исследуемого:излучения свет направляют через светофильтр 2 на ячейки 3 с атомным паром элемента, резонансное излучение которого регистрируется. Светофильтр

2 служит для поглощения излучения

Ф с энергией квантов, выше потенциала ионизации атомов ячейки.

Атомный пар в ячейке 3 дополнительно облучарт светом от мощного источника 4, в качестве которого могут быть использованы импульсные и непрерывные лазеры и другие высокоинтенсивные источники. При облучении источником света с непрерывным спектром необходимо дополнительное излучение отфильтровывать от квантов резонансного излучения. Для этого служит ячейка 5, содержащая атомный пар определяемого элемента.

Концентрацию атомных паров в ячейках 3 и 5 можно выбирать такой, чтобы происходило полное поглощение резонансных квантов. Напри— мер, для Cs сечение поглощения для резонансного уровня 6 Р состав0 ляет 10 11 см 2, тогда необходимая концентрация атомов должна составлять величину порядка 10 см

11 при длине поглощающего слоя порядка

1 см. Такая концентрация насы— щенных паров Cs получается при нао греве ячейки до температуры 60-70 С.

При этом для достижения квантовой эффективности, близкой к единице, т. е. максимального отношения сигнал/ шум, учитывая, что сечение ионизации для возбуждешых состояний со-1 ставляет величину порядка 10

i0 11 см, а время жизни порядка

10 с, плотность мощности излучения дополнительного источника должна быть порядка !02 — 103 Вт/см2.

Такая плотность мощности излучения достигается, например, внутри резонатора непрерывного лазера на красителе, накачиваемого аргоновым лазером мощностью 10 — 100 Вт.

Заряженные частицы в ячейке 3 мож но регистрировать с помощью, например, электродов 6 и 7, находящихся под напряжением, и электрометрического усилителя 8, или путем применения принципа лавинной ионизации счетчиков Гейгера-Мюллера.

Таким образом, приведенный пример показывает, что в предложенном способе реализуется высокая квантовая эффективность регистрации резонансных квантов, угловая апертура до 2ц стерадиан. Это дает возможность увеличить соотношение сигнал/шум по сравнению с известным способом в 10 — 10 раз.