RU206533U1 - Фотометр для спектрального анализа - Google Patents
Фотометр для спектрального анализа Download PDFInfo
- Publication number
- RU206533U1 RU206533U1 RU2021106055U RU2021106055U RU206533U1 RU 206533 U1 RU206533 U1 RU 206533U1 RU 2021106055 U RU2021106055 U RU 2021106055U RU 2021106055 U RU2021106055 U RU 2021106055U RU 206533 U1 RU206533 U1 RU 206533U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photometer
- heater
- spectral analysis
- substances
- dispersing element
- Prior art date
Links
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 6
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 2
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HOWJQLVNDUGZBI-UHFFFAOYSA-N butane;propane Chemical compound CCC.CCCC HOWJQLVNDUGZBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000005375 photometry Methods 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/443—Emission spectrometry
Abstract
Полезная модель относится к области спектрофотометрии и касается фотометра для спектрального анализа. Фотометр содержит связанные между собой устройство подачи исследуемого вещества, нагреватель, плазмогенератор, непосредственно примыкающий к нагревателю, оптическую систему передачи светового потока, диспергирующий элемент, фотоприемное устройство и блок обработки и регистрации результатов измерений. Технический результат заключается в обеспечении возможности анализа веществ разного агрегатного состава в небольших концентрациях. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Настоящая полезная модель относится к области спектрофотометрии и предназначена для проведения спектрального анализа с целью определения концентрации веществ и может быть использована в различных отраслях народного хозяйства, науки и техники.
Известны множество пламенных фотометров, предназначенных для выполнения массовых анализов по определению содержания натрия, калия, лития, кальция, бария, цезия, рубидия и стронция в жидких средах (растворах). Принцип действия фотометров основан на свойстве щелочных и щелочноземельных металлов - легко испаряться при высокой температуре. Часть атомов металлов при этом переходит на более высокие возбужденные энергетические уровни. Обратные переходы на основной уровень сопровождаются излучением характерных для данного элемента атомных линий в видимой области спектра. В определенном диапазоне концентрации интенсивность излучения пропорциональна числу атомов, переходящих на основной уровень. В свою очередь, число возбужденных атомов пропорционально массе вещества, введенного в пламя, т.е. интенсивность излучения пропорциональна содержанию определяемого элемента в пробе.
Фотометр для проведения спектрального анализа имеет следующие основные узлы: источник возбуждения, диспергирующий элемент и приемник света. Диспергирующий элемент в спектральном приборе служит для выделения из широкого спектра излучений узких монохроматических участков. Кроме этих основных узлов в любом спектральном приборе есть оптическая система, предназначенная для передачи светового излучения от источника к приемнику.
Известен фотометр пламенный автоматический ФПА-2, предназначенный для измерения концентрации химических элементов в растворах путем фотометрических измерений пламени, в которое вводят в распыленном виде анализируемый раствор [ФПА-2, 1990, Загорский оптико-механический завод, ТУ 3-3.22-5-30]. Фотометр пламенный состоит из горелки, распылителя раствора, связанного с системой подачи воздуха и газа (пропан-бутан). Горелка последовательно связана с оптической системой передачи светового потока, диспергирующим элементом, фотоприемным устройством и блоком обработки и регистрации результатов измерений. В качестве диспергирующего элемента применяется светофильтр.
Данный фотометр отличается ограниченным количеством измеряемых элементов, чувствительностью, не удовлетворяющей требованиям, предъявляемым к современным измерительным приборам подобного типа, и отсутствием возможности сканирования пламени в широком диапазоне спектра.
Наиболее близким техническим решением является фотометр пламенный (патент РФ №132548), который содержит горелку (нагреватель), оснащенную устройством впрыска раствора исследуемого вещества и системой подачи воздуха и газа, при этом горелка последовательно связана с оптической системой передачи светового потока, диспергирующим элементом, фотоприемным устройством и блоком обработки и регистрации результатов измерения концентрации веществ в растворе. Согласно полезной модели, диспергирующий элемент выполнен в виде акустооптического монохроматора.
Недостатком прототипа является то, что он не может использоваться для анализа веществ в небольших концентрациях, то есть имеет высокие пределы обнаружения. Также данный прибор может быть применен для анализа довольно узкого круга веществ, в основном щелочных металлов, как все пламенные фотометры. Кроме этого, для анализа необходимо растворять твердые вещества в жидкостях на стадии пробоподготовки для введения их в область пламени, т.е. анализируются только жидкости.
Задачей настоящей полезной модели является создание фотометра для спектрального анализа элементного состава веществ, который может использоваться для анализа веществ в небольших концентрациях, то есть имеет низкие пределы обнаружения, а также позволяет анализировать вещества разного агрегатного состава и расширяет количество анализируемых веществ.
Указанная задача решается тем, что в известном фотометре для спектрального анализа, содержащем связанные между собой устройство подачи исследуемого вещества, нагреватель, оптическую систему передачи светового потока, диспергирующий элемент, фотоприемное устройство и блок обработки и регистрации результатов измерений, дополнительно установлен плазмогенератор, непосредственно примыкающий к нагревателю. Нагреватель выполнен в виде газовой горелки или высокотемпературного омического элемента.
Существенным отличием настоящей полезной модели является наличие плазмогенератора, непосредственно примыкающего к нагревателю. Такое расположение плазмогенератора обеспечивает совмещение пламени нагревателя пробы с плазмой тлеющего разряда. Термический нагрев эффективно атомизирует (испаряет, диспергирует) растворенные соли или твердые пробы, а плазма легко их возбуждает. Дополнительным преимуществом плазмы тлеющего разряда является возможность селективного выделения энергии в непосредственной близости от летящих в плазме твердых частиц или аэрозолей. В этом случае концентрация электрического поля вблизи частиц приводит к преимущественному созданию плазмы вблизи названных частиц, что приводит к их большему разогреву по сравнению с окружающей средой и, соответственно, к более эффективной атомизации исследуемого вещества. Данное обстоятельство способствует более быстрому их испарению и возможности минимизации помех, свойственных классическим пламенным спектрометрам.
Таким образом, предлагаемый фотометр может использоваться для анализа веществ в небольших концентрациях, то есть имеет низкие пределы обнаружения, а также позволяет анализировать вещества разного агрегатного состава и расширяет количество анализируемых веществ.
Фотометр для спектрального анализа представлен на Фигуре. Фотометр содержит устройство подачи исследуемого вещества 1, связанное с нагревателем 2. К нагревателю 2 непосредственно примыкает плазмогенератор 3 (электроды, связанные с высоковольтным источником напряжения) таким образом, чтобы в зоне нагрева нагревателя 2 формировалась плазмогенератором 3 неравновесная электроразрядная плазма. Нагреватель 2 и плазмогенератор 3 связаны со спектральной системой, которая содержит последовательно связанные между собой оптическую систему 4 передачи светового потока и диспергирующий элемент 5. Диспергирующий элемент 5 в свою очередь также последовательно связан с фотоприемным устройством 6 и блоком обработки и регистрации 7.
Фотометр работает следующим образом. Проба исследуемого вещества с помощью устройства подачи исследуемого вещества 1 вводится в зону нагрева нагревателя 2, где нагревается до температуры эффективного испарения и атомизации. Затем в зоне нагрева вещества формируют плазмогенератором (высоковольтным источником напряжения) неравновесную электроразрядную плазму с заданными параметрами. При этом возникает излучение того спектрального состава, которое характерно для данного элемента. Далее световой поток из зоны нагрева с характерным для исследуемого химического элемента спектром излучения проходит через спектральную систему, на входе которой расположена оптическая система 4 передачи светового потока и поступает на диспергирующий элемент 5. При этом диспергирующий элемент, пропускает только аналитическую линию излучения. Полученное излучение воспринимается фотоприемником 6 и преобразуется им в электрический сигнал, который усиливается и подается на процессор блока обработки и регистрации для определения интенсивности аналитической линии. Результаты измерений и анализа формируются в заданных единицах измерения, например, в единицах измерения концентрации. Дисперсионный элемент может быть выполнен в виде дифракционной решетки, призмы, светофильтра, в том числе интерференционного фильтра, дихроичного зеркала или акустооптического монохроматора.
В ходе проведенных испытаний фотометра определено, что при воздействии плазмой, кроме усиления имеющихся линий (т.е. резко возрастает предел обнаружения) наблюдается появление новых линий (т.е. расширяется количество определяемых элементов). Особенно характерно поведение линии натрия, показывающей почти десятикратное увеличение сигнала в плазме вследствие возбуждения перехода при прямом электронном ударе.
Определение на данном приборе содержания магния в порошкообразной биологически активной добавке «Магнезиум» показало, что получен интенсивный спектр магния, что недостижимо в прототипе.
Таким образом, предлагаемая полезная модель может использоваться для анализа веществ в небольших концентрациях, то есть имеет низкие пределы обнаружения, а также позволяет анализировать вещества разного агрегатного состава и расширяет количество анализируемых веществ.
Представленное техническое решение реализовано в опытных образцах фотометра.
Claims (2)
1. Фотометр для спектрального анализа, содержащий связанные между собой устройство подачи исследуемого вещества, нагреватель, оптическую систему передачи светового потока, диспергирующий элемент, фотоприемное устройство и блок обработки и регистрации результатов измерений, отличающийся тем, что дополнительно содержит плазмогенератор, непосредственно примыкающий к нагревателю.
2. Фотометр для спектрального анализа по п. 1, отличающийся тем, что нагреватель выполнен в виде газовой горелки или высокотемпературного омического элемента.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021106055U RU206533U1 (ru) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | Фотометр для спектрального анализа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021106055U RU206533U1 (ru) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | Фотометр для спектрального анализа |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU206533U1 true RU206533U1 (ru) | 2021-09-15 |
Family
ID=77746244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021106055U RU206533U1 (ru) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | Фотометр для спектрального анализа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU206533U1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5890152A (ja) * | 1981-11-25 | 1983-05-28 | Nippon Steel Corp | 小形状金属試料の直接発光分光分析方法及び装置 |
| US5086226A (en) * | 1989-05-31 | 1992-02-04 | Clemson University | Device for radio frequency powered glow discharge spectrometry with external sample mount geometry |
| RU132548U1 (ru) * | 2013-05-07 | 2013-09-20 | Открытое акционерное общество "Загорский оптико-механический завод" | Фотометр пламенный |
| US9726611B2 (en) * | 2014-03-26 | 2017-08-08 | Hitachi High-Tech Science Corporation | Stabilized ICP emission spectrometer and method of using |
-
2021
- 2021-03-09 RU RU2021106055U patent/RU206533U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5890152A (ja) * | 1981-11-25 | 1983-05-28 | Nippon Steel Corp | 小形状金属試料の直接発光分光分析方法及び装置 |
| US5086226A (en) * | 1989-05-31 | 1992-02-04 | Clemson University | Device for radio frequency powered glow discharge spectrometry with external sample mount geometry |
| RU132548U1 (ru) * | 2013-05-07 | 2013-09-20 | Открытое акционерное общество "Загорский оптико-механический завод" | Фотометр пламенный |
| US9726611B2 (en) * | 2014-03-26 | 2017-08-08 | Hitachi High-Tech Science Corporation | Stabilized ICP emission spectrometer and method of using |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Charfi et al. | Panoramic laser-induced breakdown spectrometry of water | |
| Kiefer et al. | Laser-induced breakdown flame thermometry | |
| Hsu et al. | Sodium and potassium released from burning particles of brown coal and pine wood in a laminar premixed methane flame using quantitative laser-induced breakdown spectroscopy | |
| Sgro et al. | UV-visible spectroscopy of organic carbon particulate sampled from ethylene/air flames | |
| US10788474B2 (en) | Online monitor for trace sodium in high-purity water, and online monitoring method and device thereof | |
| Tripathi et al. | A comparison of multivariate LIBS and chemiluminescence-based local equivalence ratio measurements in premixed atmospheric methane–air flames | |
| Deguchi et al. | Applications of laser diagnostics to thermal power plants and engines | |
| Kotzagianni et al. | Laser-induced breakdown spectroscopy measurements of mean mixture fraction in turbulent methane flames with a novel calibration scheme | |
| JP2011122817A (ja) | 燃焼器システムにおける不純物検出 | |
| Phuoc | Laser-induced spark for simultaneous ignition and fuel-to-air ratio measurements | |
| US20140193922A1 (en) | Method for Combustion Analysis of Samples in a Combustion Analyzer | |
| US3897155A (en) | Atomic fluorescence spectrometer | |
| EP0015284B1 (en) | Flameless emission spectroscope apparatus and sample introduction method for same | |
| Zhang et al. | Can laser-induced incandescence calibrated by laser extinction method be used for quantitative determination of soot volume fraction in laminar flames? | |
| RU206533U1 (ru) | Фотометр для спектрального анализа | |
| Flower et al. | A laser-based technique to continuously monitor metal aerosol emissions | |
| CN110082342B (zh) | 利用激光光谱测量燃烧流场物质组分浓度的方法和装置 | |
| Cenker | Imaging measurements of soot particle size and soot volume fraction with laser-induced incandescence at Diesel engine conditions | |
| Schorsch et al. | Detection of flame radicals using light-emitting diodes | |
| Gounder et al. | Development of a laser-induced plasma probe to measure gas phase plasma signals at high pressures and temperatures | |
| Petrucci et al. | Analytical and spectroscopic characterization of double-resonance laser-induced fluorescence of gold atoms in a graphite furnace and in a flame | |
| Kondrat’Eva et al. | Comparative study of gas-analyzing systems designed for continuous monitoring of TPP emissions | |
| Palazzo et al. | Influence of oxygen addition to the carrier gas on laser-induced breakdown spectroscopy measurements on aerosols | |
| Cochran et al. | Selective spectral-line modulation technique for high sensitivity continuum-source atomic absorption spectrometry | |
| Wang et al. | Selective detection of organophosphate nerve agents using microplasma device |