Способ пламенного спектрофотометрического анализа

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

uli72 3435

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 22.01. 76 (2l } 2316701/18-25 с присоединением заявки,% 2 106570/18 25 (23} Приоритет

Опубликовано 25.03.80. Бюллетень Рй 11 (51)М. Кл.

G0 l N 2 1/58

ВеударствеемЯ камнтет ао делам нзобретеннЯ н вткрмтнЯ (53) УДК 535.8 (088.8) Дата опубликования описания 28.03.80. (72) Автор изобретения

A. Н. Рчеулишвили

Ордена Трудового Красного Знамени институт физики ЛН Грузинской CCP (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПЛАМЕННОГО

СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОГО AHAJ1H3A

Изобретение касается уменьшения шумов при пламенном спектрофотометрическом анализе веществ и может быть при-. менено в атомно-флюоресцентном анализаторе при определении концентраций большого количества элементов в жидких

5 пробах различного происхождения.

Известен атомно-флюоресцентный способ определения концентрации элементов с возбуждением их флюоресценция то источником сплошного или линейчатого спектра, интенсивность которого модулируется (l) .

Недостатком этого способа является невозможность устранения шумов, кроме

1% вызванных излучением самого пламени.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ пламенного спектрофотометрического анализа, заключающийся в регистрация основного излучения и сигнала сравнения, выделении и усилении сигнала сравнения н вычитании его из основного сигнала.

И качестве сигнала сравнения принимается собственное сплошное излучение пламени в спектральном интервале, близлежащем к основному излучению. Регистрация основного сигнала сравнения осуществляется с помощью двух фотоэлектронных умножителей с (ФЭУ} и помещенньтми перед ними интерферецционными фильтрами. Способ позволяет устранить шумы, вызванные как особственным излучением пламени, так и его флюктуациями (2) .

Недостатком этого способа является невозможность подавления шумов, вызванных флюктуациями интенсивности источника света, возбуждающего флюоресценцию, и нестабильностью регистрирующей аппаратуры.

Цель изобретения — снижение уровня шумов при регистрации сигнала.

Это достигается тем, что по предложенному способу сигнал сравпения получают от рассеяшюго пламенем излучеция путем вращения лип "иного поляризатора на пути части рассея пюго излу723435 чения и регистрируют основное излучение и сигнал сравнения одним фотоприемником.

Сущность способа заключается в создании сигнала сравнения, основанного на том, что свет, вызванный флкюресценцией атомов, если возбуждающий свет не поляризован, является не поляризованным, а свет, рассеянный частицами пламени,частично поляриэован. Степень поляризации максимальна, когда угол между направлениями падающего и рассеянного

О света составляет 90 и возрастает при уменьшении размеров частиц пламени, Если поместить между пламенем и моно— хрочатором линейно-поляризующий поляризатор круглой формы, то при вращении поляризатора свет, вызванный флюоресценцией атомов, который не полярижван, остается постоянным, а рассеянный свет, который частично поляриэован, будет модулирован. Если число оборотов поляри— затора в секунду и, то частота модуляции также равна n . Сигнал, вызванный модулированной составляющей света, слу- д жит сигналом сравнения. Повышение яркости источника падающего света вызывает такое же повышение яркости флюоресцентного и рассеянного, света и, поскольку степень поляризации рассеянного 30 света не меняется, то интенсивность поляризованной составляющей рассеянного света повышается во столько же раз.

Это означает, что закон изменения во времени интенсивности флюоресцентного З5 света и поляризованной составляющей рассеянного света, один и тот же. Путем усиления сигнала сравнения можно добиться того, что изменение этих сигналов, вызванное флюктуациями источника <а света или поглошающей ячейки, будет одинаково по величине, а это, в свою очередь, позволяет из основного сигнала вычитанием сигнала сравнения устранить шумы, вызванные нестабильностью 45 источника света, флюктуациямй поглощающей ячейки и нестабипьностью регистрируккцей аппаратуры.

Предложенный способ может быть реализован, например, в атомно-флюоресцент- $0 ном анализаторе (АФЛ).

На фиг. 1 изображена схема АФЛ; на фиг. 2 — то же, второй вариант; на фиг. 3 — зависимость напряжения на выходе синхродетектора от времени. 55

Атомно-флюоресцентный анализатор содержит последовательно соединенные источник света 1, конденсор для фокусировки падающего света 2, прерыватеп) 4 света 3, горелку 4, конденсатор 5 для фокусировки света, получаемого от пламени горелки 4, линейно — поляризующий поляризатор круглой формы 6, монохроматор 7, ФЭУ 8, усилитель 9, синхродетектор 10, служащий для выделения сигнала, соответствующего частоте модуляции, осуществляемой с помощью прерывателя 3. К второму входу синхродетектора 10 подключен фотореэистор 11 для получения опорного сигнала и усилитель 12 для усиления опорного сигнала. Выход синхродетектора 10 соединен с блоком 13 выделения сигнала сравнения из общего. Один из выходов блока 13 соединен непосредственно с блоком 14, служащим для вычитания сигнала сравнения из общего сигнала, а другой соединен с блоком 14 через усилитель сигнала сравнения 15. Для регистрации выходного сигнала служит самописец 16, соединенный с блоком 14.

Анализатор работает следующим образом.

Свет от источника 1 с помощью конденсора 2 фокусируется на пламя 2 горелки 4 через прерыватель 3. Свет, исходяций от пламени, через конденсор

5 и линейно-поляриэующий поляризатор

6 круговой формы падает на вход монохроматора 7. Угол между направлениями падающего света и флюоресцентного, собирающегося на входной щели монохромао тора, составляет 90 . Свет после монохроматора падает на ФЭУ 8. Полученный переменный электрический сигнал после усиления усилителем 9 подается на синхродетектор 10, опорный сигнал к которому подается от фоторезистора 11 через усилитель 12. Полученный после синхродетектора переменный сигнал имеет частоту, совпадающую с частотой прерывания, и частично модулирован с частотой и, где и -число оборотов поляризатора 6. Сигналом сравнения служит мои дулированная часть общего сигнала О который отделяется от общего сигнала радиотехническими средствами в блоке

13 и после усиления усилителем 15 подается в блок 14 непосредственно с блока 13. Полученный сигнал после вычитания сигнала сравнения из общего подается на электронный самописец 16.

Второй вариант конструкции для осуществления способа обусловлен зависимостью интенсивности рассеянного света от поляризации падающего излучения. Глубина модуляции максимальна при регист723435 рации сигнала в направлении перпендикулярном падающему свету. Свет от источника 1 с помощью кондесора 2 фокусируется на пламя горелки 4 через преры-, ватель и находящийся с ним на одной оси линейно-поляризующий поляризатор 6.

В остальном схема по второму варианту работает, как и в случае варианта 1.

До начала измерений выбирается коэффициент усиления, соответствующий минимальным шумам на входе самописца 16.

Для этого в блоке питания источника предусмотрена возможность модуляции яркости источника с частотой, находящейся в той области интервала частот, в котором предусмотрено подавление шумов.

Затем включают горелку и подбором коэффициента усиления добиваются, чтобы показания самописца соответствовали наименьшим шумам. При интервале частот 0,1-2 гц выбирают частоту общего сигнала (частоту прерывания) 400 гц и частоту сигнала сравнения 40 гц, а

25 частоту модуляции яркости источника—

0,1-2 гц. На самописце регистрируется синусоида соответствующей .частоты, которую подбором коэффициента можно превратить в прямую линию, После этого зо модуляцию яркости источшпса света,имитирующего шумы, прекращают и измеряют концентрации, т.е. измеряют сигналы, полученные после распыления в пламени эталонного и исследуемого растворов,. вычитают "из них сигнал, полученный пос35 ле распыления в пламени чистого растворителя и из соотношения исследуемого раствора, и по результатам вычисляют концентрацию.

Предложенный способ может быть осуществлен и без механического прерывателя 3, если использовать электрическую модуляцию яркости источника света . B этом случае и для имитации шумов в блоке питания источника света должна быть предусмотрена возможность двойной модуляции яркости с соответствующими частотами, а опорный сигнал к синхродетектору следует подавать от блока питания источника света.

Уменьшение шумов вызванных флуктуациями источника света позволяет использовать в качестве источника света нестабильные лампы, которые часто обладают наибольшей яркостью. Уменьше- i ние шумов, вызванных флуктуациями регистрирующей аппаратуры, позволяет отказаться от применения сложных сис I тем стабилизации.

Формула изобретения

Способ пламенного спектрофотометрического анализа, заключающийся в регистрации основного излучения и сигнала сравнения отличающийся тем, что, с целью снижения уровня шумов при регистрации сигнала, сигнал сравнения получают от рассеянного пламенем излучения нутем вращения линейного поляризатора на пути рассеянного излучения и регистрируют основное излучение и сигнал сравнения одним фотоприемником.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Айдаров Т. К., Ильин Ю. A.

Простой пламенный атомно-флуоресцентный фотометр ЖПС ХУП 5, 924 1972.

2. Folsom Тй., и а "Ногпе photometer speciatimd (ог cesium (Св)". App(, Spear.

22, ¹ 2, рр. 109-114 (1968) (прототип) .

723435

Составитель В. Баев

Редактор А. Шмещыдщ Текред Н. Бабурка КорреиторМ. Вигула

Заказ 417/33 Тираж 1019 . Подлисное

БНИИПИ Государственжн о комитета СССР но делам иэобретений и открытий

11303S,. Москва, Ж-35, Раушскаа наб., д. 4/S

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4