Резонансный монохроматор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнх

Социалист нческих

Рвснублнк

<1ц991179 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву(22) Заявлено 04.08. 81 (21)3327359/18-25 (ф1) фф К1т 3 сприсоединениемзаявки Йо G 01 7 3/42

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет (S3)УДК 535 853 (088. 8) Опубликовано 230183. Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 23. 01. 83

Ю.М. Милов

;),.; :; с . ° ., 7,ф с

Всесоюзный научно-исследовательский институт золофа и редких металлов= — =(72) Автор изобретения (73) Заявитель (54) РЕЗОНАНСНЫЙ NOHOXPOMATQP

Изобретение относится к устройствам для выделения узкой полосы спект ра источника излучения бездисперсионным способом и может быть использовано в атомно-абсорбционных и атомно-флуоресцентных спектрофотометрах.

Известны резонансные монохроматосы, основанные на резонансном поглощении фотонов в атомных парах и содержащие ячейку с атомными парами элемента (1J.

Среди недостатков этих устройств можно выделить наличие нежелательной фоновой эмиссии, которая достигает фотоумножителя и складывается иэ собственного излучения на резонансных частотах и присутствующих линий газанаполнителя, и ограниченный срок службы резонансного монохроматора, обусловленный прежде всего процессами диффузии атомов из источника атомного пара во внутренний объем монохроматора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является резонансный монохроматор, включающий

; корпус,. в котором расположен термический источник нейтральных атомов и ловушка с устройством для ее охлаж дения и выполнены спектральные окна для входного светового излучения и переизлученного резонансного излучения. В этом монохроматоре фоновая эмиссия устранена за счет того, что . в качестве источника атомов был ис"пользован термический эффузионный испаритель, расположенный в вакуумированном до давления ке более 1 3х х10 Па разборном корпусе, что позволяет формировать выходящий из сопла атомный пар в виде пучка нейтральнык атомов. Свет с произвольньм спектральным составом через входное окно фокусируется на,пучок атомов. В пуч- . ке происходит поглощение только фотонов резонансного излучения и спонтанное переизлучение во всех направлениях. Часть переизлученного фотопотока через выходное окно падает на фотоумножитель. Окна и выходное - сопло эффузионного испарителя расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях ловушки.

Срок службы такого монохроматора определяется временем полного испарения металла из испарителя. Для повторного использования сконденсировавшегося в ловушке металла монохроматор нужно разгерметизировать, разобрать, извлечь из ловушки ме991179

Устройство 13 для охлаждения ловушки имеет корпус устройства для охлаждения ловушки 14 в виде сильфона, связанный одним концом с центральным стрежнем 15 устройства 13 для охлаждения ловушки, примыкающим к ловушке 11, а другим — жестко закрепленный на стенке корпуса монохроматора

1. Охлаждение ловушки производят

65 талл, повторно загрузить его в испаритель, собрать, откачать до рабочего давления. Затраченное на это время превышает время первоначальной наладки монохроматора. Практически металл из ловушки повторно не используется. Небольшой срок службы монохроматора является недостатком известных устройств.

Цель изобретения — увеличение сро- ка работы резонансного монохроматора за счет многократного использования металла, загруженного в источник атом" ного пара, без его разборки.

Поставленная цель достигается тем, что резонансный монохроматор, содержащий корпус монохроматора, в котором расположены термический источник нейтральных атомов, ловушка, устройство для охлаждения ловушки, при этом в корпусе монохроматора выполнены спектральные окна для входного све- 20 тового излучения и переиэлученного резонансного излучения, снабжен нагревательным элементом, размещенным в ловушке, ловушка снабжена трубкой, соединяющей ловушку с термическим 25 источником нейтральных атомов, а устройство для охлаждения ловушки выполнено с возможностью возвратно-поступательного перемещения.

На чертеже изображен предлагаемый 30 монохроматор.

Монохроматор состоит из герметичного корпуса монохроматора l,внутри которого создают вакуум не менее

1,3x10 Па. Внутренний объем корпуса монохроматора перегородкой 2 с отверстием разделен на две секции: секцию ловушки 3 и секцию испарителя 4

В секции испарителя 4 размещен термический источник нейтральных атомов 40

5, обогреваемый вольфрамовым нагревателем 6, расположенным в верхней камере термического источника нейтральных атомов, в нижнюю камеру тер-, мического источника нейтральных ато- мов загружается высокочистый металл

7 (например, цинк), спектр которого необходимо выделить. В секции ловушки 3 выполнены: окно 8 для входного светового излучения и окно 9 для переизлученного резонансного излу- 50 чения, который детектируется фотоумножителем 10. В секции ловушки 3 размещена ловушка 11, в неф расположен нагревательный элемент 12 (например, вольфрамовая спираль), а эа ней уст- 55 ройство 13 для охлаждения ловушки. проточным хладагентом или за счет ,теплопроводности центрального стержня 15 устройства для охлаждения ловущки. Ловушка 11 трубкой 16 соединяется с термическим источником нейтральных атомов 5. На станках ловушки 11 конденсируется металл 17.

Устройство работает следующим образом.

Устройство 13 для .охлаждения ловушки прижато к ловушке 11, охлаждая ее при этом в верхней части. трубки

16, которая также охлаждается, образуется пробка, предотвращающая поступление атомного пара в ловушку через нее.

При включении термического источника нейтральных атомов 5 происходит обогрев загруженного в него определяемого вещества, атомы которого через сопло источника попадают в секцию ловушки 3 в виде пучка нейтральных атомов, куда через окно 8 направляется входное световое излучение, содержащее резонансное излучение и сфокусированное на пучок нейтральных атомов. В зоне пересечения входного светового потока и пучка нейтральных атомов происходит селективное поглощение резонансного излучения атомами с последующим переизлучением во всех направлениях на резонансных частотах. Часть резонансного излучения, испущенного во всех направлениях, регистрируется фотоумножителем 10, расположенным под углом 90О к направлению падающего на пучок нейтральных атомов потока входного света. Пройдя зону взаимодействия с излучением, пучок нейтральных атомов попадает на охлаждаемую поверхность ловушки 11, где конденсируется в виде твердого металла 17.

Возврат сконденсировавшегося на стенках ловушки металла осуществляется следующим образом.

Устройство 13 для охлаждения ловушки путем сжатия корпуса устройства для охлаждения ловушки, выполненное в виде сильфона 14, отводят от ловушки 11, тем самым устраняется отвод тепла от нее. После этого включают нагревательный элемен 12, нагревающий стенки ловушки до температуры, при. которой металл, сконденсировавшийся на ее стенках переходит в жидкое состояние и по трубке 16 возвращается в разогретый термический источник нейтральных атомов 5. В процессе возврата металла давление в монохроматоре необходимо увеличить до 1,3xlO Па для предотвращения напыления металла в этот момент на спектральные окна 8.и 9.

Предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами .

Время, необходимое для возвращения сконденеировавшегося в ловушке

991179

Формула изобретения аэ 110/55

Подписное

"Патентв, л.Проектная,4 металла в испаритель, составляет не более 15 мин вместо 6 ч, затрачиваемых ранее. При этом отпадает необходимость в разгерметизации монохроматора. В среднем при каждом возвращении в испаритель сливается до 90% сконденсировавшегося в ловушке металла. Это дает возможность исполь-. эовать металл первой загрузки не ме нее десяти раз и увеличить время работы монохроматора до его разгерме- 10 тизации и повторной загрузки испарителя не менее чем в восемь раз. В результате многократного использования испаряемого металла испаритель можно изготовить меньших размеров и 15 тем самым уменьшить мощность, подводимую к испарителю. При возвращении высокочистого металла из ловушки в испаритель исключается возможность его загрязнения. 20

Резонансный монохроматор, содержа- 25 щий корпус монохроматора, в котором расположены термический источник нейтральных атомов, ловушка, устройство для охлаждения ловушки, при атои в корпусе монохроматора выполнены спектральные окна для входного светового излучения и переизлученного резонансного излучения, о т л и ч а ю- шийся тем, что, с целью увеличения срока работы резонансного монохроматора беэ его разборки, он снабжен нагревательньм элементом, размещенным в ловушке, ловушка снабжена трубкой, соединяющей ловушку с термическим источником нейтральных атомов, а устройство для охлаждения ловушки выполнено с воэможностью возвратнопоступательного перемещення.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Palermo Е. and аll. Theoreti-., cal and experimental evolution of

Resonance monochromators Atomic Absorption Spectrometry. Anal. СЬев., 1973,45, 1594 °

2. Авторское свидетельство. СССР по заявке В 2819591/25, кл. G 01 У 3/42, 13.03 ° 80..